处理器isp是什么意思「ISP基本概念和工作原理」

ISP(Image Signal Processor),即图像信号处理器,是手机处理器中重要的组成部分。当我们启动相机应用,在触摸手机屏幕上快门按钮的一瞬间,我们的移动设备就会执行数以亿计的算术运算,以保证我们的照片有着令人满意的对焦、曝光、白平衡等效果。在一瞬之间帮你记录下精彩场面,这就是Exynos 图像信号处理器的作用。这次,小星将带你解密ISP承包了手机高品质成像的那些功能。

ISP工作原理

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

当我们举起手机开始拍照,光线便通过镜头模组进入透镜模组,紧接着图像传感器将通过透镜接到的光转化为电信号,这些数据就会发送到图像信号处理器,经过计算优化并生成在设备屏幕上进行展示。而且令人惊喜的是,即使在拍摄时未能达到最佳条件,图像信号处理器也会出神入化般地提高图像质量,让照片更加鲜明美丽。

自动白平衡

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

即使是相同的一张白纸,在阳光下和在荧光灯下显示的颜色也不尽相同。人眼搭配大脑能够清楚地认知各种“白色”,而图像传感器没有“脑补”能力,自然就无能为力。这时便需要图像信号处理器的出手!通过分析图像传感器提供的颜色信息,图像信号处理器能够探测环境光条件,并将整体颜色调整平衡,让照片色泽更加贴近真实。

自动曝光

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

照片曝光不足

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

照片曝光正常

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照片曝光过度

图像传感器此刻正接收到多少光量?图像信号处理器的自动曝光功能会判断出来。通过分析传感器提供的亮度信息,经过计算之后再控制光圈、快门、感光度进行适当曝光,让照片既不过曝,也不欠曝,让照片曝光适宜,亮度还原精准!

自动对焦

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

当我们需要将被摄体照得清晰,我们需要一张“合焦”的照片。在传统对比度AF中,图像信号处理器会通过持续的试错来找到最高的颜色对比度,然后计算出正确对焦。但当拍摄主体和背景区别不甚明显时,持续的试错就会带来漫长的等待时间,并且出现“拉风箱”式不断试图对焦的情形。

以前仅在高端数码单反相机中使用的相位对焦AF技术,现在也来到了移动设备上。通过PDAF 解决方案的图像信号处理器能够计算出和被摄体之间的距离,再找到正确的调整量,让照片一次对焦完成。

去马赛克

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

不完全色彩取样照片

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

全彩色照片

图像传感器是由三种颜色的像素组成,它们是红色、蓝色和绿色。每种像素只能识别一种颜色,因此需要经过重构工作,将颜色信息转换为全色图像。图像信号处理器能够分析像素周围的红绿蓝颜色信息,通过计算插补每个像素的颜色,重建出鲜活自然的全彩色图像。

降噪

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

噪点较多时

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降噪功能开启时

在低光照环境下,图像传感器无法获得足够的光信息,因此需要更高的感光度或者更慢的快门速度。但这会造成机身发热,并且高感光度也会让画面噪点更多,慢速快门速度会让清晰出片更困难。三星Exynos 使用的图像信号处理器采用先进的降噪算法,能够在减少噪点生成的同时保留更多的图像细节。

镜头和传感器补偿

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

出现畸变的失真照片

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

校正后照片

我们的智能移动设备往往使用较小尺寸的组件,在体积上的限制也会反应在成像质量上。例如造成照片畸变或是出现色差。具有先进色彩和校正算法的三星Exynos 中的图像信号处理器能够调整这些误差和变形,让照片准确还原现实。

伽玛校正

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线性RAW格式照片

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

伽马校正后照片

人的眼睛相较于图像传感器而言有一个非常独特的特性:即人眼对黑暗的变化更为敏感,而对明亮的部分敏感性较差。但图像传感器却对光亮和黑暗一样敏感,线性接收并导出光信息,而且光强度在移动设备的显示屏上也是以非线性呈现。图像信号处理器会对图像传感器生成的光信息进行编解码,转变为适合观看显示器的人眼的非线性信息。

动态范围压缩

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

线性RAW格式照片

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

动态范围压缩后照片

图像信号处理器能够分析出图像的动态范围,并在本地调整明暗,让图像获得亮处和暗处区域的最佳对比度。动态范围压缩会适应性地生成色调映射曲线,并将其应用于图像中的每颗像素,分别调亮过暗和调暗过亮的部分,从而获得平衡的动态范围。

智能宽动态范围

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曝光时间较短

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

宽动态范围照片

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曝光时间较长

由于三星图像传感器采用 Z 形 WDR 模式,所以图像信号处理器能仅在一次拍摄内生成 WDR(宽动态范围) 图像。WDR 模式包括两类像素;一类用于长时间曝光,一类用于短时间曝光。图像信号处理器通过在一次拍摄中使用两种不同的曝光时间,管理图像传感器来捕获光线。然后,两种不同的光和颜色信息均组合到一张图像中,在亮、暗部分均显示出极佳的细节。

数码防抖

数码防抖能够控制视频稳定性,并减少由于手抖或外部环境造成的相机晃动带给视频的影响。该功能会区分出有意的镜头运动和无意的抖动,并通过平顺框架扭曲的四个轴进行校正,让视频更加流畅自然,稳定性强。

双ISP

解码ISP:隐藏在手机芯片里的秘密

最新的 Exynos 处理器,也有采用了双图像信号处理器。适用于采用前置或后置双摄像头的智能手机。双图像信号处理器使用两个独立相机的不同光信息,让照片拥有更丰富的色调和颜色,通过将焦距不同的两个镜头组合也可能实现光学变焦。

另外,借助能够识别深度信息的相机,用户也可以在拍摄照片后进行景深调整。双图像信号处理器的用途和优势不仅仅增强了性能,也提升了能效。非对称的双图像信号处理器包括低功率图像信号处理器核心和高效率核心。双图像信号处理器核心按每项任务的工作负荷高效分割处理任务,从而减少整体能耗。

相信了解ISP的任务之后,你就知道它在整个手机中发挥多么重要的作用。三星Exynos 致力于提供更好的图片成像质量,自然在图像信号处理器上也丝毫不马虎。想要拍好照片、好视频,三星Exynos 助你一臂之力!

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