Өдөр тутамд бид ялгаран харж, өнгөт, дэлгэрэнгүй зурагт хичнээн таатай байдаг. Гэтэл нууц нь: камерийн сенсорууд үндэснээсөө өнгөгүй бөөрсгөн. Нэг пиксел төвхөн гялалзах чадварыг тодорхойлж, өнгөгүй. Хар цагаан өгүүлэлтүүн зурагт өнгөт зураг үүсгэх нь нарийн систем шаардуулдаг. Түүний төвд Байерын загвар (Байерын шүүлтүүр) ба дүрс боловсруулагч (ISP) оршдог. Эдгээр хоёр элемент нь камерийн тархи ба нүднүүдтэй адил, анхны гэрлийн сигналуудаас сүүлчийн зурагт хүртэлх процессыг хамтран хэлбэрлэдэг.
Камерийн модульд зөвлөх мөртөл, тус статей нь Байерын загварын гүнзгий шинжилгээг үзүүрлэдэг, ISP-ийн боловсруулалтын урсгалыг илчлэдэг, агшин зуурхан дүрсүүдийн хүрээний дүрсүүдийн хувиргалт, объект илрүүлэлт зэрэг хэрэглээсүүд дээрх үндсэн технологиудын шууд нөлөөллийг судалдаг. Бид инженерийн үзүүлэлтээс хүмүүнлүүн мэдлэг үзүүрлэдэг, дүрсийн хэлхээний нүүрнүүр холбоосыг ойлгоход туслахын тулд.
Байерын загварыг ойлгохын тулд та сүүлдээ дижитал камерууд яаж ажилладагийг ойлгох ёстой. Камерагийн сенсор нь саяхан фотомэдрэх диодуудаас (пикселүүд) бүрддэг. Фотонууд төдий л пикселүүд дээр унадаг, түүн дотор цахилгаан цэнгэл үүсдэг, мөн түүний хэмжээ гэрэлтүүдийн хүчтүүдтэй пропорциональ байдаг. Гэтэл эднэй пикселүүд гэрэлтүүдийн өнгүүдийг ялгаж чадахгүй; тэднэй зөвхөн гэрэлтүүдийн тунгалаг бүтцүүдийг бүртгэдэг.
Байерын загвар, ихэвчлэн Байерын шүүлтүүр гэж нэрлэдэг, нөвчтүүр шийдэл юм. Түүн дотор жижиг шүүлтүүрүүд-улаан (R), ногоон (G) ба хөх (B)-пикселүүд дээр нарийн бүрдүүлсэн массив байдаг. Энэ шүүлтүүрүүдийн массив нь пикселүүддээ зөвхөн түүнд харгалзах өнгүүдийн гэрэлтүүдийн тунгалаг бүтцүүдийг хүлээн авах, бүртгэх боломж олгодог. Жишээ нь, улаан шүүлтүүрт хучигдсан пиксел зөвхөн улаан гэрэлтүүдийн тунгалаг бүтцүүдийг бүртгэдэг.
Түүн дотор сенсорын гаргаж ирсэн анхны өгөгдөл нь өнгөт RGB зургүүд биш, хар ба цагаан мозаик загвар, "Байерын анхны өгөгдөл" гэж нэрлэдэг. Энэ өгөгдөл доторх пикселүүд нь зөвхөн нэг өнгөн каналын мэдээллийг агуулдаг.
Та түвдүүр Байерын загварыг сайн ажиглаж үзвэл, ногоон пикселүүдийн тоо улаан ба хөх пикселүүдийн тооноос хоёр дахин илүү гэдгийг анзаармуй.
Энэ дизайн нь төрөлхийн зүйлийн үр дүнд үүсгэдэг; түүнд хүний нүүрсэнд физиологийн шинж чанарууд үндэслэдэг. Хүний торлог хамгийн мөчирт ногоон гэрэлд хариуцдаг, үүнээс бүхдэл бүрдүүлэх (буюу "сүүдэр-цагаан") ойрхимын үүднээс ногоон каналын мэдээлэл үүсдэг. Ногоон пикселүүдийн тоог ихэсгэх нь камерд зургийн бүрдүүлэх үед илүү баян гэрэл мэдээлэл бүрдүүлэх, үүнээс хойш зургийн тодролыг нэмэгдүүлэх, дуурайлтыг багасгах боломж олгож, үүнээс зургийн илүү натурал ба тод харагдахыг хангаж буй.
Байерын загварын олон төрлийн бүрдүүлэлт буй, түүнд RGGB ба BGGR хоёр хамгийн тархмуй. Хоёулхан "хоёр дахин ногоон" зарчмыг дагаж буй, гэтэл тодорхой бүрдүүлэлт нь ялгаатай.
RGGB дүрсэллэх бүтцэд улаан ба хөх пикселүүд нь ногоон пикселүүдтэй диагональ харуулж байрлуулдаг. BGGR дүрсэллэх бүтцэд ногоон пикселүүд нь улаан ба хөх пикселүүдтэй диагональ харуулж байрлуулдаг. Эдгээр бүтцүүдийн сонголт дараагийн ISP боловсруулалтад, түүндемозайк алгоритмд онцгой нөлөө үзүүлдаг.
