4. 长帧与短帧配置

宽动态（WDR）的核心，说白了就是让暗处看得清、亮处不过曝。这背后全靠长帧和短帧的配合。长帧负责把暗部细节捞起来，短帧负责把高光区域压住。两者合成一帧，才能得到我们想要的宽动态图像。

我刚开始调宽动态的时候，总觉得曝光时间越长越好，结果暗部是亮了，但运动物体拖影严重，客户直接投诉。后来才明白——长帧和短帧的配置，不是拍脑袋定的，得按场景来算。

曝光时间设定原则

长帧和短帧的曝光时间，不是随便给的。它们之间有一个核心约束：短帧曝光时间 × 增益比 ≤ 长帧曝光时间。这个不等式一旦被打破，合成后的图像就会出现亮度断层。

我个人习惯先定长帧，再算短帧。长帧的曝光时间，通常取当前场景下不产生明显运动模糊的最大值。比如室内监控，人走动速度不快，长帧可以放到 8ms~12ms；如果是路口抓拍，长帧超过 4ms 就会糊。

短帧的曝光时间，则取决于场景的动态范围。动态范围越大，短帧需要越短。我遇到过最极端的场景——一个地下车库出口，外面是大太阳，里面漆黑一片。那时候短帧我压到了 0.1ms，长帧放到 16ms，才勉强把车牌和内部细节都保住。

增益匹配策略

曝光时间定了，增益怎么配？这里有个坑——很多人以为长帧和短帧用同样的增益就行。其实不对。

长帧曝光时间长，暗部信号已经积累得比较充分，增益可以低一些，甚至用 0dB。短帧曝光时间短，亮部信号虽然强，但为了和长帧的亮度水平匹配，往往需要额外加增益。

我常用的匹配策略是这样的：

• 长帧增益：尽量低，0dB~6dB 之间。如果暗部噪声明显，可以适当提高，但不要超过 12dB，否则噪声会被放大到不可接受。
• 短帧增益：根据长帧曝光时间与短帧曝光时间的比值来算。比如长帧 8ms、短帧 1ms，比值是 8 倍，那么短帧增益需要比长帧高约 18dB（20×log10(8) ≈ 18dB）。
• 最终微调：算出来的增益值只是起点。实际还要看合成后的图像亮度是否均匀。我一般会在合成后取暗部和亮部的平均亮度，如果差距超过 10%，就微调短帧增益。

帧率与宽动态的权衡

帧率和宽动态，天生是一对矛盾。宽动态需要长帧和短帧两帧合成一帧，这本身就比普通模式多占一帧的时间。如果你还要保持高帧率，那就得压缩每帧的曝光时间。

举个例子：你要跑 30fps，每帧可用时间只有 33ms。宽动态模式下，长帧+短帧的总曝光时间不能超过这个值。如果你长帧放 20ms、短帧放 10ms，那还剩 3ms 给读出和合成，勉强够用。但如果你要跑 60fps，每帧只剩 16ms，长帧和短帧都得压缩，宽动态效果就会大打折扣。

我一般这样权衡：

• 室内场景：运动少，帧率可以降到 15fps~20fps，把更多时间留给长帧，宽动态效果最好。
• 室外场景：运动多，帧率至少 25fps，长帧不能超过 12ms，短帧控制在 2ms 以内。
• 交通抓拍：帧率 30fps 是底线，但长帧只能给 4ms~6ms，短帧 0.5ms~1ms，宽动态主要靠传感器本身的 HDR 能力。

典型场景参数模板

下面是我整理的一些典型场景参数模板。这些值不是死的，但可以作为调优的起点。你拿到一个新场景，先套用模板，再根据实际效果微调，能省不少时间。

你可能会问：这些参数怎么来的？其实都是算出来的。以地下车库出入口为例，动态范围通常超过 100dB，长帧和短帧的曝光时间比值需要达到 100 倍以上。长帧 16ms、短帧 0.16ms，比值正好 100 倍。增益方面，短帧需要比长帧高 40dB（20×log10(100) = 40dB），但实际传感器增益上限通常只有 24dB，所以剩下的 16dB 要靠数字增益补。嗯，这里要注意——数字增益会放大噪声，所以能不用尽量不用。

这张图是我自己画的长帧短帧配置流程。你从场景分析开始，先确定动态范围需求，然后分别定长帧和短帧的曝光时间，接着算增益匹配，最后根据帧率要求做权衡。每一步都有明确的输入和输出，不会跑偏。

最后说一句：参数模板只是起点。每个场景的光线条件、运动特性、传感器型号都不一样。我建议你拿到一个新项目，先按模板跑一遍，然后用示波器看合成后的亮度直方图——如果暗部和亮部之间有明显断层，说明长帧和短帧的亮度没对齐，需要微调增益或曝光时间。嗯，调多了就有感觉了。