现在三大手机CMOS传感器厂家，所推出的各种单曝光HDR技术，相信已经让不少人感到非常困惑了。

　　例如 DCG HDR、双原生ISO Fusion Max、DSG、Smart-ISO Pro 等等，这些到底是啥？实际上，这些技术皆与最基础的 DCG 和 DAG 技术有关，本篇将全部理清这些名词。

　　最后还会详细解析，国产之光豪威所推出的 TheiaCel&LOFIC 技术，其工作原理和具体疗效为何。

　　首先，最基础的 DCG 代表双转换增益技术，而 DAG 则代表双原生ISO技术，这两个技术都是索尼在业内首发的，后面那些形形的单曝光HDR技术皆与这俩有关。

　　这两个技术之原理，简单来说 DCG 技术就是设计一大一小两个电容以提供不同的转换增益，而 DAG 技术则是设计两条模拟放大通路以提供不同的模拟增益。

　　后来豪威便以 DAG 技术为基础，在经典的OV48C上首发了双原生ISO Fusion 技术——在业内也被称为 DAG-HDR 技术，而这就是手机影像史上首个单曝光HDR技术！

　　之所以 DAG 技术率先被发展为单曝光HDR技术的基础，皆与其双通路设计有关，毕竟单像素内就可以实现转换增益的双模拟放大读出，这不就是天生的单帧HDR图像输出基础吗？

　　后来随着高像素传感器的普及，默认像素四合一输出已经是手机影像界惯常的操作了，这时候如果增加晶体管来分别控制每个像素的转换增益，那不就可以实现 DCG-HDR 了吗？

　　这个巧妙的机制确实可以实现单曝光HDR，从而实现单帧无伪影的HDR图像输出，而且在合成输出的动态范围方面要优于 DAG-HDR，但由于要在像素内增加晶体管故其成本较高。

　　但回望 DAG-HDR 技术却可以发现其优点还是很明显的，毕竟其单像素双模拟通路的设计特点能够灵活提高在不同拍摄条件下的动态范围，直接将其舍弃未免太可惜了。

　　于是，一种能够将 DAG-HDR 和 DCG-HDR 结合在一起的单曝光HDR技术，即双原生ISO Fusion Max 技术便正式诞生了！其不仅实现了动态范围的“强强联合”还兼顾了场景灵活性。

　　不过三星在命名方面却不走寻常路：其将 DCG 命名为Smart-ISO技术，又将 DCG-HDR 命名为Smart-ISO Pro技术，而 DAG-HDR 则是被命名为了 DSG（双斜率增益）技术。

　　既然三大CIS厂商的单曝光HDR技术名词都理清了，那么下面就可以正式开始具体单曝光HDR技术的原理介绍了。

　　1，DAG-HDR——低模拟增益通路负责让高光不过曝，而高模拟增益通路则让暗部有细节且压制后端读出噪声，两条通路经ADC读出后进行合成，便可实现超越ADC精度的动态范围。

　　2，DCG-HDR——通过新增的晶体管，在像素四合一中实现高、低转换增益的同时应用，从而实现单曝光HDR合成。

　　3，DAG&DCG HDR——这个技术就是在像素四合一过程中，将高、低转换增益分别应用在不同像素上，然后每个像素通过双模拟通路将转换增益双读出并合成，最后四合一再合成。

　　例如在大光比环境中，应用高转换增益的像素与 DAG-HDR 配合便可让暗部变得更有细节且更纯净，这便对应了上图豪威介绍所言之“有效地将动态范围扩展到较低的光线侧”。

　　既然动态范围得到了有效拓展，那么豪威OV50H和三星HP2在动态范围方面之所以表现那么牛，原因就非常清楚了。不过，如今最先进的单曝光HDR技术，实际上却是另有它属。

　　假如要细究的线亿像素总量，所以其“DSG+智能ISO Pro”技术相较于豪威OV50H的双原生ISO Fusion Max 技术，在HDR效果上是要更胜一筹的。

　　不过上面也说到了，如今最先进的单曝光HDR技术实际上另有它属，所以这里豪威的 TheiaCel&LOFIC 技术就可以登场了——该技术之前由荣耀Magic6至臻版在手机端首发！

