3A+ISP之AE篇
轉載於3A+ISP之AE篇
關於AE（Auto Exposure）
AE算法思想和曝光量公式：
（1）AE的基本概念：Auto Exposure即自動曝光，是相機根據外界光線的強弱自動調整曝光量和增益，防止曝光過分或者不足的一種機制。算法
可見，AE的輸入爲當前影像的亮度值Y，輸出爲sensor的曝光時間和增益，isp增益和鏡頭光圈（若是鏡頭光圈可調）。當AE algorithm獲得當前幀的亮度後，便會與target Y作比較，而後計算出下一次須要調整的參數，以便讓影像的亮度愈來愈接近target Y，以下所示。
spa
PS:target並不是一個固定值，而是一個range，.net
（2）影響曝光的因素：
AE算法的要求是「快，準，穩」。即要很快的能收斂到target附近，並且亮度要準確，收斂過程要平滑，收斂完成後要穩定。
code
影響AE算法的因素圖片亮度的統計，AE target，AE table，收斂速度控制。blog
實際操做中調節的因素有：圖片
- 調節曝光時間；
- 調節光圈大小；
- 調節Sensor的ISO感光度
（3）AE控制模塊：get
（4）調節曝光的方法步驟和算法：同步
A.讀入如今設定值所獲得的亮度值；it
B.通過AE weight table後獲得咱們想要計算的亮度；table
C.將獲得的計算值，趨近咱們的指望值（如：135）；
D.計算出一組新的設定值；
E.重複以上動做，直到亮度值在咱們的指望值收斂範圍內(Example : 131~139)。
（5）曝光時間的控制：
由於Sensor自己並無時間的概念，它是經過pixel clock數和pixel clock的頻率來表示sensor曝光時間的。爲了獲得簡便的表達方式，就用曝光行數表示曝光時間了。曝光行數=pixel clock數/每條line的pixel數。 只須要知道sensor的pixel clock頻率和每行的pixel數（有效pixel+dummy pixel），即可以計算出任何曝光時間，sensor須要曝光多少行。
（6）sensor曝光過程：
以下圖過程可見，曝光是逐個像素從上往下進行的，當讀到圖中紅色塊時就說上面的五行已經曝光完成了，也說明sensor的曝光時間是5條lines。
（7）曝光量計算相關的名詞解釋和公式：
①AV是孔徑值：
AV = 2 * log2 (F number) ，F number是鏡頭的光圈F值，如F5.6，F值就是5.6。
②TV是時間值：
TV = - log2 (exposure time) ，exposure time是曝光時間單位是秒sec。
③BV是被攝景物的亮度：
BV =log2(B/0.3K) ， B是景物亮度單位是Cd/cm2。
LV=BV+5。
④SV是感光材料的感光度值：
SV = log2(0.3S), ISO100的S值就是100.
