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漫谈手机，HDR，发展史，从，iPhone，4S，到小米，10，至尊纪念版一举斩获

Matrix 精选
文章代表作者个人观点 ， 少数派仅对标题和排版略作修改 。
小米在本月中旬推出了其数字系列旗舰的最新产品—小米 10 至尊纪念版 。
作为其公司成立 10 周年的纪念产品 ， 它搭载骁龙 865 芯片组 ， 最高可选 LPDDR5 16GB 内存和 UFS 3.1 512GB 存储配置 ， 更搭载了 120Hz 高刷新率屏幕和 120W 有线快充 。
其相机模组也颇为可圈可点 ， 本次小米 10 至尊纪念版搭载了一个 4 摄像头模组 ， 它由：
IMX350 1/2.8 2000 万像素传感器 ， 搭配等效 12mm 视角的 f/2.2 超广角镜头
OV48C 1/1.3 4800 万像素 QuadBayer 传感器 ， 搭配等效 25mm 视角的 f/1.85 广角镜头
S5K2L7 1/2.56 1200 万像素传感器 ， 搭配等效 50mm 视角的 f/2 标准镜头
【漫谈手机，HDR，发展史，从，iPhone，4S，到小米，10，至尊纪念版一举斩获】IMX586 1/2 4800 万像素传感器 ， 搭配等效 120mm 视角的 f/4.1 潜望式长焦镜头
双 LED 闪光灯
多光谱色温传感器
组成 。
其中最大的亮点还是要属其主摄 ， 本次使用的主摄 CMOS 来自豪威科技 ， 搭载了两个为高动态场景优化的成像技术 ， 分别是「行交织 HDR」和「双原生 ISO」凭借这两项技术的加成 ， 小米 10 至尊纪念版一举斩获 DXOMARK 摄影和总分榜首位 。
借此机会 ， 我们也可以来刷理一下近十年来手机领域在 HDR 成像方面的发展 ， 我们是如何一步一个脚印走到现在的？
什么是 HDR 成像？它要解决什么问题？
漫谈手机，HDR，发展史，从，iPhone，4S，到小米，10，至尊纪念版一举斩获
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一个典型的高动态范围场景
在描述一个场景的时候 ， 动态范围（Dynamic Range）指的是其最亮部与最暗部的亮度比值 。
高动态范围的场景（High Dynamic Range Scene）指的是场景里同时存在非常明亮和非常暗淡的部分 。
上图就是一个典型的 HDR 场景 ， 其中灯丝非常明亮 ， 但周围没有受到光照的墙面就非常暗淡 。
图像传感器所能捕捉的动态范围是有限的 ， 它受到两个因素的限制 ， 一个是满阱容量（Full Well Capacity ， FWC）另一个则是它的本底噪声 。
满阱容量越大 ， CMOS 就越不容易饱和 。 如果场景里明亮的部分释放出太多光子 ， 那么图像传感器就会饱和 ， 超出这个容量的光子无法被捕捉 ， 这些高光信息也就无法被保存下来 。
类似地 ， 对于太过暗淡的部分 ， 那些光子的信号强度不够 ， 那么就会淹没在图像传感器的噪声（Noise Floor）中 ， 无法被记录下来 。
上图中灯丝周围的细节已经丢失了 ， 呈现出纯白 ， 而周围的墙面则呈现出纯黑色 ， 同样无法辨认细节 ， 这就是传感器动态范围不足的表现 。
要想在一张照片里记录尽可能多的明暗细节 ， 就需要尽可能扩大传感器的 FWC ， 并尽可能地抑制其本底噪声 ， 然而 ， 在手机上 ， 受制于我们所能容纳的传感器尺寸 ， 以及当前可用的技术 ， 传感器能获得的提升是有限的 。
因此 ， 工程师们另辟蹊径 ， 通过其他的方法来捕捉这种高动态范围的场景 ， 这就是高动态范围成像技术（HDR Imaging）
最传统：多帧异曝光 HDR
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iPhone 4S
HDR 成像这个概念最早被大众熟知可以追溯到 2011 年发布的 iPhone 4S 。
iPhone 4S 是首次引入 HDR 成像的手机之一 ， 它使用的是多帧异曝光 HDR ， 原理也非常通俗易懂 ， 如果一张图片无法容纳场景所有的动态范围 ， 那么我们多拍几张 ， 让它们的亮部和暗部信息进行接力不就好了？


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