Жишээ нь, өөр бүтцүүд нь интерполяцийн бодлого үед хөрш пикселүүдийн хослолыг өөрчилдөг. Бүрэн хоригдсон хараа системүүдийн хувьд Байерын дүрсэллэх бүтцийн сонголт ихэвчлэн ISP чипийн дизайнд хамаардаг бөгөөд окончоо зургийн чанарыг бүтэн хадгалахын тулд хөрш хөдөлмүүр ба програм хангамжийн координаци шаардагдаг.
Зургийн дохио боловсруулагч (ISP) нь камерийн системийн тархин юм. Түүний үндсэн даалгавар нь сенсорын үл боловсруулалт Байерын анхны өгөгдлийг хүлээн аваад, нарийн боловсруулалтын хоолойг дамжин, бидний харах стандарт зургийн форматад хувиргах юм — дисплейн дэлгэц дээр харуулах эсвэл шинжилж ашиглахын тулд бүтэн бэлэн. ISP нь тусдаа чип буюу гол удирдлагын чипт интеграцлагдаж болдог.
Үлэмж үр дүнтэй ISP нь өндөр үр дүн үзүүлэх камер модульд түлхүүр ач холбогдолтой. Түүн дээр хийгдэх бүх үйлдлүүд чухал бөгөөд шууд дүрсийн окончоо чанарыг тодорхойлдог.
Бүтэн ISP замд ихэвчлэн аравтаван боловсруулалтын алхам ордог. Бид түүнд хамаарах гол алхамуудыг доор тусгайлан тэмдэглэн үзүүрлэн харуулмуй.
Сенсоруудын үйлдвэрлэлд ганц муу пикселүүд үүсдөг, түүнд гэрэлтүүд бүүлдүүд буюу тогтмол гэрэлтүүд ордог. ISP-ийн анхны алхам нь түүд муу пикселүүдийг илрүүлж, түүнийг хөрш пикселүүдийн утгаар дүрслүүлж засварлах явдал юм.
Бүтнэд харанхуйд ч сенсор "хар гүйдэл" гэж номхон цахилгааны сигнал үүсгэдог. ISP түүн дээр тогтмол "хар түвшний" утгыг хасаж, хар пикселүүдийн утга нь жинхэнэд нь тэр ноль бөгөөд дүрсийн динамик хүрээг сайжруулдог.
Сенсор бага гэрэлд бүүрхийн хүчтэршгүй цахилгаан хөдөлгөөний шуугианы их хэмжээ үүсгэнд. ISP нь зургийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг шуугианаас ялгаж, дараа нь шуугианыг багасгах алгоритмыг хэрэглэд. Энэ нь зургийн цэврүүдийг ажиглан сайжруулж, гэтэд шуугианыг хэт багасгах нь дэлгэрэнгүй мэдээллийг устгаж чадд.
Энэ нь ISP-ийн нүүр үүрэгсийн нэг юм. Демозайкингийн алгоритм нь пиксел тус бүрийн хөрш улаан, ногоон, хөх пикселүүдийн мэдээллийг интерполирууд, түүн дээр тухайн пикселүүдийн бүтэн RGB утгыг тодорхойлд. Демозайкингийн алгоритмын чанар нь окончоо зургийн өнгөнүүдийн хувирах чанарыг ба дэлгэрэнгүй мэдээллийг шууд тодорхойлд.
Янз бүрийн гэрэл үүсгүүр (жишээ нь: наран гэрэл, флуоресцент гэрэл, инканделесцент гэрэл) янз бүрийн өнгөн температурт гэрэл цацруулдаг. Автомат цагаан тэнцвэрлэлтийн функц зургийн өнгөн тархалтыг шинжилж, цагаан юмс ямар ч гэрэл үүсгүүр доор үнэншүүлэн цагаан үлдэхийн тулд улаан, ногоон, хөх каналуудын гейныг автоматаар тохируулдаг. Энэ динамик, нарийн үүрдүү процессыг ISP-ийн гол бүтээгдэхүүний нэг гэж үздэг.
Цагаан тэнцвэрлэлтийн дараа ч камерийн өнгөн дурсгал бүрэн үнэншүүлэн бүтэхгүй бөлгөөн байх магадлалтай. ISP стандарт өнгөн ойрхимын (жишээ нь: sRGB) хувиргалт хийхийн тулд өнгөн матрицаа ашигладаг, камерийн сенсорын анхны өнгөн ойрхимыг стандарт өнгөн ойрхимд хувиргаж, өнгөн тогтвортой байдлыг янз бүрийн төхөөрөмжүүд дээр хангаж өгдөг.
Гамма засварлалт нь зургийн гэрлэт бүтэцдээ хүнлүүдийн шугаман биш визуал хүлээн авах чадварыг тохируулж, гэрлэт ба харанхуй хэсгүүдийн илүү натурал, гүнзгий харагдахын тулд хийдэг шугаман биш процессын нэг юм.
