SC121AT_HDR

SC121AT HDR 技术路线整理，用于把数据手册中的行交叠 HDR 输出、Tuning Tool 中的 AE 分支检查、HDR Combine、Tonemapping 和 ISPC_HDR 接管关系串成一条可调试链路。

页面属性

• 类型：平台模块
• 厂家：SmartSens / 思特威
• 平台：SC121AT
• 模块：HDR / Staggered HDR / Tonemapping / HDR Combine / ISPC_HDR
• 场景：高动态场景、逆光、车灯、隧道出入口、HDR 合成问题排查
• 适用范围：指定平台

核心结论

• SC121AT 的 HDR 主路线是行交叠 HDR（Staggered HDR, SHDR），不是普通多帧后处理 HDR。
• SHDR 在帧内逐行交替输出不同曝光时间图像，同一像素不同曝光的时间间隔较短，因此比普通多帧 HDR 更有利于减轻运动拖尾。
• SC121AT 最多支持三重曝光：长曝光 LE、中曝光 ME、短曝光 SE。
• 数据链路上先要解决“不同曝光数据如何被接收端区分”，再谈 ISP 里的合成和 tone mapping。
• 调试链路上先用 SC121AT_AE 查看 Combine / Long_exp / Medium_exp / Short_exp 分支，再决定问题属于曝光、合成、亮度映射还是 ISPC 自动插值接管。

HDR 技术路线图

flowchart LR
    A["Sensor SHDR<br/>LE / ME / SE 行交叠曝光"] --> B["数据读出<br/>MIPI VC 或行偏差区分曝光"]
    B --> C["接收端确认<br/>lane / bit width / VC / frame timing"]
    C --> D["AE 分支观察<br/>Combine / Long / Medium / Short"]
    D --> E["HDR Combine<br/>权重 / blooming / comps / dark color / edge"]
    E --> F["Tonemapping<br/>Dynamic Range / Local TM / Global Gamma / Hist EQ"]
    F --> G["After HDR 风格链路<br/>Gamma / Contrast / Saturation / Sharpness / NR"]
    H["ISPC_HDR<br/>按曝光 / 增益 / 亮度 / DR 插值"] -.接管部分参数.-> E
    H -.接管部分参数.-> F

1. Sensor 侧：SHDR 输出路线

SC121AT 的 HDR 起点在 sensor 读出方式，而不是 Tuning Tool 的某个单独滑块。

• LE：Long Exposure，主要保暗部和低亮细节。
• ME：Median Exposure，承接中亮区域。
• SE：Short Exposure，主要保护高光和强反光区域。
• 两重曝光行交叠 HDR 可达到 100 dB。
• 三重曝光行交叠 HDR 可达到 120 dB。
• 典型能力：1280H x 960V @ 30fps @ 三重曝光行交叠 HDR。

输出区分方式

SC121AT 有两类 HDR 数据区分路线：

1. 使用 MIPI virtual channel 区分曝光数据。
2. 不使用 VC，通过长短曝光数据读出行偏差区分，并分为数据模式 a / b。

使用 VC 时，资料中给出的曝光分支映射是：

分支	含义	VC
LE	长曝光	2'b00
ME	中曝光	2'b01
SE	短曝光	2'b10

不使用 VC 时要格外确认接收端是否按行偏差、模式 a / b、dummy 行策略正确拆分曝光数据。否则后面看到的 HDR 异常可能不是 ISP 合成问题，而是输入分支已经错位。

关键寄存器入口

• 0x3281：HDR mode enable，区分两重 / 三重行交叠 HDR 使能。
• 0x3e53 / 0x3e54：ME start point。
• 0x3e23 / 0x3e24：SE start point。
• 0x4853：HDR VC enable。
• 0x4814：LE VC。
• 0x4850：ME VC。
• 0x4851：SE VC。

这些寄存器更偏 bring-up 和接收链路确认。图像问题排查时，不要一开始就调 Tonemapping，先确认三路曝光是否真的按预期进入系统。

2. AE 侧：先看分支，再看合成

在 Tuning Tool 中，AE 页面提供 HDR 输出检查入口。

• HDROutputFormat 可选择 Combine、Long_exp、Medium_exp、Short_exp。
• L/M、M/S 表示当前长中曝光增益乘积比、中短曝光增益乘积比。
• 抓图格式选择 HDR 时，会抓取 Combine、长曝光、中曝光、短曝光四帧图像。

