时分多次曝光技术有一个难以克服的问题，由于sensor的连续曝光时间上是依次滞后的，当场景中有快速移动物体或光照剧烈变化例如LED频闪情况下，多帧图像拟合后会出现运动物体伪影和色彩噪声。ADAS算法需要针对性地训练这类噪声。

Figure 4 多帧合并扩充动态范围

　　第三个高动态范围技术是空分多次曝光，业内也有称之为大小像素技术。本质来说与时分多次曝光类似，由多帧融合，区别在于图4中的多个红框来源于空间尺寸上不同的两种像素，两种像素的图像拟合成为一张图像。由于两种像素在曝光时间上是对齐的，可以避免了运动重影的问题，同时改善LED灯频闪现象。

　　不过有得就有失：空分曝光，意味着像素数量翻倍，例如1百万像素传感器实际上是1百万大像素加1百万小像素，增加了功耗和设计复杂度；小像素挤占了大像素的面积，降低了大像素的低照性能；大小像素的灵敏度差异大，线性特性差，小像素在光学上无法和大像素兼容，需要大量的光学标定工作以补偿小像素的问题。这些都是用户在产品应用开发中需要解决的工程挑战，此外，大小像素图像传感器受小像素尺寸限制，随着技术演进会逐渐变成瓶颈，所以安森美在2009年就发明并申请了大小像素技术的专利，但并没有推出相应的传感器产品。

　　第四个高动态范围技术就是直接扩展像素的势阱容量。传统图像传感器像素的感光二极管在感光的同时兼具电荷存储的功能，因此像素的电荷势阱容量受限于感光二极管尺寸。随着像素尺寸越来越小，像素的容量也逐渐变小。安森美的超级曝光像素技术突破了这一限制，并在业内率先量产了基于这一技术的产品。技术路径就是为感光二极管外挂了存储电容，当容量饱和时，多余的电荷会被转移到电容中存储起来。这里的电容不参与光学感光，但扩充了像素的势阱容量。如图5示意，上面的小桶相当于感光二极管，下面的大桶相当于存储电容。大桶不直接接水，只存储小桶溢出的水。

Figure 5 感知和存储分离

　　超级曝光像素把电荷存储功能从感光二极管剥离出来，跳出了固有限制，实现了像素动态范围和感光二极管的解耦。这一技术具有良好的线性特性，保留了单一像素架构，无需复杂的光学标定，并解决了时分导致的伪影和LED频闪的问题。与感光二极管的解耦，看似简单的一步，却打开了未来更小像素，更大动态范围产品的设计想象空间。

　　为了支持足够高的动态范围，业内产品通常会复用上述三种技术。一张高动态范围的图像，可能是时分多次曝光帧，大小像素帧，和超级曝光帧的复合拟合结果。这有点像汽车动力中的插混方案，动力可能来自自排发动机，涡轮增压，以及电机直驱的并联。这里多帧拟合的线性特性很像汽车驾驶动力变化的线性特性，保证输出的平顺与线性是高动态范围图像的巨大挑战。一般来说，技术种类越少，线性特性越好。

　　小结一下，CMOS图像传感器的动态范围是汽车应用中重要的参数指标，它是目前业内共同面临的技术挑战，这里介绍了几种传统动态范围扩展技术的特点，以及新出现的超级曝光像素技术，它的出现打破了既有技术的窠臼，我们预期会在市面上看到更多相关的优秀产品涌现。