ISP зурагт бүрхүүлүүдийн ирмүүдийг хүчирхүүлж, түүнийг илүү тод ба нүүрнүүр харуулдаг. Гэтэл, үүнийг нарийн хяналтад байлгах шаардлагатай, учир нь хэт тодруулалт урт хөнгөн хүртэлхүүнүүд үүсгэж, үүнээс зурагт хийгүүд үүсдэг.
Бүрхүүлд орших хараа инженерүүдийн хувьд ISP нь зургийн гоо сайхан бүрхүүлүүдийн хүрдлүүдийн хэрэгсэл биш, харин ISP-ийн бүх бүрхүүлүүдийн бүх үйлдлүүд нь доорх компьютерын хараа алгоритмуудын ажиллах чадварыг шууд нөлөөлдөг. ISP-ийн үүрэгт анхаарал үл хандуулалт нь объект илрүүлэх зэрэг хэрэглээсүүдэд үхлийн гэмтэл үүсгэж болой.
Олон инженер ISP-ийг «хар хайрцаг» гэж бүрхүүлд орших хараа инженерүүдийн хувьд ISP нь зургийн гоо сайхан бүрхүүлүүдийн хүрдлүүдийн хэрэгсэл биш, харин ISP-ийн бүх бүрхүүлүүдийн бүх үйлдлүүд нь доорх компьютерын хараа алгоритмуудын ажиллах чадварыг шууд нөлөөлдөг. ISP-ийн үүрэгт анхаарал үл хандуулалт нь объект илрүүлэх зэрэг хэрэглээсүүдэд үхлийн гэмтэл үүсгэж болой.
Жишээ нь, хэт идэвхтэй ISP дууны хасалт нь зургийн дунд бүрхүүлүүдийн жижиг бүрхүүлүүдийн тодорхойлолтыг хөнгөн хүртэлхүүнүүд үүсгэж, үүнээс зурагт хийгүүд үүсдэг.
Тогтвортой бүх төрлийн цагаан тэнцвэр хадгалах нь компьютерийн хараа системд гол асуудал юм. Гэрлийн нөхцөл өөрчлөгдөх үед, хэрэв автоматаар цагаан тэнцвэр хадгалах функционал зөвхөн өөрсдийнхөө дагуу өөрчлөгдөж, дууны температурыг нарийн тохируулж чадахгүй бол, зурган дээр өнгөний хазайлт үүсгэж чадна. Энэ нь сургагдсан обьект илрүүлэх загваруудын бодит ажиллах чадварыг гүйцэтгүй үлдээж, хазайлттайд обьектуудыг илрүүлж чадахгүй.
Компьютерийн хараа алгоритмуудын тогтвортой байдалыг хангахын тулд инженерүүд нь хараа системд зориулан оптимизацийн дүрсүүдтэй ISP-ийн (зургийн хүрээлэн бүтээх систем) хэрэгцээ үүсгэнэ. Үүнд ISP-ийн параметрүүд хяналт пода, тохируулж болохуйц байх ёстой, инженерүүд зургийн бүтээх хувиргалтын замыг тодорхой хэрэгцээнд (жишээ нь: гадаа тун ягаан гэрлэнд эсвэл шөнө тун бүтнүүр гэрлэнд) нарийн тохируулж чадах ёстой. Түүнчлэн, хамгийн чухал нь Bayer хүрээлэн бүтээх үр дүнг гаргах камер модуль сонгох явдал юм. Үүн дагуу инженерүүд задлан бүтээх программаар ISP-ийн бүтээх процессыг гүйцэтгэж, хамгийн их хамаарал, хяналт олж чадна.
Байерын загвар ба зурагны сигналын боловсруулагч нь цифров зураг хүртэх цахилгаан хэлхээний үндэс юм; түдүүлэгчид нь анхны гэрлийн сигналыг ашигт зурагны мэдээллэд хөрвүүлж, хамтран ажилладаг. Зурагны сигналын боловсруулагчийн (ISP) бүх боловсруулалтын алхамыг ойлгох ба түүний дараа ирж буй компьютерын хараа алгоритмд шууд нөлөөлөхийг таних нь орчинд суурьшсан хараа системийн инженер бүхний хувьд чрезвычайно чухал. ISP нь зурагны дүрслэлийн үзэмжийг сайжруулахад л хөндлөнгүй, ай-ай-н хэрэглээсүүд, жишээ нь обьектын илрүүлэлт ба зурагны хамаарал тодорхойлох, амжилттай хийгдэхийг тодорхойлдог.
Та свон проектын камер модульд ISP-ийн оптимизацийн асуудалд тулгарч байна уу? Өнөдөр үүний төлөө манай сүүлд хүртэлх экспертийн багтай холбоо тогтоох ба та орчинд суурьшсан хараа системийн проектын амжилтанд туслах зурагны сигналын боловсруулагчийн сонголт ба хувиргаж үүрдүүлэлтийн професиональ үйлчилгээ үзүүлмүү.
EN
Халуун мэдээ