建议 HDR 问题先按这个顺序看图：

1. 看 Long_exp：暗部是否够亮、是否高增益噪声明显。
2. 看 Medium_exp：中亮区域是否承接自然。
3. 看 Short_exp：灯具、天空、反光区域是否保得住。
4. 看 Combine：如果单分支正常但 Combine 异常，再进入 HDR Combine 和 Tonemapping。

这样能避免把曝光比例问题误判成 tone mapping 问题，也能避免把接收端 VC 错配误判成 ISP 算法问题。

3. HDR Combine：三段曝光如何合成

HDR Combine 负责把长、中、短曝光数据融合成一路结果。Tuning Tool 中 Combine 下包含 Combine Weight、Comps、Dark Color、Edge Tuning 四类重点。

Combine Weight

• BloomingMode：长中曝光中判断灯区 / blooming 区域的开关。
• HighMargin：饱和状态转折点，当原始信号值 + HighMargin > 224 时开始使用中曝光。
• BloomingShift：数值越小，爆闪灯区域修复越明显。
• Hist1 0-2：调整长中权重高频寄存器。
• Hist2 0-2：调整中短权重高频寄存器。

工程理解：

• 高光保不住，先看 SE 分支和 HighMargin。
• 灯区修复不自然，重点看 BloomingMode 和 BloomingShift。
• 合成边界不连续，优先看 Hist1 / Hist2 和曝光比例。

Comps

• Enable：COMPS 使能。
• CompSlope 0-7：按亮度分 8 段线性压缩。
• 暗处斜率较大，用于保留更多暗部信息。
• 八段斜率必须递减。
• 斜率越大，画面相应越亮。

调试注意：

• Comps 最好对着太阳、天空、强反光等场景调。
• 天空 / 太阳四周不能出现明显亮度断层或大光晕。
• 暗部发灰时，不要只看 Gamma，也要检查 Comps 暗部斜率是否把暗部抬得过多。

Dark Color

• DarkColor：深色检测开关，用于在长中曝光中检测类似警灯的深色区域。
• ColorThre：色彩阈值，当前点色彩大于该阈值时开启 DarkColor。
• DarkColorExtent：当前场景 DarkColor 功能开启程度。
• DarkColorStartGain：增益起始点，低于该增益时关闭。
• DarkColorGainSpeed：随增益增大开启的快慢。

它更像是特殊高反差/警灯场景的保护项，不建议在普通亮度层次问题里优先动。

Edge Tuning

• Enable：边缘优化开关。
• EdgeThre：边缘阈值，值越小越容易带来噪声。
• Strength：边缘优化强度，值越大越强。
• Black Edge：黑边优化开关。
• Manual：手动设置黑边阈值开关。
• ManualThre：手动黑边最大阈值。
• Limit Factor：黑边限制系数，值越大，黑边阈值越大。
• Max Thre：黑边最大阈值，值越大黑边可能越严重。
• Min Thre：黑边最小阈值。

假边、黑边、强反差边缘异常时，先看 HDR Combine 的 Edge Tuning，再看 SC121AT_Sharpness。如果顺序反了，容易用锐化去掩盖合成边界问题。

4. Tonemapping：合成后如何压缩到好看的亮度层次

Tonemapping 模块分为 Dynamic Range、Local Tonemapping、Global Gamma、Hist EQ 四部分。

Dynamic Range

• Current Dynamic Range：当前动态范围值，可实时更新。
• Dynamic Range0~3：按动态范围划分不同段，应用不同参数。
• 分段插值会影响 MaxGamma、MinGamma、GlobalGamma、LocalGammaAlpha、LocalGammaStep、CurveAlpha、HistPointStep。

