ISP图像处理&&相机系统

如何理解 ISO、快门、光圈、曝光这几个概念？

摄影基础篇——完全弄清光圈、快门与ISO

•  理解这三个参数各自都是如何控制进入的光线量；
• 快门速度通常的表示方法是1/100s、1/30s、2s；
• 小的“光圈数值”表明了大光圈，而大的“光圈数值”表明了小光圈。好比f/1.二、f/1.八、f/2.8这三组数值都表示大光圈（注意通常f/+一个数值特指光圈数值），其中f/1.2的光圈最大（f/1.2的光圈是很大的，能够想象那么大的光圈孔，光线灰常容易就进来了！晚上光线很差的时候拍就更容易了）；而f/1八、f/2二、f/32则表示小光圈，其中f/32最小（能够想象光圈孔很小，就只有一丁点光线能进来）
• 感光度——感光度也称ISO，一般感光度值是直接在ISO后边加数值表示的，好比ISO100就算是低感光度，ISO6400算高感光度。所谓感光度，其实就是感光元件对光线的敏感程度：感光度高的，对光敏感，你只要给它一点点光线，它也能感觉到而且曝光充足；感光度低的，对光线不敏感，也许你给的光线彻底不够曝光。

• 什么是景深？当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的全部景物也都是至关清晰的。成像至关清晰的这段从前到后的距离就叫作景深。简单的理解，景深就是照片上图像先后的清晰范围。

 第一步了解这三个参数各自是如何控制进入的光量以后，咱们还要了解一下这三个参数各自对照片效果的影响。

快门速度——快门速度对照片的影响是很是直观的，快门值大，你拍到的运动物体（假设是飞在空中的鸟）是它和它在这段时间内的运动轨迹；而快门值小，它的运动轨迹很小你看不出，获得的照片就像是它凝固在空中同样。

 光圈值——光圈大小最直观的影响是景深，通俗地说就是背景虚化程度（“景深”和“背景虚化”在最后一章会细说）。简单点说就是光圈大（注意是光圈大，也就是光圈值小，是反的，这点要时刻牢记），背景虚化能力强；光圈小，背景虚化能力小。

 感光度——这个简单，只要记住，感光度小的（好比ISO100）画质细腻噪点少；感光度大的（好比ISO6400、ISO12800）画质很是差，噪点不少。正常光线下建议入门机的ISO尽可能设置在800及如下；光线充足就用ISO100或者200；若是晚上光线实在太差了，你又想拍到东西，那也没办法ISO必须开的很高。

       任何单反的曝光模式都会包含最基本的三种曝光模式，他们分别是快门优先（TV）、光圈优先（AV）和手动曝光（M）。快门优先（TV）的工做状况，无非就是咱们来规定ISO（定个尽可能小的）和快门速度（因此才叫快门优先！光圈要跟着它来定的！），而后相机帮咱们设置个光圈值。那光圈优先（AV）的工做状况也相似，无非就是咱们来规定ISO和光圈大小，而后相机（它也会根据现场光线状况）帮咱们设置个快门速度。
       能够设置M模式试试，会发现曝光补偿下边的那个点左右跳动，它是指示你调整参数的，若是你调的参数合适，它会在中点来回跳；假使你设置的参数会致使过曝，它会指示在中点右侧（正向），表示过曝，那你就须要收小光圈，或者提升快门速度（下降快门数值）来使得它往左移，直到它稳定在中点。此时你按下快门拍出来的照片便基本曝光正常了。

相机系统综述 —— ISP

CMOS Sensor的调试经验分享

ISP 做为图像处理的核心器件，拥有十分重要的功能，下图展现了 ISP 处理图像数据的基本流程。

ISP 处理流程

下面针对 ISP 的主要功能特性进行下介绍。

• DEMOSAIC

  DEMOSAIC 是 ISP 的主要功能之一。SENSOR 的像素点上覆盖着 CFA，光线经过 CFA 后照射到像素上。CFA 由 R、G、B 三种颜色的遮光罩组成，每种遮光罩只容许一种颜色经过，所以每一个像素输出的信号只包含 R、G、B 三者中的一种颜色信息。SENSOR 输出的这种数据就是 BAYER 数据，即一般所说的 RAW 数据。显而易见，RAW 数据所反映的颜色信息不是真实的颜色信息。DEMOSAIC 就是经过插值算法将将每一个像素所表明的真实颜色计算出来。

• FOCUS

  根据光学知识，景物在传感器上成像最清晰时处于合焦平面上。经过更改 LENS 的位置，使得景物在传感器上清晰的成像，是 ISP FOCUS 功能所须要完成的任务。FOCUS 分为手动和自动两种模式。ISP 能够运行 CONTRAST AF、PDAF、LASER AF 等算法实现自动对焦。

• EXPOSURE

  曝光。EXPOSURE 主要影响图像的明暗程度。ISP 须要实现 AE 功能，经过控制曝光程度，使得图像亮度适宜。

• WB

  白平衡。白平衡与色温相关，用于衡量图像的色彩真实性和准确性。ISP须要实现 AWB 功能，力求在各类复杂场景下都能精确的还原物体原本的颜色。

• LSC

  用于消除图像周边和图片中心的不一致性，包含亮度和色度两方面。ISP 须要借助 OTP 中的校准数据完成 LSC 功能。

• GAMMA CORRECTION

  伽玛校订。传感器对光线的响应和人眼对光线的响应是不一样的。伽玛校订就是使得图像看起来符合人眼的特性。

• CROP/RESIZE

  图像剪裁，即改变图像的尺寸。可用于输出不一样分辨率的图像。

• VRA

  视觉识别。用于识别特定的景物，例如人脸识别，车牌识别。ISP 经过各类 VRA 算法，准确的识别特定的景物。

• DRC

  动态范围校订。动态范围即图像的明暗区间。DRC 可使得暗处的景物不至于欠曝，而亮处的景物不至于过曝。ISP 须要支持 DRC 功能。

• CSC

  颜色空间转换。例如，ISP 会将 RGB 信号转化为 YUV 信号输出。

• IS

  图像稳定。IS 的主要做用是使得图像不要由于手持时轻微的抖动而模糊不清。IS 有不少种，例如 OIS、DIS、EIS。ISP 能够实现 DIS 和 EIS。

事实上，ISP 除了上面提到的主要功能外，还须要支持 DENOISE、CONTRAST、SATURATION、SHARPNESS 等调整功能。

3A技术即自动对焦（AF）、自动曝光（AE）和自动白平衡（AWB）

      3A数字成像技术利用了AF自动对焦算法、AE自动曝光算法及AWB自动白平衡算法来实现图像对比度最大、改善主体拍摄物过曝光或曝光不足状况、使画面在不一样光线照射下的色差获得补偿，从而呈现较高画质的图像信息。采用了3A数字成像技术的摄像机可以很好的保障图像精准的色彩还原度，呈现完美的日夜监控效果。