　　其中 LOFIC 一词是“横向溢流积分电容器”的意思，工作原理如下图所示，只要 FD 小电容积累的光生电子饱和了便会自动溢出到 LOFIC 大电容中，当然其实际结构非常复杂。

　　那么其中另一个名词 TheiaCel 又是什么意思呢？这其实就是基于 LOFIC 技术的单像素 DAG&DCG HDR 技术，是豪威的独家单曝光HDR技术商标（已注册生效）。

　　该技术之所以牛，是因为其不仅可以实现单像素内的高、低转换增益HDR合成，还能大幅拓展满阱容量和高转换增益值，最终让豪威OV50K在原生动态范围方面超越了索尼LYT-900！

　　要知道，LYT-900的底较OV50K足足大了77.8%！而且还是索尼最新的顶级旗舰传感器。所以豪威这个技术堆料非常足，下面就探究一下其技术原理具体有多复杂。

　　如下图右侧时序图所示，T 代表传输晶体管，R 代表复位晶体管，S 代表 FD 电容和 LOFIC 电容的连接开关，X 代表选择晶体管；看到左侧，还可以发现像素周围那两套双采样电路。

　　工作模式（a）：t1代表依次导通 X、S、R、T 并由S2电路读出复位值，然后t2开始曝光，接着t3导通 X、T 将PD饱和的电荷转移至FD电容并由S1电路读出电压值，最后t4继续导通 S 并由S2电路读出LOFIC电容的电压值。

　　工作模式（b）：T、S 会一直导通，t5代表导通 R 后的“FD+LOFIC”复位，然后t6开始曝光，接着t7导通 X 并由S2电路读出光信号值，最后t8继续导通 R 再由S2电路读出参考值。

　　假如时序图太抽象看不懂也没事，如下图所示通过具体的工作图便可增进理解，其中（b）工作模式是S2电路第二次采样的具体步骤——所以第二次曝光是模拟示意而非实际曝光。

　　这样那些复位过程，还有S2电路的复杂读出操作，都是为了啥呢？这个就和像素电路的各种底噪有关了，绕弯的工作流程都是为了消除这些底噪。

　　打个简单比方：复位就相当于抽旧水放新水，但有些残留水抽不干净，这时候就只能把残留水位给测出来；然后再放水测出总水位，最后总水位减去残留水位就是精准的新水量了。

　　经过那些复杂的工作流程之后，最终便可得到 FD 读出值、LOFIC 读出值、“FD+LOFIC”读出值这三种转换增益值，而这三种转换增益就是后面单像素 DCG-HDR 合成的基础。

　　基于此设计特点，FD 电容便能设计得尽量小而 LOFIC 电容则可以设计得尽量大，这就意味着转换增益值的上限和下限皆得到了极大拓展！HDR合成后的亮部和暗部表现就会更好。

　　当然，相较于需要满阱容量去堆的低转换增益下限，将小电容尽可能做小所获得的高转换增益高上限无疑是其最牛之处，结合上述的“多重采样”功能便构成了OV50K的核心竞争力。

　　2，DCG-HDR——三星HM3业界首发并将其命名为 Smart-ISO Pro 技术，是索尼IMX600于手机端首发的双转换增益之单曝光HDR技术版本，后面索尼也在高端传感器上开始跟进。

　　4，TheiaCel&LOFIC——这其实就是 LOFIC 技术和 DAG&DCG HDR 技术的结合体，具有超高转换增益、超大满阱容量、相关多重采样等核心优势，缺点是堆料占地大且工艺复杂。

　　可以看出，基于 TheiaCel&LOFIC 技术的豪威OV50K，无疑是一款硬件成本超高且综合实力非常强悍的传感器，豪威甚至专门为其配备了12bit ADC并降低了活动功耗！

　　不过很可惜，荣耀并没有将OV50K的超高动态范围优势完全表现出来，因为Magic6至臻版仅支持10bit RAW！但这项技术现在依然是豪威独家优势，三星和索尼暂时都没有追赶方案。

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