它是 HDR 自动风格变化的主轴。排查时要记录当前 DR 落在哪一段，否则同一套参数在不同动态范围场景下表现会不一致。

Local Tonemapping

Local gamma 会参考平均亮度，将亮区压暗、暗区抬亮，用于减弱光晕、增加整体对比度。

• LocalTMEnable：Local Tonemapping 开关。
• MaxGamma 0~3：按动态范围分段，对应 local gamma 最小值。
• MinGamma 0~3：按动态范围分段，对应 local gamma 最大值。
• Local Gamma Alpha 0~3：强度值，数值越小强度越高。
• LTMAlpha2：控制降低 Local Gamma Alpha 的值，从而降低亮度。
• Local Gamma Step 0~3：控制帧与帧之间过渡，越大过渡越快。
• LocalShift：控制 local tonemapping 过渡区域，越大过渡区域越宽。

风险点：

• 提升 LTM 强度可能恶化 ghost 和噪声。
• 暗部发灰、涂抹感、动态边缘拖影都可能被过强 LTM 放大。

Global Gamma 与 Hist EQ

• Global Gamma 作用于全局，可整体抬亮，数值越小强度越高。
• Hist EQ 用于提高对比度、调整亮度。
• HistPointStep 控制直方图统计帧间过渡步长。
• CurveAlpha 控制整体直方图均衡强度。

这两类更偏最终观感，不应该替代曝光比例和 Combine 修正。若高光已经饱和，Gamma / Hist EQ 只能改变观感，不能恢复不存在的细节。

5. ISPC_HDR：自动插值与控制权接管

启用 ISPC_HDR 后，HDR 页面中对应开启的小模块会失效，显示值变为 ISPC 插值结果。

ISPC_HDR 可接管或插值的典型项目包括：

• Max Gamma
• Global Gamma
• Local Gamma Alpha
• Curve Alpha
• High Margin
• AWB Luma Low Th
• AE Target
• Comps

ISPC_HDR 的核心输入是 Int Gain Luma：

• 通过 IntL、GainL、LumaL 计算 DR 值。
• 根据 int_gain_luma 在 Dy Th1~4 不同区间对 HDR 参数做插值。
• HDR_Para 使用四段参数插值，Out 为实际输出结果。

调试原则：

1. 如果 HDR / AE 页面中参数修改无效，先检查 ISPC_HDR 是否开启。
2. 如果场景切换时亮度跳变，检查 Dy Th1~4、Local Gamma Step 和各段 Out 值。
3. 如果量产要用自动插值，必须记录当前生效值，而不是只记录手动页面上的设定值。

6. 推荐调试路线

1. 先确认接收链路：MIPI / DVP / LVDS、位宽、lane、VC、帧率和输出格式。
2. 确认 SHDR 模式：两重或三重 HDR、0x3281、ME / SE start point、VC enable 与 VC 映射。
3. 在 AE 页面抓 Long_exp / Medium_exp / Short_exp / Combine 四帧。
4. 若单分支已经异常，先回到曝光时间、增益、AE target、L/M 和 M/S 比例。
5. 若单分支正常但 Combine 异常，再调 Combine Weight、Comps、Dark Color、Edge Tuning。
6. 若 Combine 结果层次不顺，再调 Dynamic Range、Local Tonemapping、Global Gamma、Hist EQ。
7. 若参数修改不生效或随场景自动变化，检查 ISPC_HDR 控制权和 Out 结果。
8. 最后再处理后级风格：Gamma、Contrast、Saturation、Sharpness、NR。

常见问题映射

问题	优先检查
高光过曝	SE 分支、L/M 和 M/S 比例、HighMargin、BloomingShift、Comps 高亮段、Global / Local Gamma
暗部发灰	LE 分支、Comps 暗部斜率、Local Tonemapping、Global Gamma、Hist EQ、黑位和 LSC
光晕	LTM 强度、Comps 分段斜率、Blooming 参数、Hist EQ 强度
拖影	SHDR 曝光比例、三分支时间差、Combine 前后差异、过强 LTM
假边 / 黑边	Edge Tuning、Black Edge、Hist1 / Hist2、后级 Sharpness
噪声大	LE 增益、LTM 抬暗、Comps 暗部斜率、NR 分曝光类型设置
亮度不自然	Dynamic Range 分段、Local Gamma Alpha、Global Gamma、Hist EQ、ISPC_HDR Out

相关页面

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• SC121AT_图像质量调试流程
• 高光过曝
• 暗部发灰
• 假边
• 拖影

来源

• raw/SC121AT_数据手册_V0.1(2).pdf
• raw/sc121at_ISP_Tuning_Tool使用指南_V1.2.pdf