ISP圖像處理&&相機系統

如何理解 ISO、快門、光圈、曝光這幾個概念？

攝影基礎篇——完全弄清光圈、快門與ISO

•  理解這三個參數各自都是如何控制進入的光線量；
• 快門速度通常的表示方法是1/100s、1/30s、2s；
• 小的「光圈數值」表明了大光圈，而大的「光圈數值」表明了小光圈。好比f/1.二、f/1.八、f/2.8這三組數值都表示大光圈（注意通常f/+一個數值特指光圈數值），其中f/1.2的光圈最大（f/1.2的光圈是很大的，能夠想象那麼大的光圈孔，光線灰常容易就進來了！晚上光線很差的時候拍就更容易了）；而f/1八、f/2二、f/32則表示小光圈，其中f/32最小（能夠想象光圈孔很小，就只有一丁點光線能進來）
• 感光度——感光度也稱ISO，一般感光度值是直接在ISO後邊加數值表示的，好比ISO100就算是低感光度，ISO6400算高感光度。所謂感光度，其實就是感光元件對光線的敏感程度：感光度高的，對光敏感，你只要給它一點點光線，它也能感覺到而且曝光充足；感光度低的，對光線不敏感，也許你給的光線徹底不夠曝光。

• 什麼是景深？當某一物體聚焦清晰時，從該物體前面的某一段距離到其後面的某一段距離內的全部景物也都是至關清晰的。成像至關清晰的這段從前到後的距離就叫作景深。簡單的理解，景深就是照片上圖像先後的清晰範圍。

 第一步瞭解這三個參數各自是如何控制進入的光量以後，咱們還要了解一下這三個參數各自對照片效果的影響。

快門速度——快門速度對照片的影響是很是直觀的，快門值大，你拍到的運動物體（假設是飛在空中的鳥）是它和它在這段時間內的運動軌跡；而快門值小，它的運動軌跡很小你看不出，獲得的照片就像是它凝固在空中同樣。

 光圈值——光圈大小最直觀的影響是景深，通俗地說就是背景虛化程度（「景深」和「背景虛化」在最後一章會細說）。簡單點說就是光圈大（注意是光圈大，也就是光圈值小，是反的，這點要時刻牢記），背景虛化能力強；光圈小，背景虛化能力小。

 感光度——這個簡單，只要記住，感光度小的（好比ISO100）畫質細膩噪點少；感光度大的（好比ISO6400、ISO12800）畫質很是差，噪點不少。正常光線下建議入門機的ISO儘可能設置在800及如下；光線充足就用ISO100或者200；若是晚上光線實在太差了，你又想拍到東西，那也沒辦法ISO必須開的很高。

       任何單反的曝光模式都會包含最基本的三種曝光模式，他們分別是快門優先（TV）、光圈優先（AV）和手動曝光（M）。快門優先（TV）的工做狀況，無非就是咱們來規定ISO（定個儘可能小的）和快門速度（因此才叫快門優先！光圈要跟着它來定的！），而後相機幫咱們設置個光圈值。那光圈優先（AV）的工做狀況也相似，無非就是咱們來規定ISO和光圈大小，而後相機（它也會根據現場光線狀況）幫咱們設置個快門速度。
       能夠設置M模式試試，會發現曝光補償下邊的那個點左右跳動，它是指示你調整參數的，若是你調的參數合適，它會在中點來回跳；假使你設置的參數會致使過曝，它會指示在中點右側（正向），表示過曝，那你就須要收小光圈，或者提升快門速度（下降快門數值）來使得它往左移，直到它穩定在中點。此時你按下快門拍出來的照片便基本曝光正常了。

相機系統綜述 —— ISP

CMOS Sensor的調試經驗分享

ISP 做爲圖像處理的核心器件，擁有十分重要的功能，下圖展現了 ISP 處理圖像數據的基本流程。

ISP 處理流程

下面針對 ISP 的主要功能特性進行下介紹。

• DEMOSAIC

  DEMOSAIC 是 ISP 的主要功能之一。SENSOR 的像素點上覆蓋着 CFA，光線經過 CFA 後照射到像素上。CFA 由 R、G、B 三種顏色的遮光罩組成，每種遮光罩只容許一種顏色經過，所以每一個像素輸出的信號只包含 R、G、B 三者中的一種顏色信息。SENSOR 輸出的這種數據就是 BAYER 數據，即一般所說的 RAW 數據。顯而易見，RAW 數據所反映的顏色信息不是真實的顏色信息。DEMOSAIC 就是經過插值算法將將每一個像素所表明的真實顏色計算出來。

• FOCUS

  根據光學知識，景物在傳感器上成像最清晰時處於合焦平面上。經過更改 LENS 的位置，使得景物在傳感器上清晰的成像，是 ISP FOCUS 功能所須要完成的任務。FOCUS 分爲手動和自動兩種模式。ISP 能夠運行 CONTRAST AF、PDAF、LASER AF 等算法實現自動對焦。

• EXPOSURE

  曝光。EXPOSURE 主要影響圖像的明暗程度。ISP 須要實現 AE 功能，經過控制曝光程度，使得圖像亮度適宜。

• WB

  白平衡。白平衡與色溫相關，用於衡量圖像的色彩真實性和準確性。ISP須要實現 AWB 功能，力求在各類複雜場景下都能精確的還原物體原本的顏色。

• LSC

  用於消除圖像周邊和圖片中心的不一致性，包含亮度和色度兩方面。ISP 須要藉助 OTP 中的校準數據完成 LSC 功能。

• GAMMA CORRECTION

  伽瑪校訂。傳感器對光線的響應和人眼對光線的響應是不一樣的。伽瑪校訂就是使得圖像看起來符合人眼的特性。

• CROP/RESIZE

  圖像剪裁，即改變圖像的尺寸。可用於輸出不一樣分辨率的圖像。

• VRA

  視覺識別。用於識別特定的景物，例如人臉識別，車牌識別。ISP 經過各類 VRA 算法，準確的識別特定的景物。

• DRC

  動態範圍校訂。動態範圍即圖像的明暗區間。DRC 可使得暗處的景物不至於欠曝，而亮處的景物不至於過曝。ISP 須要支持 DRC 功能。

• CSC

  顏色空間轉換。例如，ISP 會將 RGB 信號轉化爲 YUV 信號輸出。

• IS

  圖像穩定。IS 的主要做用是使得圖像不要由於手持時輕微的抖動而模糊不清。IS 有不少種，例如 OIS、DIS、EIS。ISP 能夠實現 DIS 和 EIS。

事實上，ISP 除了上面提到的主要功能外，還須要支持 DENOISE、CONTRAST、SATURATION、SHARPNESS 等調整功能。

3A技術即自動對焦（AF）、自動曝光（AE）和自動白平衡（AWB）

      3A數字成像技術利用了AF自動對焦算法、AE自動曝光算法及AWB自動白平衡算法來實現圖像對比度最大、改善主體拍攝物過曝光或曝光不足狀況、使畫面在不一樣光線照射下的色差獲得補償，從而呈現較高畫質的圖像信息。採用了3A數字成像技術的攝像機可以很好的保障圖像精準的色彩還原度，呈現完美的日夜監控效果。