動態范圍是CMOS 圖像傳感器中很重要的一項評價指標。動態范圍指示了CMOS 圖像傳感器能夠在同一幀圖像中同時探測到的最大光強信號和最小光強信號的范圍。動態范圍通常用dB 形式來表示，其計算公式如下

        其中Pmax 和Pmin 分別是最大非飽和光強與最小可探測光強。對于線性響應的傳感器來說，最大非飽和光強對應滿阱容量，最小可探測光強對應底噪聲，那么動態范圍也可以用滿阱容量除以底噪聲（e-）來計算。

        CMOS 圖像傳感器因為受到滿阱容量、曝光時間和噪聲的限制，其動態范圍通常60~70dB，但是人眼的動態范圍在100dB 以上，所以傳感器所拍攝的內容很難準確還原人眼所觀察到的場景。在一些特定領域，如汽車電子、安防監控等，也需要傳感器的動態范圍達到100dB 以上。那么為了擴展圖像傳感器的動態范圍，近20 年來提出了很多的方法和技術。

        除了降低Pmin 來擴展動態范圍，更為常用的動態范圍擴展技術是提高Pmax。人眼的動態范圍高達100dB 以上，遠高于普通的圖像傳感器。人眼擁有以下三種機制來達到如此大的動態范圍。首先，人眼中有兩種細胞在感光，一種是視錐細胞，另一種叫視桿細胞，兩種細胞對光的響應度是不同的，能夠分別感測到高、低光照部分的信息。其次，人眼的