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cmos|趁着OPPO发布影像专用NPU的机会 聊一聊ISP到底有啥用( 二 )

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作为翻译官的ISP ， 其主要任务就是对存在物理缺陷的原始数据进行优化补偿 ， 并还原出最符合我们预期的明暗效果 ， 比如防止逆光时过曝 ， 看清暗光时的画面细节等 。 ISP是由很多功能模块构成 ， 下面我们就简单介绍一下ISP的功能模块以及需要补偿的部分内容：
BLC：黑电平校正
数字信号对纯黑的原始数据定义为0 。 但由于CMOS存在“漏电流”的缺陷 ， 将镜头放入一个纯黑的环境时 ， 经过镜头和CMOS输出的原始数据却不为0 。 此时 ， 就需要ISP内的BLC（BlackLevel Correction）模块登场 ， 通过对所有像素减去特性的矫正值 ， 获得一个矫正成功的结果 ， 这一过程即黑电平校正 ， 让原始数据可以显示纯黑画面 。

LSC：镜头阴影校正
在拍照/摄像时 ， 通过镜头到达CMOS中间的光通常要比到达CMOS边缘的光多 ， 导致CMOS捕获的图像中间亮度高 ， 周围边缘亮度低 ， 容易形成所谓的“渐晕”问题 。 此时 ， ISP内部的LSC（Lens Shade Correction）镜头阴影校正模块就开始插手了 ， 它会检测出图像中间亮度比较均匀的部分 ， 并以此为基准 ， 计算出周围区域需要补偿的因子 。

Bayer Denoise：降噪模块
除了ADC器件以外 ， 包含模拟部分的CMOS感光器件在信号的传输中也存在一定的噪声 ， 拍摄环境的光线越暗 ， 就越需要放大信号 ， 从而产生更大噪音 ， 落实到成像环节就是照片或视频画面中出现大量彩色雪花状的噪点 。 ISP内的Bayer Denoise降噪模块可通过多级滤波 ， 显著降低信号中的噪声 ， 减少成像噪点 。

BPC：坏点校正
CMOS传感器属于物理器件 ， 在长时间使用过程中难免出现坏点 。 ISP中的BPC（Bad Point Correction）坏点校正模块会自动进行坏点检测 ， 找到坏点后则可通过中值滤波替换原来的值 ， 从而纠正坏点 ， 避免在全黑画面中出现彩点和亮点 ， 抑或在纯白画面出现彩点和黑点 。
Demosaic：颜色插值
CMOS传感器本身其实是个“色盲” ， 如果只靠它输出的照片都是黑白的 ， 想要记录颜色 ， 还需要搭配一个名为Bayer（拜耳）色彩滤波阵列（Bayer Color Filter Array ， CFA）的滤光板 ， 并将其覆盖在一个感光板上 。 Bayer色彩滤波阵列的结构主要以RGBW、RWWB、RGGB和RYYB为主 ， 但由于拜耳阵列中的每一个像素只能采集一个颜色通道信息 ， 另外两种颜色信息需要通过插值算法 ， 结合相邻其他颜色的像素信息才能组成一个完整的色彩 ， 这个有点类似于“去马赛克”的过程 ， 就需要依靠ISP内的Demosaic插值算法模块实现 。


AWB：自动白平衡
人脑的视觉系统可以自我修正 ， 无论是阴天、晴天、室内、室外、白炽灯还是日光灯下都能识别出准确的白色 ， 不会受到光源颜色的影响 。 但是 ， CMOS传感器却不具备这一特性 ， 一张白纸在不同光源下输出的颜色存在偏差 ， 比如低色温（如白炽灯）偏黄 ， 高色温（户外阳光）偏蓝 。 这个时候 ， ISP中的AWB（Automatic White Balance）自动白平衡模块就能通过检测色温→计算增益→色温矫正这套流程自动校色 ， 从而准确记录不同色温光线下的白色物体 。

CCM：颜色校正
CMOS传感器各颜色块之间因颜色渗透可能产生颜色误差 ， 因此经CMOS获取的图像与我们期望的颜色之间存在偏差 。 前面提到的AWB可以矫正白色 ， 而CCM（Color Correction Matrix）颜色矫正模块则可校准除白色以外其他颜色的准确度 ， 比如提升颜色饱和度 ， 让画面色彩更艳丽 。

AEC：自动曝光
光照强度会因时间和场景出现变化 ， 人眼由于有着一定的自适应能力 ， 可以根据光照变化作出及时的调整 ， 但CMOS传感器却不具备这个能力 。 为此 ， 就需要使用ISP中的AEC（Automatic Exposure Control）自动曝光模块根据光照强度自动调节曝光时间 ， 并在必要时进行一定的曝光补偿 。

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