AG 的增大,不可避免的帶來(lái)噪點(diǎn)的增多,此外,如果光線(xiàn)較暗,曝光時(shí)間過(guò)長(cháng),也會(huì )增加噪點(diǎn)的數目(從數碼相機上看,主要是因為長(cháng)時(shí)間曝光,感光元件溫度升高,電流噪聲造成感光元件噪點(diǎn)的增多),而感光元件本身的缺陷也是噪點(diǎn)甚至壞點(diǎn)的來(lái)源之一。因此,通常sensor集成或后端的ISP都帶有降噪功能的相關(guān)設置。
1.1.1 啟動(dòng)時(shí)機
根據噪點(diǎn)形成的原因,主要是AG或Exptime超過(guò)一定值后需要啟動(dòng)降噪功能,因此通常需要確定這兩個(gè)參數的闕值,過(guò)小和過(guò)大都不好。
從下面的降噪處理的辦法將會(huì )看到,降噪勢附帶的帶來(lái)圖像質(zhì)量的下降,所以過(guò)早啟動(dòng)降噪功能,在不必要的情況下做降噪處理不但增加處理器或ISP的負擔,還有可能適得其反。而過(guò)遲啟動(dòng)降噪功能,則在原本需要它的時(shí)候,起不到相應的作用。
1.1.2 判定原則和處理方式
那么如何判定一個(gè)點(diǎn)是否是噪點(diǎn)呢?我們從人是如何識別噪點(diǎn)的開(kāi)始討論,對于人眼來(lái)說(shuō),判定一個(gè)點(diǎn)是噪點(diǎn),無(wú)外乎就是這一點(diǎn)的亮度或顏色與邊上大部分的點(diǎn)差異過(guò)大。從噪點(diǎn)產(chǎn)生的機制來(lái)說(shuō),顏色的異常應該是總是伴隨著(zhù)亮度的異常,而且對亮度異常的處理工作量比顏色異常要小,所以通常sensor ISP的判定原則是一個(gè)點(diǎn)的亮度與周?chē)c(diǎn)的亮度的差值大于一個(gè)闕值的時(shí)候,就認為該點(diǎn)是一個(gè)噪點(diǎn)。
處理的方式,通常是對周?chē)狞c(diǎn)取均值來(lái)替代原先的值,這種做法并不增加信息量,類(lèi)似于一個(gè)模糊算法。
對于高端的數碼相機,擁有較強的圖像處理芯片,在判定和處理方面是否有更復雜的算法,估計也是有可能的。比如亮度和顏色綜合作為標準來(lái)判定噪點(diǎn),采用運算量更大的插值算法做補償,對于sensor固有的壞點(diǎn),噪點(diǎn),采用屏蔽的方式拋棄其數據(Nikon就是這么做的,其它廠(chǎng)商應該也如此)等等。
1.1.3 效果
對于手機sensor來(lái)說(shuō),這種降噪處理的作用有多大,筆者個(gè)人認為應該很有限,畢竟相對數碼相機,手機sensor的鏡頭太小,通光量小,所以其基準AG勢必就比相機的增益要大(比如相當于普通家用數碼相機ISO800的水平),這樣才能獲得同樣的亮度,所以電流噪聲帶來(lái)的影響也就要大得多。這樣一來(lái),即使最佳情況,噪點(diǎn)也會(huì )很多,數據本身的波動(dòng)就很大,這也就造成我們在手機照片上勢必會(huì )看到的密密麻麻的花點(diǎn),如果全部做平均,降低了噪點(diǎn)的同時(shí),圖像也會(huì )變得模糊,所以手機噪點(diǎn)的判斷闕值會(huì )設得比較高,以免涉及面過(guò)大,模糊了整體圖像。這樣一來(lái)一是數據本身就差,二是降噪的標準也降低了,造成總體效果不佳。
1.2 數碼變焦
數碼變焦可以有兩種形式:
其一,是通過(guò)插值算法,對圖像進(jìn)行插值運算,將圖像的尺寸擴大到所需的規格,這種算法就其效果而言,并不理想,尤其是當使用在手機上的時(shí)候,手機上的攝像頭本身得到的數據就有較大的噪聲,再插值的話(huà),得到的圖像幾乎沒(méi)法使用。實(shí)際上,即使是數碼相機的數碼變焦功能也沒(méi)有太大的實(shí)用價(jià)值。如果插值算法沒(méi)有硬件支持,則需要在應用層實(shí)現。我司某平臺的數碼變焦用的就是該種辦法。
其二,其實(shí)是一種偽數碼變焦的形式,當攝像頭不處在最大分辨率格式的情況下,比如130萬(wàn)像素的sensor使用640*480的規格拍照時(shí),仍舊設置sersor工作在1280*960的分辨率下,而后通過(guò)采集中央部分的圖像來(lái)獲取640*480的照片,使得在手機上看來(lái)所拍物體尺寸被放大了一倍。也有很多手機采用的是這種數碼變焦方式,這種辦法幾乎不需要額外的算法支持,對圖像質(zhì)量也沒(méi)有影響,缺點(diǎn)是只有小尺寸情況下可以采用。此外在DV方式下也可以實(shí)現所謂的數碼變焦放大拍攝功能。(這應該是一個(gè)賣(mài)點(diǎn),對Dv來(lái)說(shuō),這種數碼變焦還是有實(shí)際意義的)
要采用這種變焦模式,驅動(dòng)需要支持windowing功能,獲取所需部分的sensor圖像數據。
1.3 頻閃抑制功能
1.3.1 何謂頻閃
日常使用的普通光源如白熾燈、日光燈、石英燈等都是直接用220/50Hz交流電工作,每秒鐘內正負半周各變化50次,因而導致燈光在1秒鐘內發(fā)生100(50×2)次的閃爍,再加上市電電壓的不穩定,燈光忽明忽暗,這樣就產(chǎn)生了所謂的“頻閃”。
下表顯示了幾種光源的光強波動(dòng)情況:
因為人眼對光強變化有一定的遲滯和適應性,所以通??床怀龉庠吹牧炼茸兓?。但是依然還是會(huì )增加眼睛的疲勞程度。所以市場(chǎng)上才會(huì )有所謂的無(wú)頻閃燈銷(xiāo)售。
1.3.2 對頻閃的抑制
對于camera sensor來(lái)說(shuō),沒(méi)有人眼的遲滯和適應過(guò)程,所以對光源亮度的變化是比較敏感的。如果不加抑制,在預覽和DV模式下,可能會(huì )有明顯的圖像的明亮變化閃爍的現象發(fā)生。
如何解決呢?考慮到頻閃的周期性,在一個(gè)周期內,光源亮度的累積值,應該是大體一致的,所以,如果控制曝光的時(shí)間是頻閃周期的整倍數,那么每一幀圖像的亮度就大體是一致的了,這樣就可以有效地抑制頻閃對圖像亮度的影響。
所以,在自動(dòng)曝光的模式下,sensor會(huì )根據頻閃的頻率,調整曝光時(shí)間為其周期的整倍數。 因為各地的交流電的頻率不同,所以有50Hz/60Hz之分。
在具體設置相關(guān)Sensor寄存器的時(shí)候,要根據電流頻率和sensor的時(shí)鐘頻率,分辨率等,計算出頻閃周期對應的時(shí)鐘周期數等。
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