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vault backup: 2022-09-08 12:54:04

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.obsidian/workspace
02. PARA/03. Resources（資源）/HDR Sensor.md
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Awin Huang
2022-09-08 12:54:04 +08:00
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.obsidian/workspace vendored
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02. PARA/03. Resources（資源）/HDR Sensor.md
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@@ -127,7 +127,7 @@ Sony在推出DOL的時候，宣傳DOL是**準同時**輸出長短曝光。既然
曝光比越小，SNR drop就越小, 可以想見，如果曝光比為1，也就沒有snr drop了。反之，曝光比越大，動態範圍越大，snr drop也越大，如下圖所示。 曝光比越小，SNR drop就越小, 可以想見，如果曝光比為1，也就沒有snr drop了。反之，曝光比越大，動態範圍越大，snr drop也越大，如下圖所示。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412101406902-1922414693.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412101406902-1922414693.png)
 2. Flicker 2. Flicker
 交流電供電光源造成的flickering，如下圖：  交流電供電光源造成的flickering，如下圖：
 ![[Pasted image 20220908123355.png]]  ![[Pasted image 20220908123355.png]]
@@ -154,8 +154,8 @@ Sony在推出DOL的時候，宣傳DOL是**準同時**輸出長短曝光。既然
缺點如下： 缺點如下：
1. motion artefact 1. motion artefact
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412101934829-127704344.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412101934829-127704344.png)
 
 2. LED flickering 2. LED flickering
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102051683-2142159974.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102051683-2142159974.png)
Temporal HDR 在原理上就存在這些缺陷，所以要解決這個問題就需要使用其他的HDR體制：Spatial HDR 技術是現在車載領域的主流解決方案。 Temporal HDR 在原理上就存在這些缺陷，所以要解決這個問題就需要使用其他的HDR體制：Spatial HDR 技術是現在車載領域的主流解決方案。
@@ -166,21 +166,19 @@ Temporal HDR 在原理上就存在這些缺陷，所以要解決這個問題就
1. 大小pixel的分離結構 1. 大小pixel的分離結構
與普通CFA的不同，大小pixel技術的sensor在相鄰位置有一大一小兩個pixel，他們空間上非常接近，可以認為對空間採樣相同。 與普通CFA的不同，大小pixel技術的sensor在相鄰位置有一大一小兩個pixel，他們空間上非常接近，可以認為對空間採樣相同。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102145785-1322226290.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102145785-1322226290.png)
 由於pixel的大小不同，物理上的sensitivity不同，FWC也不同，會產生與時域HDR一樣的不同曝光效果，形成了對不同動態範圍的覆蓋。如下圖可以看到LPD（Large Pixel Diode）與SPD（S mall Pixel Diode）是如何擴展動態範圍的。  由於pixel的大小不同，物理上的sensitivity不同，FWC也不同，會產生與時域HDR一樣的不同曝光效果，形成了對不同動態範圍的覆蓋。如下圖可以看到LPD（Large Pixel Diode）與SPD（Small Pixel Diode）是如何擴展動態範圍的。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102210732-185905022.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102210732-185905022.png)
 
 2. 大小分離pixel的電路設計 2. 大小分離pixel的電路設計
典型的大小分離pixel的電路如下圖所示 典型的大小分離pixel的電路如下圖所示
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102348969-47900883.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102348969-47900883.png)
 SPD和LPD分別用黃色的二極管標出。CGC（conversion gain control）與TG（transfer gate）控制了photo diode 向FD充電，當$TG_S$使能時，FD接收SPD來的電荷，RS會使能讓FD的電荷轉存出來。然後當$TG_L$使能時，FD接收LPD來的電荷，RS會再一次使能讓FD的電荷轉存出來。RST負責在每一次轉存後把FD電容清空。這樣的電路結構就實現了LPD和SPD的分別讀出。這個部分的電路時鐘非常快，所以可以認為大小像素是同時曝光的。後面的讀出電路也會把大小像素同時讀出，由下圖可見，$T_{LPD}$ 與 $T_{SPD}$ 是同時的。
 SPD和LPD分別用黃色的二極管標出。CGC（conversion gain control）與TG（transfer gate）控制了photo diode 向FD充電，當TG s使能時，FD接收SPD來的電荷，RS會使能讓FD的電荷轉存出來。然後當TGL使能時，FD接收L PD來的電荷，RS會再一次使能讓FD的電荷轉存出來。RST負責在每一次轉存後把FD電容清空。這樣的電路結構就實現了LPD和SPD的分別讀出。這個部分的電路時鐘非常快，所以可以認為大小像素是同時曝光的。後面的讀出電路也會把大小像素同時讀出，由下圖可見，T_lpd與T _spd是同時的。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102537918-1013568966.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102537918-1013568966.png)
 
 3. 大小像素HDR與時域HDR在motion artefact上的比較 3. 大小像素HDR與時域HDR在motion artefact上的比較
由下圖可以看出基於大小像素的HDR與時域HDR在拍攝運動物體上的mot ion artefact比較。  由下圖可以看出基於大小像素的HDR與時域HDR在拍攝運動物體上的mot ion artefact比較。
左圖是基於大小像素的圖像，完全沒有motion artefact，右圖是時域HDR，可以看到明顯的motion artefact。 左圖是基於大小像素的圖像，完全沒有motion artefact，右圖是時域HDR，可以看到明顯的motion artefact。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102637455-473076896.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102637455-473076896.png)
對於這種更挑戰的場景，舞廳的旋轉光球，左圖是大小像素HDR，右圖是時域HDR，可以看到時域HDR的圖像把小的運動光點都混到了一起。 對於這種更挑戰的場景，舞廳的旋轉光球，左圖是大小像素HDR，右圖是時域HDR，可以看到時域HDR的圖像把小的運動光點都混到了一起。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102730236-58004651.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102730236-58004651.png)
@@ -192,7 +190,6 @@ Temporal HDR 在原理上就存在這些缺陷，所以要解決這個問題就
5. 兩種場景的切換 5. 兩種場景的切換
如下圖，橫軸是場景的光亮度，縱軸是SNR，紅色曲線是LPD像素的SNR曲線，藍色曲線是LPD像素的SNR曲線。 如下圖，橫軸是場景的光亮度，縱軸是SNR，紅色曲線是LPD像素的SNR曲線，藍色曲線是LPD像素的SNR曲線。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102839110-992140481.png) ![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1251718/202004/1251718-20200412102839110-992140481.png)
SPD的飽和點更高，而LPD的低光SNR更高。這兩條曲線說明了大小像素這種設計可以很靈活的適配場景的變化，當場景非常亮的情況，就用大小像素融合輸出，這樣可以擴大動態範圍。 SPD的飽和點更高，而LPD的低光SNR更高。這兩條曲線說明了大小像素這種設計可以很靈活的適配場景的變化，當場景非常亮的情況，就用大小像素融合輸出，這樣可以擴大動態範圍。
當場景非常暗的情況，就完全切換到LPD像素，因為它的SNR更高。 當場景非常暗的情況，就完全切換到LPD像素，因為它的SNR更高。