BME-HDR和SME-HDR有什么本质区别？

BMEHDR 与 SMEHDR：细微之处的显著差异

在高端音频技术领域，特别是涉及到音质优化和信号处理时，我们经常会遇到一些看似相似但实则拥有本质区别的术语。BMEHDR 和 SMEHDR 就是这样一对。它们都指向了在音频信号处理中实现更高动态范围（High Dynamic Range）的目标，但其侧重点、实现方式以及最终效果却有着截然不同的内涵。深入理解它们之间的区别，对于音频工程师、音响爱好者，乃至希望在产品中实现卓越音效的开发者来说，都至关重要。

BMEHDR：背景音乐增强与动态扩展 (Background Music Enhancement High Dynamic Range)

首先，让我们来解析 BMEHDR。这个缩写通常代表着 背景音乐增强与动态扩展（Background Music Enhancement High Dynamic Range）。正如其名，BMEHDR 的核心目标在于提升背景音乐的整体听感和动态表现，尤其是在一个已经存在主要声源（例如人声、对话或更具侵略性的音乐元素）的环境中。

它的主要关注点在于：

背景音乐的清晰度与层次感： 在复杂的混音中，背景音乐（如氛围音乐、背景和声、装饰性的乐器声部等）往往容易被淹没，变得模糊不清。BMEHDR 技术旨在通过精细的动态处理，让这些原本“衬托”的角色脱颖而出，展现出应有的细节和层次。这可能涉及到对背景音乐动态范围的适度扩展，使其在不干扰主要声源的前提下，更加引人注意。
听觉体验的丰富度： 通过优化背景音乐的动态，BMEHDR 可以为整体音频体验增加更多的“色彩”和“情感”。即使是背景元素，其微妙的动态变化也能极大地提升听众的沉浸感和愉悦感。
智能的动态控制： BMEHDR 的“HDR”部分强调的是在不造成过度压缩或失真的情况下，有效地管理和扩展音频的动态范围。这通常意味着更智能的压缩器、扩展器，以及可能涉及的瞬态整形（transient shaping）技术。它们能够识别并增强背景音乐中的微小细节，同时避免放大不必要的噪音。
与主音源的和谐共存： BMEHDR 的关键挑战在于，如何在增强背景音乐的同时，不破坏或干扰主音源的清晰度和平衡。这需要对不同频率和时间区域的信号进行精准的分析和处理，确保背景音乐的提升是“衬托”而非“喧宾夺主”。

SMEHDR：信号幅度扩展与动态范围 (Signal Magnitude Enhancement High Dynamic Range)

相对而言，SMEHDR 的侧重点则更为通用和基础。它代表着 信号幅度扩展与动态范围（Signal Magnitude Enhancement High Dynamic Range）。这里的“信号”可以指代任何音频信号，而“幅度扩展”和“动态范围”则是其核心的处理手段。

SMEHDR 的主要目标是：

提升整体信号的动态范围： SMEHDR 的核心目标是直接地、普遍地扩展音频信号的动态范围。这意味着它会尝试放大信号中最安静的部分，并可能控制最响亮的部分，从而增大信号的整体“动态区间”。
更广泛的应用范围： 这种技术可以应用于各种类型的音频信号，无论是人声、器乐、还是整体混音。它的目标是让整个音频内容听起来更具冲击力、更生动。
侧重于“推高”和“拉低”： SMEHDR 通常会运用更传统的动态处理技术，如扩展器（expander）和门限（gate），来“拉低”低于某个阈值的信号，以及使用压缩器（compressor）在特定情况下“推高”较低的信号（或者通过更先进的 Knee 控制来平滑过渡）。
潜力风险： 尽管目标是提升动态，但如果处理不当，SMEHDR 可能会带来一些副作用。例如，过度的扩展可能会将背景噪音放大，使得信号的信噪比降低；而过度压缩则可能导致“泵浦效应”（pumping effect），使声音听起来不自然。

本质区别：角度、目标与应用

通过以上分析，我们可以清晰地看到 BMEHDR 和 SMEHDR 之间的本质区别，可以总结为以下几个关键点：

1. 关注对象与场景：
BMEHDR： 特指背景音乐的增强，其处理的上下文是复杂的混音环境，目标是在不影响主音源的情况下，提升背景音乐的细节和层次。
SMEHDR： 泛指任何音频信号的动态范围扩展，其处理的对象更广泛，目标更直接地提升信号的整体动态。

