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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( 四 )


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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Rolling Shutter 滚动快门
要想理解行交织 HDR ， 我们要先了解 CMOS 的工作原理 ， 现代手机里应用的都是滚动快门（Rolling Shutter）也就是说它的读取不是所有像素同时读出 ， 而是从上到下一行一行读取 。
这次的 OV48C 传感器有着 4800 万像素 ， 是由一个每行 8000 像素 ， 一共 6000 行的像素阵列组成 ， 读取的时候会从最上面一行开始 ， 逐步从顶部读取到底部 。
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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MFHDR 多帧 HDR
在传统的多帧 HDR 里 ， 每一帧都需要在上一帧完成读取后才能进行 。
CMOS 会先进行一次长曝光 ， 从上到下完整读取出整个画面的数据 ， 再开始中曝光 ， 从上到下读一遍 ， 最后以同样的方式完成短曝光 。
换言之两帧之间的时间间隔是曝光时间 + 传感器完整完成读取一帧的时间 ， 在第一行像素被读出后 ， 它需要等待其它的 5999 行像素被读取完才能开始中曝光 。
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行交织 HDR
如果我们能让 CMOS 的每一行像素完成读取后 ， 立即开始下一次曝光 ， 不就可以省下等待其它像素完成读取的时间了吗？
我们让 CMOS 完成长曝光后 ， 读取完第一行的同时 ， 第一行像素几乎立即开始中曝光 ， 而无需等待其它的 5999 行像素读取完成 ， 两帧之间的读取间隔被缩短 ， 物体运动带来的伪像得以显著改善 。
而在这个时候 ， 其它行也在进行着读取 - 下一次曝光的工作 ， 每一行不同的曝光和读取交替进行 ， 就像纺织里互相穿插的纱线一样 ， 我们就把它称作行交织技术 。
这一技术在索尼半导体被称作 DGO-HDR（Digital Overlapping）而豪威称之为 Staggered HDR 。
这次小米 10 至尊纪念版就利用了这种技术 ， 不过 ， 小米用的是加强版的行交织 HDR：
行交织 HDR 2.0：带双原生 ISO 的行交织 HDR
小米 10 至尊纪念版采用的 OV48C 主摄搭载了双增益电路（Dual Conversion Gain）现了支持同时读出的双原生 ISO ， 能同时读出一个更亮的和一个更暗的图片 。
利用这一技术搭配行交织 HDR ， 我们可以得到一种更强的实现：
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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行交织 HDR + DCG
在第一帧里 ， 我们使用同样的曝光时间 ， 同时读出高增益（High Conversion Gain ， HCG）和低增益（Low Conversion Gain ， LCG）两帧画面 ， 实现长曝光和中曝光的效果 ， 再补充一个短曝光即可 ， 如果光比不是太大 ， 放弃短曝光换取更短的迟滞也是可以的 。
这种增强版行交织 HDR 长曝光与中曝光之间完全没有时间差 ， 可以进一步改善对运动物体的拍摄效果 。
小米的说法是单帧逐行 HDR 技术 ， 很好地描述了行交织 HDR 带来的优势 ， 就是总耗时接近单帧 ， 显著减少了伪像 。
站在巨人的肩膀上
通过搭载具有双原生 ISO 和行交织 HDR 技术的 OV48C 主摄 ， 小米 10 Ultra 成为了少有的 HDR 全能型选手 。
在拍摄时 ， 可以选用读取速度最高的双原生 ISO HDR ， 而在拍摄静态影像的时候 ， 根据情况的不同可以针对性地进行选择 。
应对运动物体的时候 ， 可以根据光比和物体的运动速度应用双原生 ISO 配合行交织 HDR 实现零快门迟滞的 HDR 成像 ， 而在应对大光比 ， 光照充足的静态场景时 ， 则可以选择最传统的多帧 HDR ， 在算力和电力开销不大的情况下实现优质的 HDR 效果 ， 如果面对的是最极端的弱光大光比环境 ， 那用户则可以切换到夜景模式 ， 调用多帧同曝光来最大程度地挖掘传感器的潜力 。


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