Procesor de imagini - Image processor

Nikon EXPEED , un sistem pe un cip care include un procesor de imagine , procesor video , procesor de semnal digital (DSP) și un microcontroler pe 32 de biți care controlează cipul

Un procesor de imagine , cunoscut și sub numele de motor de procesare a imaginii , unitate de procesare a imaginii ( IPU ) sau procesor de semnal de imagine ( ISP ), este un tip de procesor media sau procesor de semnal digital specializat (DSP) utilizat pentru procesarea imaginilor , în camerele digitale sau alte dispozitive. Procesoarele de imagine folosesc adesea calcul paralel chiar și cu tehnologiile SIMD sau MIMD pentru a crește viteza și eficiența. Motorul de procesare digitală a imaginii poate îndeplini o serie de sarcini. Pentru a crește integrarea sistemului pe dispozitivele încorporate, de multe ori este un sistem pe un cip cu arhitectură de procesor multi-core .

Funcţie

Transformarea Bayer

Cele fotodiode utilizate într - un senzor de imagine sunt de culoare-orb , prin natura lor : ei pot doar nuanțe de gri înregistra. Pentru a introduce culoarea în imagine, acestea sunt acoperite cu diferite filtre de culoare: roșu, verde și albastru ( RGB ) conform modelului desemnat de filtrul Bayer - numit după inventatorul său. Deoarece fiecare fotodiodă înregistrează informațiile despre culoare pentru exact un pixel al imaginii, fără un procesor de imagine ar exista un pixel verde lângă fiecare pixel roșu și albastru. (De fapt, cu majoritatea senzorilor există două verzi pentru fiecare diodă albastră și roșie.)

Cu toate acestea, acest proces este destul de complex și implică o serie de operații diferite. Calitatea sa depinde în mare măsură de eficiența algoritmilor aplicați datelor brute provenite de la senzor. Datele manipulate matematic devin fișierul foto înregistrat.

Demozaicarea

Așa cum s-a menționat mai sus, procesorul de imagine evaluează datele de culoare și luminozitate ale unui pixel dat, le compară cu datele de la pixelii învecinați și apoi folosește un algoritm de detașare pentru a produce o culoare adecvată și o valoare a luminozității pixelului. De asemenea, procesorul de imagine evaluează întreaga imagine pentru a ghici distribuția corectă a contrastului. Prin ajustarea valorii gamma (creșterea sau reducerea gamei de contrast a tonurilor medii ale unei imagini), gradațiile tonale subtile, cum ar fi pielea umană sau albastrul cerului, devin mult mai realiste.

Reducerea zgomotului

Zgomotul este un fenomen întâlnit în orice circuit electronic. În fotografia digitală efectul său este adesea vizibil ca pete aleatorii de culoare evident greșită într-o zonă altfel colorată. Zgomotul crește odată cu temperatura și timpul de expunere. Când se aleg setări ISO mai mari, semnalul electronic din senzorul de imagine este amplificat, ceea ce crește în același timp nivelul de zgomot, ducând la un raport semnal-zgomot mai mic . Procesorul de imagine încearcă să separe zgomotul de informațiile despre imagine și să îl elimine. Aceasta poate fi o provocare, deoarece imaginea poate conține zone cu texturi fine care, dacă sunt tratate ca zgomot, pot pierde o parte din definiția lor.

Claritatea imaginilor

Deoarece valorile culorilor și luminozității pentru fiecare pixel sunt interpolate, se aplică o atenuare a imaginii pentru a uniformiza orice neclaritate care a avut loc. Pentru a păstra impresia de adâncime, claritate și detalii fine, procesorul de imagine trebuie să ascuțească marginile și contururile. Prin urmare, trebuie să detecteze corect marginile și să le reproducă fără probleme și fără a fi prea ascuțite.

Modele

Utilizatorii procesorului de imagine utilizează produse standard din industrie, produse standard specifice aplicațiilor (ASSP) sau chiar circuite integrate specifice aplicației (ASIC) cu denumiri comerciale: Canon se numește DIGIC , Nikon's Expeed , Olympus TruePic, Panasonic Venus Engine și Sony Bionz . Se știe că unele se bazează pe procesoarele de imagine / video Fujitsu Milbeaut , Texas Instruments OMAP , Panasonic MN103 , Zoran Coach, Altek Sunny sau Sanyo .

Procesoarele de arhitectură ARM cu motoarele NEON SIMD Media Processing (MPE) sunt adesea utilizate în telefoanele mobile .

Numele mărcilor procesorului

  • ATI - Imageon (coprocesor grafic folosit în multe fotografii mobile timpurii pentru a oferi procesarea semnalului de imagine al camerei)
  • Canon - DIGIC (bazat pe Texas Instruments OMAP )
  • Casio - motor EXILIM
  • Epson - EDiART
  • Fujifilm - EXR III sau X Processor Pro
  • Google - Pixel Visual Core
  • Minolta / Konica Minolta - SUPHEED cu CxProcess
  • Leica - MAESTRO (bazat pe Fujitsu Milbeaut )
  • Nikon - Expeed (bazat pe Fujitsu Milbeaut )
  • Olympus - TruePic (bazat pe Panasonic MN103 / MN103S)
  • Panasonic - Venus Engine (bazat pe Panasonic MN103 / MN103S)
  • Pentax - PRIME (Pentax Real IMage Engine) (variante mai noi bazate pe Fujitsu Milbeaut )
  • Qualcomm - Spectre Qualcomm
  • Ricoh - Motor GR (GR digital), Smooth Imaging Engine
  • Samsung - DRIMe (bazat pe Samsung Exynos )
  • Sanyo - motor Platinum
  • Sigma - Adevărat
  • Sharp - ProPix
  • Socionext - Familia ISP Milbeaut - SC2000 (M-10V), SC2002 (M-11S)
  • Sony - Bionz
  • THine - seria THP [1] cu kit SDK compatibil pentru dezvoltarea firmware-ului [2]
  • HTC - ImageSense

Viteză

Cu numărul tot mai mare de pixeli din senzorii de imagine, viteza procesorului de imagine devine mai critică: fotografii nu doresc să aștepte procesorul de imagine al camerei pentru a-și finaliza lucrarea înainte de a continua fotografierea - nici măcar nu vor să observe unele procesări se desfășoară în interiorul camerei. Prin urmare, procesoarele de imagine trebuie optimizate pentru a face față mai multor date în aceeași perioadă de timp sau chiar mai scurtă.

Vezi si

Referințe