东芝CMOS图像传感器之高动态光照渲染技术

摘要：高动态范围（HDR）成像的一个特色，是可用来拍摄最亮和最暗区域之间具有宽对比度的图像。通过扩展动态范围，它有助于使此类图像看起来更为自然。东芝公司的图像传感器已开发了HDR功能，可以纠正对比度高的场景，产生更自然的静态和视频拍摄图像。东芝的HDR功能，减少了由于HDR合成而产生的固有的模糊和假色，提供更为流畅和清晰的视频。

东芝HDR：使用单框架帧方式
有单帧和多帧HDR方法。
东芝公司的图像传感器使用单帧HDR方案。

单帧HDR……同时拍摄隔行曝光时间不同的照片，然后将其合成为一个单一的HDR图像。

东芝HDR：单才HDR示例

• 多帧HDR……将拍摄到的具有不同曝光时间的多重帧画面合成到一个单一的HDR图像上。

多帧HDR示例

东芝HDR：特征

具有更快帧速率的视频

要组成单一的HDR图像，多帧HDR必须拍摄某一场景的短时曝光和长时曝光的多重帧画面，而单帧HDR只需拍摄一个画面。
因此，单帧HDR拍摄视频的帧速率快于多帧HDR。东芝提供的图像传感器支持全高清分辨率下高达60帧的快速帧率。

提供流畅视频

长曝光可能使移动的物体变得模糊不清。为了解决这一问题，东芝HDR将短时及长时曝光拍摄到的画面组合到一幅画面中。
此方法有助于减少通常由于HDR合成而产生的动态模糊，提供更为流畅的视频。

色彩更明亮，假彩色更少

用多帧HDR拍摄移动物体，会造成相邻帧之间的动态模糊，因为它们的图像在不同帧的目标区域内都有差别。将这些画面合成到一个单一HDR图像中会导致假彩色产生。由于单帧HDR将拍摄到的短时和长时曝光行合并到一个单一的HDR图像中，它会减少动态模糊。
因此，单帧HDR能提供色彩更明亮，假彩色更少的图像。

解决低分辨率的方法

由于单帧HDR针对不同的形使用不同的曝光时间（参见“单帧法”图），它通常在垂直方向上具有较低的分辨率。为了提高垂直分辨率，东芝单帧HDR根据目标应用和分辨率需求，集成了各种创新。
东芝专为智能手机和平板电脑应用而设计的图像传感器，能在垂直方向上提供超出实际需要两倍的像素，而用于监控和车载摄像机应用的图像传感器则采用独特的拍摄方法。

HDR压缩功能

合成HDR图像的像素数据超过了10位数据，
为了执行其他类型的图像处理，HDR像素数据必须被压缩，以使用较少位的数据。
一般来说，有两种压缩方法可做到这一点：全局色调映射将同一色调曲线应用到整个图像，而局部色调映射仅将色调曲线应用到局部图像。
东芝的HDR功能执行了一种独特的压缩法，该方法最早由东芝基于局部色调映射技术而开发。它有助于减少假彩色和减少对比度损失，并保持自然的色调。

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