攝像頭的曝光能力遠沒有人眼那麼智慧，無法對一副圖片中的暗處（背光場景，陰影等）和亮處（陽光，燈光等）進行智慧識別並加以調節，導致暗處太暗或亮處太亮。當拍攝背對陽光的人物像，室內室外亮度差別大，背光場景等，我們都可以打開HDR（High Dynamic Range，高動態範圍）功能，擴大圖像動態範圍，提高圖像品質。
比如下面的圖，人臉全部都拍出來了
HDR手機端實現原理
在做HDR之前，一般相機要拍兩到三幅不同的照片。
- 左邊這張是欠曝圖，曝光時間較短，可以看到關於太陽的細節表現得很好。
- 中間這張是正常曝光圖，曝光時間中等，此時天空整體層次表現正常。
- 右邊這張是過曝圖，曝光時間較長，山景和地面等暗處區域變得清晰可見。
手機要做的就是取長補短，通過演算法把3張照片中明暗表現優秀的部分提取出來，融合成一張新的圖像。
上面講的是基於手機平臺端的HDR實現方式，也可以稱為幀序列HDR，需要藉助其他硬體或者手機處理器來完成。
Sensor HDR模式
然HDR效果這麼好，豈不是只用它啦？ 走到哪拍到哪，隨手一按都是大片？ HDR雖好，但是也存在很多應用限制，讓我們逐一分析HDR技術面臨的實際挑戰。
鬼影（DOL-HDR或Staggered-HDR）
傳統HDR技術是根據多張不同曝光圖像來合成一張，而「敵不動，我不動」的理想拍攝情景畢竟少有，手持拍照可能會抖，被拍攝物體運動太快，拍下來的三張圖片可能會有所不同，強行合成後就會造成如下鬼影現象。
如何解決鬼影現象沒人想在正常的照片里長出三頭六臂， HDR技術開始尋求新的解決方案。 於是晶片端HDR技術騰空出世，推出了DOL（Digital overlap）-HDR與Staggered-HDR技術，其原理大體相似。
Staggered-HDR技術為例，在一次完整曝光的過程中，sensor分別在短、中等和長曝光時讀出一次數據，數據進行晶元外處理以得到HDR圖像。由於三組數據來源於同一曝光過程，時間偏移很小，該技術能很好的避免鬼影現象的產生。
即時性問題（iHDR）
上述提到的HDR技術，都需要拍下照片后再演算法處理。 無法在預覽模式實時顯示HDR，需要拍照后才能看到效果，景物-螢幕-照片三者沒有貫通，無法做到“所見即所得”，用戶體驗不好。針對該問題，晶元廠再改進HDR技術，稱作BME（Binned multiplexed exposure），也叫iHDR。
右邊圖案所示，在感測器上間隔兩行分別使用長短曝光設置，最終合成一幀行數減半的圖像。該技術的幀緩存很短，圖像融合較快，可以實現即時預覽HDR。但它的缺點也很明顯， binned（二合一）的讀出方式讓圖像解析度減少了一半，該技術主要適用於對解析度要求不高的預覽或錄像HDR。
解析度損失問題（zzHDR）
千辛萬苦研究提升的解析度怎麼能說降就降呢？ 不甘心啊~芯片廠商又研發了新的方案，稱作SME（Spatially multiplexed exposure） ，或叫做Zig-zag （Z字形）HDR。
圖如其名，長短曝光分別呈現“Z”字型，每一行圖元既有長曝光也有短曝光。 據稱只要演算法足夠優秀，該方案就能夠輸出接近全圖元的HDR照片，並且可以用作即時預覽。
3-Exposure HDR
感測器端3-Exposure HDR是基於近年流行的4Cell晶元。
在4合1模式下，2x2像素區域內分別設置長（L）、中等（M）、短（S）三級曝光，將 4個像素合併為一個輸出，稱之為3-Exposure HDR。 該方法可用作於圖像預覽。
採用三曝光實現即時HDR預覽，拍照時採用傳統幀序列HDR方法，抓取三張不同曝光的圖像進行平臺端演算法處理。 預覽和拍照都可以HDR，真正做到了所見即所得。
評論