⑤EV是曝光量：
則曝光公式爲：
⑥AE table：
不一樣的曝光時間和ISO組合方式，表和圖示以下：
⑦AE收斂：
et是曝光時間；agc指sensor的感光度sensorgain即sensor的ISO值；iris是光圈值的大小。
收斂的概念就是無限趨近。
（8）AE中的問題：flicker，過曝、曝光不足、AE peak、AE震盪等。
Flicker：
現象：圖像由於sensor曝光時間不是光源頻率的整數倍致使圖像上出現Banding即明暗相間的條紋。
產生緣由：
曝光時間小於1/100秒，且曝光時間處於波峯時，圖片亮度比較亮
曝光時間小於1/100秒，且曝光時間處於波谷時，圖片亮度比較暗
從能量的角度看，就是當sensor逐像素吸取外界能量成像時，外界能量有時大有時小，像素就有的亮有的暗。所以產生flicker現象。
解決辦法：
因此只有曝光時間=光源週期的整數倍的時候，保證每一個像素吸取的光能是穩定的。
才能夠避免flicker。
國內市電，50HZ，
AE Peaking：AE的峯值，圖像亮度平穩時，忽然出現亮度高的畫面。
AE震盪：圖像亮度忽明忽暗。
測光模式：
①平均測光，取畫面亮度均值做爲曝光依據，畫面主體、背景亮度差別大時，容易形成曝光過分或者曝光不足的現象。
②中央點測光(Spot Metering)，僅測量中央很小範圍內景物的亮度做爲自動曝光依據，
③多點測光(Multi-Spot Metering)：簡單理解爲點測光+記憶裝置，拍攝時使被攝體中不一樣的部位，前後位於取景視場中心進行點測光，照相機內的電子線路將每次的結果記憶下來，並按各點的平均值進行曝光。可兼顧畫面不一樣部分的亮度，精度高，操做麻煩。多點測光適合於拍攝風景、人像等靜止不動的物體，不適合拍攝動體
④中央重點測光，是平均測光與點測光方式的折衷形式，中央部分亮度權重較高，邊緣權重較低 能同時兼顧被攝主體和四周景物的亮度，所以對被攝主體的測光精度較高，尤爲適合於拍攝帶風景的人物照片。但對於亮度不均勻或反差太大的場合，容易形成曝光過分或者曝光不足的現象。
⑤局部測光：佳能獨創，中央重點加權平均測光和點測光方式的折中，測光區域較點測光大。
⑥分區式測光(Multi-Pattern Metering)，又稱多幅面測光、多模式測光或區域分割式測光，主要原理是將畫面分紅幾個區，先測取每一個區的亮度，而後通過綜合計算，從而決定每一個區域的測光加權比重，給出一個能兼顧各區的曝光值。從理論上講，分區式測光方式都具備自動逆光補償能力。
曝光相關名詞解釋：
①光通量(Φ)──單位時間經過某面積的輻射能量對人眼所引發的視覺強度。單位：流明。
亮度(B)──發光物體表面或被光源照明的景物反光表面，在人眼觀察方向所看到的亮暗程度。單位：熙提（坎德拉/平方釐米）。
②照度(E)──不發光物體被光源照明的程度，用單位面積上接收的光通量表示。單位：勒克司(Lux)，即流明/平方米。
③曝光量(H)──底片單位面積所得到的光能量，是底片面某點的照度E和有效曝光時間T的乘積。單位：Lux.sec。
④不一樣感光度的底片（膠捲），須要的曝光量也不一樣。合適曝光量的經驗公式是：
曝光量＝n/S
其中S爲底片的感光度（ISO單位），n爲經驗常數（對彩色底片n=10，黑白底片n=8），對於ISO100的底片，合適的曝光量約爲0.08~0.1 Lux.sec。
⑤Dummy line：是在幀間傳輸的時候，爲了幀同步在一幀結束後增長的無信號時間，也是用pixel clock表示的，表示的是時間的概念。1幀應該是包含dummy line的，對於一樣的曝光時間，增長dummy line等於減小了曝光量，因此畫面總體亮度都會被拉下來。
⑥Dummy Pixel= Blanking pixel：啞元像素。是在把行傳輸出來的時候，行與行之間的一個時間間隙，用pixel clock表示的時間。
⑦Ev = et * agc * iris：agc和Iris指的是什麼？et是曝光時間；agc指sensor的感光度sensorgain即sensor的ISO值；iris是光圈值的大小。
⑧B=250Cd/cm2，Cd/cm2這個是什麼單位：亮度是指發光物體表面發光強弱的物理量稱爲亮度(luminace)，物理學上用L表示，單位爲坎德拉每平方米或稱平方燭光cd/m2。
Cd/cm2和lux的換算：L=R×E；中L爲亮度,R爲反射係數,E爲照度；光強度I坎德拉Candela(cd)，光照度E勒克斯Lux(lx)，光亮度L尼特Nit，光通量φ流明Lumen(lm)。