一、原理對比
-
Sub-Pixel（空間域HDR）
? 核心機制：在單個像素內集成一大一小兩個子像素（如LPD和SPD），利用其物理特性差異（靈敏度、滿阱容量）同時捕捉不同動態范圍的信號。
? 大像素（LPD）：靈敏度高，適合暗光場景，但飽和容量低；
? 小像素（SPD）：靈敏度低，但飽和容量高，可捕捉高光細節。
? 電路設計：通過轉換增益控制（CGC）和浮動擴散（FD）電容切換，分別讀取不同子像素的信號。例如，索尼IMX490通過快速時序控制實現LPD和SPD的電荷分離與同步讀出。
? 動態范圍擴展：結合雙轉換增益（DCG）技術，單幀即可實現4次曝光（如SP1H、SP1L、SP2H、SP2L），動態范圍可達120dB以上。 -
DOL（時間域HDR）
? 核心機制：通過行交織（Line Interleaving）分時輸出不同曝光時間的圖像（如長、中、短曝光），縮短幀間間隔至微秒級（傳統多幀間隔為毫秒級）。
? 曝光時序：逐行交替執行長曝光與短曝光，如第一行長曝光后立即讀取并開始短曝光，后續行依次循環。
? 動態范圍擴展：通過曝光比（如16:1）擴展動態范圍，每增加一檔曝光比（16倍）可提升4bit動態范圍，多幀疊加后可達24bit。
? ISP協同：依賴后端ISP進行多幀對齊與融合，但需較大行延遲緩沖區（Line Delay Buffer）處理未對齊的行數據。
二、核心差異
| 維度 | Sub-Pixel（空間域） | DOL（時間域） |
|---|---|---|
| 物理基礎 | 基于像素內子結構的空間分割（硬件級） | 基于時間分段的曝光時序控制（算法級） |
| 動態范圍來源 | 大小像素靈敏度差異 + 轉換增益切換 | 多幀曝光時間差異 + 行交織縮短間隔 |
| 時間同步性 | 完全同步：所有信號在同一時刻采集 | 準同步：行間間隔微秒級，仍有運動殘影 |
| 運動偽影 | 無（同一時刻數據） | 可能殘留（如高速運動物體） |
| LED頻閃兼容性 | 支持（單幀覆蓋完整光周期） | 易受頻閃干擾（短曝光可能錯過光脈沖） |
| 分辨率損失 | 無（保留原始分辨率） | 無（傳統BME-HDR可能損失分辨率） |
| 硬件復雜度 | 高（需特殊像素結構 + 復雜電路設計） | 較低（依賴時序優化 + ISP算法） |
| 成本 | 高（制造工藝復雜，如索尼IMX490） | 較低（成熟工藝，如監控相機廣泛應用） |
三、應用場景與優化方向
-
Sub-Pixel的適用性
? 車載ADAS：需高動態范圍（≥120dB）且無運動模糊，如LED交通燈識別、隧道出入口場景。
? 低光環境：大像素的高靈敏度優勢顯著，如夜間監控或弱光攝影。
? 未來趨勢：結合DCG技術進一步提升動態范圍（如索尼Sub-Pixel+DCG實現單幀24bit）。 -
DOL的適用性
? 監控與視頻HDR：支持高幀率（如60fps）輸出，適合實時性要求高的場景。
? 成本敏感領域：消費級手機（如IMX766）和工業檢測設備，平衡性能與成本。
? 優化方向：虛擬通道技術（索尼第二代DOL）減少ISP帶寬壓力，提升最大曝光比。
四、技術挑戰與取舍
-
Sub-Pixel的權衡
? 優勢：徹底消除運動偽影，完美兼容LED頻閃場景；
? 劣勢：制造成本高（需深槽隔離、復雜電路），且小像素的噪聲水平較高。 -
DOL的取舍
? 優勢：技術成熟，適配現有ISP流水線；
? 劣勢：動態范圍提升依賴多幀疊加，易受SNR Drop影響（HDR合成區間噪聲顯著）。
總結
Sub-Pixel與DOL分別代表了空間域和時間域HDR技術的兩種范式：
? Sub-Pixel通過硬件創新實現單幀全同步，適合車載等高動態、高可靠性場景；
? DOL通過時序優化實現準同步多幀融合，在成本和實時性上更具普適性。
未來技術演進可能趨向空間-時間混合方案（如Sub-Pixel+多幀曝光），以平衡動態范圍、噪聲與運動兼容性。
)