2. 处理的侧重点：
BMEHDR： 侧重于精细化的动态调整，以提升背景元素的清晰度和表现力，注重音色的质感和细节，强调与主音源的和谐共处。它可能涉及更复杂的算法，如基于感知分析的动态处理。
SMEHDR： 侧重于幅度上的普遍扩展，目标是直接增大信号的响度变化范围。其手段可能更直接，例如通过调整阈值、比率和释放时间来控制压缩器和扩展器。

3. “HDR”的解读：
BMEHDR： “HDR”更多的是指在特定的音乐层次（背景）上实现更丰富、更具表现力的动态，让原本可能被掩盖的细节得以展现。
SMEHDR： “HDR”则更字面地指整个信号的绝对动态范围的数值上的增大。

4. 技术实现的复杂性与目标：
BMEHDR： 为了实现其精细化的目标，BMEHDR 通常需要更智能、更复杂的算法。它可能不仅仅是简单的增益提升，而是对信号的瞬态、衰减、谐波等进行更深度的分析和处理。其目标是一种“艺术性”的增强。
SMEHDR： SMEHDR 的实现方式可能相对更为直接和基础，可以是通过标准的动态处理器（如多段压缩器、限制器、扩展器）来实现，目标更偏向于“工程性”的动态范围调整。

举个例子来说：

想象一个电影的音轨。

BMEHDR 的应用： 当画面中主要角色正在激烈对话时，背景中播放着一段悠扬而略带伤感的弦乐。BMEHDR 会智能地识别这段弦乐，并适度地提升它的响度，让观众能感受到那种氛围，但又不会盖过对话的内容。也许它会精细地放大弦乐中微弱的颤音，让它听起来更加细腻动人。
SMEHDR 的应用： 如果整段音频感觉都比较“平”，SMEHDR 可能会被用来对整段音轨进行整体的动态扩展。它可能会将非常安静的环境音（如远处城市的微弱喧嚣）放大一些，同时将爆炸声等高潮部分的响度稍微控制住，让整体听起来更有层次感和冲击力。

总结：

BMEHDR 和 SMEHDR 都旨在提升音频信号的动态表现，但它们的出发点和核心使命却截然不同。BMEHDR 是一种更具“音乐性”和“场景感知性”的优化，它关注的是在复杂混音中，如何让特定的音乐元素（背景音乐）拥有更好的动态和表现力，从而丰富整体听觉体验。而 SMEHDR 则是一种更广泛、更基础的动态范围扩展技术，它更侧重于直接地改变信号的幅度变化，以提升整体的响度冲击力和层次感。选择哪种技术，取决于具体的应用场景、想要达到的音效目标以及对音频信号的理解深度。理解这些细微的差异，是追求极致音质的关键一步。

一个疑惑，既然已经关注到了BME和SME的区别，应该是业内人士，这种问题联系贵司跟 sony 的 contact window 不是更好？

楼上说法有误。BME 和 SME 都是 single frame 的。

做一下概念梳理。

先导入电子快门的概念。感光芯片的电子快门和叶片快门不一样，电子快门就是逐行读sensor的数据，读完则曝光结束，所以当快门时间比较长，且在水平方向有快速运动物体就悲伤了。

BME是 Binning Multiplexed Exposure.

SME是 Spatially Multiplexed Exposure.

Binning 在图像处理里的意思就是将几个像素合成为一个像素，Spatially 在这里可以说成空间平面，Multiplexed是电路里的多路复用。

BME的实现，是行方向的电子快门，通过控制通电时间，一行长曝光，一行短曝光，然后择优选一行，demosaic 后输出 bayer image，这样输出长宽等于缩了一半，譬如4000变2000，那么就变成binning.

SME的实现，是从行方向的电子快门改成交错的电子快门，一行里有长曝光有短曝光，然后 demosaic 出 bayer image, 这样保证了全分辨率高动态范围的输出，当然也能支持binning的输出。

这就是BME和SME的区别。