カメラシステムの概要 - ISP

ISP（イメージシグナルプロセッサ）、即ち、イメージセンサ信号から出力される画像信号を処理する画像信号処理装置。これは、コアカメラシステムにおいて支配的な地位を占めているカメラを構成する重要な装置です。

主な内部構成

内部ISPのCPUを含む、以下に示すように、SUP IP、IFおよび他の機器は、実際には、SOCは、様々なアルゴリズムは、画像信号をリアルタイムでプログラムを実行することができるISPであってもよいです。ISPのアーキテクチャ

• CPU

  つまり、周辺機器を制御、AF、LSC、及び他の画像処理アルゴリズムを実行することができ、中央プロセッサCPUです。ISP CPU内部モダン一般ARM皮質系、例えばのCortex-A5、のCortex-A7。

• SUB IP

  SUB IPは、様々な機能モジュール、画像処理に特化したそれぞれの総称です。共通SUBのIP DIS、CSC、VRAなどなどなど。

• 画像伝送インターフェース

  画像伝送インターフェースは、主に2つのパラレルおよびシリアルITU CSIに分割されています。CSIは、MIPI CSIの短いは、MIPI CSIの多くの利点に鑑みて、携帯電話にカメラが広く、画像データや各種インターフェースのカスタムデータのMIPI-CSI伝送を使用されてきています。一般的に、外部ISP MIPI-CSISとMIPI-CSIM二つのインターフェースを含みます。内蔵のISPのみ一般MIPI-CSISインターフェイスにする必要があります。

• 一般的な周辺機器

  一般的な周辺機器は次のようにI2C、SPI、PWM、UART、ウォッチドッグを意味します。ISPは、OTP情報を読み取るためのI2Cコントローラを含んVCM等を制御します。外部のISPは、ISP自体またはI2Cスレーブデバイス。APは、その動作状態を取得し、動作モードISP I2Cによって制御することができます。

主な特長

ISP画像処理装置は、コアとして、非常に重要な機能、ISPの基本的な流れは、画像データを処理図ショーを有しています。

ISPのプロセスフロー

ここでは、次のISPの行為のための主な特徴は。

• デモザイク

  デモザイクは、ISPの主な機能の一つです。CFA上のセンサ画素カバレッジが、CFAは、画素に光が照射されます。R、G、B三色組成フードによってCFA、フードを介して各せるだけの色が、各画素から出力される信号は、情報の3つのR、G、Bのいずれか一方のみの色を含みます。そのようなデータは、一般的にRAWデータと呼ばれる、出力BAYERセンサデータです。明白な、RAWデータは、色情報が真の色情報ではありません反映しています。デモザイク補間アルゴリズムを介して、各画素の真の色を計算表すであろう。

• フォーカス

  被験者は、最も鮮明な画像であり、センサ上に焦点面における光知識。センサ上に鮮明な画像ようにシーンの位置を変化させることによりレンズが、所望の機能がISP FOCUSタスクです。FOCUSは、手動と自動のモードに分かれて。ISPは、コントラストAF、PDAF、LASER AFオートフォーカスアルゴリズムを実行することができます。

• 暴露

  暴露。暴露の濃淡画像の主な効果。ISP必要性は、暴露のレベルを制御することによって、その結果、適切な画像の明るさをAE機能を達成します。

• WB

  ホワイトバランス。色温度に関連付けられたホワイトバランスは、カラー画像の真正性と精度を測定するために使用されます。複雑なシナリオのさまざまなを目的としたAWB機能を実装するISPの必要性は、正確にオブジェクトの元の色を復元することができます。

• LSC

  輝度とクロミナンスの両方を含む画像の画像中心を取り囲む不整合を排除します。LSC機能OTPによって必要なISPのキャリブレーションデータが完成されます。

• ガンマ補正

  ガンマ補正。光センサ及び光に対する人間の目の応答に応じて、それは異なっています。ガンマ補正は、画像は、人間の目の特性に合わせて表示されるようにすることです。

• CROP / RESIZE

  画像のサイズを変更する、すなわち、トリミング。解像度の異なる画像を出力するために使用することができます。

• ASK

  ビジュアルアイデンティティ。このような顔認識、ナンバープレート認識として、特定のシーンを識別する。VRA ISP正確特定のシーンを識別するために様々なアルゴリズムを介し。

• DRC

  ダイナミックレンジ補正。すなわち、画像部分の輝度のダイナミックレンジ。DRCは、暗いシーンは露出不足ではないだろうとのシーンで明るいが露出オーバーではないだろうことができます。ISPは、DRC機能をサポートする必要があります。

• CSC

  色空間変換。例えば、ISPは、YUV信号に信号をRGBであろう。

• IS

  画像安定化。主な役割は、手持ちとぼやけていないときは理由わずかな揺れの画像を作ることです。多くのIS、例えばOIS、DIS、EISがあります。ISPは、DISとEISを達成することができます。

実際には、主な機能にISPの添加は、上​​記にもノイズ除去、コントラスト、彩度、シャープネス調整などの機能をサポートする必要があります。

制御モード

ここで話してはISP AP制御方式の制御です。

• I2C / SPI

  これは通常、外部のISPの実践です。通常、ファームウェアのSPIをダウンロードするため、I2C制御レジスタは一般的に使用されています。コアISPを駆動し、ISPは、典型的には、外部のI2Cデバイスとして実装され、その後、V4L2-SUBDEVにパッケージされます。

