DCG dual conversion gain双转换增益（参考Aptina---DR-Pix_WhitePaper）

Dynamic Response Pixel Technology---动态响应像素处理技术

这种方法被Aptina称为动态响应像素技术，或AptinaTM DR-PixTM技术，需要控制打开和关闭连接到像素的FD节点的电容器（图5）。为了执行这个开关，一个晶体管，称为双转换增益(DCG)开关，被添加到像素中。

DCG:

1.当在高光条件下成像时，DCG开关被打开，将物理电容器连接到FD节点。这样，利用FD节点的大电容来实现LCG模式，它可以处理大量的信号电荷。

2.在弱光条件下，DCG信号被关闭，断开FD的盖，并启用一个HCG模式，这可以用作一个额外的模拟增益，在像素内部。在这种情况下，FD电容只是由于FD的pn接面扩散和金属耦合的寄生电容，这比物理帽结构要小得多。更低的FD电容导致更高的转换增益，更高的灵敏度，和更低的读取噪声，但代价是较低的最大电荷处理容量。

该方案需要在像素布局中增加一个晶体管和电容器，这会占用空间，否则可以用来增加光电二极管的尺寸。它还为DCG信号控制增加了金属线路由，这减少了光电二极管上方的孔径尺寸。这些缺点造成了额外的挑战，因为像素缩小超过了不到2微米的标记。此外，当光电二极管(PD)尺寸足够大，足以成为FW容量的决定因素时，该方案最为有用。当PD中的电荷量如此之大以至于不能在像素允许的电压摆动内测量，那么额外的暴露电容必须添加到FD中，以测量PD的所有电荷。在这种情况下，DCG特性可以添加到像素设计中，以添加HCG模式，以改善低光性能。

该方案通过为黑暗场景提供高灵敏度和低读取噪声，以及为光照良好的场景提供大的电荷处理能力，允许非常高的场景内DR——所有这些都在一个像素设计内。在这种方法中，一个场景的DR没有增加，但是通过增加HCG模式，传感器可以使用的照明范围被扩大了(处理更暗的弱的信号)。对于DSLR应用程序，这意味着拍摄高ISO，而不需要外观不自然的 闪光灯。对于必须经常在昏暗的光线条件下捕捉视频的监控和个人电脑摄像机应用程序来说，这也是一个巨大的好处。

实际场景一、暗环境

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结论：与左图未充分曝光的图像相比，在弱光条件下，HCG模式的提高灵敏度和低噪声右图很明显。

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实际场景二、亮环境

在明亮的场景中，需要较大的像素容量。

左图显示了由于HCG模式的低电荷处理能力而造成的过度曝光场景的影响，

这导致了图像中的细节被冲洗掉。

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现象：放大上一张图的一部分，看不清楚细节，轮廓也不明显。结论：启用Aptina DR-Pix技术的LCG模式，LCG模式刚好能正确曝光此场景

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左图显示了绿色通道的信噪比，以dB为单位，作为曝光的函数。与传统的CMOS图像传感器(只有低cg)相比，在低光条件下，通过提高HCG模式的灵敏度和降低读取噪声，该架构的信噪比增加了5 dB。事实上，即使在中等光照水平下，HCG模式的好处也可以开始被观察到。在弱光条件下可以获得较高的信噪比，而在强光条件下保持与传统传感器的信噪比。

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实际场景三、反应SNR

总结：对于许多应用，包括监视摄像头、汽车标志识别系统，或DSLR摄像头，需要捕捉非常明亮的场景和非常黑暗的场景是一个现实。为了捕捉这些场景，图像传感器通常针对一个极端进行优化，代价是另一个极端的性能下降。在现实中，这些成像应用需要较大的FW容量和更高的灵敏度。然而，更高的灵敏度可能会限制全井容量、最大可实现的信噪比和总传感器DR。

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DCG:Dual Conversion Gain双转换增益

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大概理解下：

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大概理解下：FW CG与SNR DR关系

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图像传感器最重要的两个参数是信噪比(SNR)和动态范围(DR)，信噪比是确定图像传感器质量的一种非常广泛的方法。对于给定的成像场景和曝光，较高的信噪比值将获得更好的图像质量。

SNRmax=20∙log10 (Nmax/n)

Nmax:传感器饱和曝光状态下的的电子信号

n：以电子为单位的总的噪声或者时域噪声

DR是对传感器可以测量的最高和最低可能信号的比值的测量方法

DR=20∙log10 (NMAX/Nread )

Nread是最低可测量的信号，由传感器整个信号链/系统的基本噪声水平定义

尽管在今天的相机系统中，图像分辨率在增加，但随着像素大小的缩小，像素的DR继续减小，从而限制了在保留高光和阴影的情况下生成自然照片的能力。因此，为了实现高动态范围(HDR)，人们提出了各种像素方案，包括对数像素、横向溢出、帧多曝光(ME)和帧内多曝光(IFME)等。

提高场景内动态范围意思就是在一个场景中的黑暗和明亮的区域可以被适当地曝光。

提高DR的传统方法：

1.这通常是通过使用多帧方法（如图3中所示）结合多个曝光时间或帧融合到一个图像中。

2.通过使用非线性信号方法降低高曝光时像素的响应率(图4)

缺点：高场景内DR也有一些缺点。非线性像素可能具有较差的颜色再现和低光灵敏度，以及较高的固定模式噪声(FPN)。ME技术不仅需要额外的内存和后处理，而且还可 以降低曝光转换点附近的信噪比和按照时间序列中捕获的曝光引起的运动伪影，因此需要额外的运动补偿和非常高的帧率才能在视频应用中有用。

但是，这些HDR技术所没有做的是提高低光灵敏度或降低噪声，以改善低光图像捕获。高端DSLR和无反光镜DSLR相机等应用需要较大的FW，响应性可以实现低iso速度条件，而在低光条件下使用的高iso速度设置则需要非常低的噪音。