• MEM MAP

  これは通常、内蔵のISPのアプローチです。ISPの内部レジスタのアドレス空間は、カーネルアドレス空間にマッピングされました

• MEMのSHARE

  また、内蔵のISPのアプローチです。APは、メモリ側を割り当て、その後、ISPにメモリアドレスを渡し、同じメモリは、実際のシェアです。したがってAPは、ISPの端にこの共有メモリリアルタイムフィードバックに動作します。

ISPのインフラストラクチャソリューション

彼は、外部ISPの上に何度か言及し、内蔵された、実際にISPのインフラプログラムであるISP、。

外部ISPアーキテクチャ

外部ISPアーキテクチャは、APは、別々の画像信号処理チップISPの外側に配置さ指します。図外部ISPのアーキテクチャは、一般的に、次のとおりです。

外部ISPチャート

外部ISPアーキテクチャの利点は、次のとおりです。

• 優れた画像品質を提供することができます

  激しい市場競争の中で、私たちはより良い内蔵のISPのパフォーマンスと結果より提供するために、経験をデバッグ画質の富を蓄積し、一般的に深い知識を持っているこの地域では今、外部ISPメーカーまで生き残ることができます。そのため、高品質な外部のISPは、プロと優れた画像品質を提供することができます。

• これは、より豊かな設計と計画をサポートすることができます

  最も適したデバイスのMeizuの選択は、より優れた製品を設計するために多くの製品のすべての優れたISPチップサプライヤーであることができるので、外部ISP APの影響を受けない基本の選択、。

• 製品の差別化を図ることができます

  内蔵ISPは、APと同じ場合、ISPが同じで、AP内部に封入され、APは、密接に連結されています。そのため、同じAPに基づいて、携帯電話を生産し、そのISPのパフォーマンスは、製品の差別化を達成するために同じ、チューニング状態が固定されているため、そのよう助長されていません。あなたが外部のISPを選択した場合は、より豊かで高品質の製品をユーザーに提供するために、製品の差別化を図ることができるようにと、その後、APと、それは、ISPの異なるタイプで使用することができます。

外部ISPのアーキテクチャを欠点です。

• 高コストの価格

  外部ISPを別途購入する必要があり、価格は多くの場合、たくさんのお金ですが、また、いくつかの特別な機能も追加料金を支払う必要があります。外部のISPを使用して、追加の模式的なデザインやレイアウトの必要性は、追加のコンポーネントを使用する必要があります。

• 長い開発サイクル

  外部ISP主導のデザインが少し余分な労力と時間を要します。外部ISPを使用する場合は、ISP APドライブのサプライヤーは、追加の外付けドライブのデザインを書くために、ISPの必要性を使用することはできません。また、完全に一致すると、APであるためには、効果を最大化するだけでなく、多くの場合、デバッグの努力を払う必要があります。また、外部のISPの使用は、付加的な概略設計とレイアウトの必要性は、また、処理に時間がかかる追加の成分の使用を必要とし、上記。

内蔵ISPアーキテクチャ

ISPアーキテクチャは、AP手段埋め込みISP IP、AP直接内部ISPを行う画像信号処理に内蔵します。次のように図は、一般的にISPのアーキテクチャを構築しました：

内蔵のISPチャート

内蔵のISPアーキテクチャの利点です：

• 原価を削減

  内蔵必要に応じて追加の外部ISPを購入する必要がないよう、ISP、AP内に埋め込まれ、そしてあなたはBOMを保存し、コストを削減することができますので、別の外部回路設計を必要とせずに、PCBスペースを占有しません。携帯電話の購入で重要な位置にあるほとんどのユーザーは、このように効果的に最終製品の価格を下げることができ、コストの削減、価格要因になることを考えると、市場を支配するために助長しています。

• 市場の製品に速度を向上させることができます

  AP ISPと密接に建てられたが、模式的なデザインと設計レイアウトを必要とせず、市場に製品のスピードを加速し、開発サイクルを短縮することが可能です。

• 開発作業を軽減することができます

  あなたは内蔵のISPを使用する場合は、APベンダーは早期に適切な情報を提供することができ、ドライブの開発者は、関連する情報に精通しているのに十分な時間を持つことができ、そして何の問題適応ソフトウェアのバージョンは存在しません、何のプラットフォームアーキテクチャの互換性の問題はありませんでした。あなたが外部のISPを使用している場合しかし、その後、ISPは、コード/データのためのプラットフォームを提供していないことが多いベンダー、および経験と駆動時間の量を支払うために、開発者が必要なソフトウェアの問題、互換性のあるバージョンは、一般的にあります。

もちろん、対応するISPの不備を使用してそこに組み込まれている、特にここではそれらを繰り返さないで、上記の分析を参照してください。

実際には、ISPの重要性を考えれば、そのAPを促進するために、APは、その競争力を高め、内蔵のISP AP今より多くの、より強力な、その性能は、携帯電話市場のニーズを満たすのに十分です。利点のそのシリーズ、内蔵のISPのプログラムを使用して、より多くの携帯電話と相まって。

エピローグ

ISPは、ISPに精通して失敗することはできません、理解するカメラシステム、カメラシステムの重要な部分です。ISPのすべての側面の知識にISP内部構造、機能、および他の制御方法の観点から。また、記事でも役に立つことを期待して、両方のアーキテクチャISPプログラムの長所と短所の分析を詳細に説明します。