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Galaxy S8拆解,独到分析外置ISP技术

[2019-11-08 13:12:49] 来源: 编辑: 点击量:
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导读:随着Camera Sensor的发展,拍照功能的好坏已经成为衡量一台手机性能的关键。而手机拍照的成像质量则由ISP息息相关。ISP(Image Signal Processor)即图像信号处理器,用于处理图

随着Camera Sensor的发展,拍照功能的好坏已经成为衡量一台手机性能的关键。而手机拍照的成像质量则由ISP息息相关。ISP(Image Signal Processor)即图像信号处理器,用于处理图像信号传感器输出的图像信号。是手机主芯片里面相当重要的模块。

ISP的架构和数据流如上图。从上图可以看出,ISP最主要功能有:

1. 3A功能:

即AE(Automatic exposure,自动曝光)/AF(Automatic focus,自动对焦)/AWB (Automatic white balance,自动白平衡)三大功能。

通过AE,控制曝光程度,使得图像亮度适宜;通过AF,可以完成快速对焦;通过AWB,使在各种光学条件下拍摄出的照片色彩和人眼所看到的景物色彩完全相同。

2.Color Denoise噪声去除

除去图像中的噪点,使图像更加清晰。

3. LSC(Lens Shading Correction)

即Lens shading correction功能。由于Camera Module使用的Lens有个体差异问题,四周图像和中心图像一致性差。可以通过LSC消除此不一致性,包含亮度和色度两方面。

4. BPC(Bad Pixel Correction)

即Bad Pixel Correction。由于Camera Sensor出厂后,会有很多的坏点(Bad Pixel),可以通过BPC功能去除这些坏点。

5. 最后就是将图片用RAW保存下来,或者转成RGB数据再做保存。

从ISP在系统上的位置上来看,ISP与AP,Camera Module的关系如下图:

早期的Camera Sensor都自带ISP,内含2A(AE、AWB)控制算法,然后将处理后的RGB格式的图片提供给AP使用。但随着像素越来越高,对ISP要求,性能也越来越高,ISP若还跟Camera Sensor放在一起的话,成本很难控制。所以各主平台厂商都在AP里内置了ISP,而Camera Sensor只需要输出一个Raw Data给主芯片(如下图),然后通过主芯片的ISP进行相关的图像处理。

随着Camera 的像素越做越高,高达20M以上后,主平台发现若只用一个ISP效率太低,于是开始集成了2个ISP通道,若需要高像素的时候,两个ISP通道同时工作。而当双Camera开始流行后,有些主平台甚至开始集成3个ISP。

不过通过Galaxy S8的拆解可以看出,S8使用了与S7/Note 7相同的独立的 C3 ISP。而据传闻,最新的iPhone 8 也要将ISP独立出来,做成单独的芯片。

为什么Samsung会用独立的ISP呢?小编认为,其中一个原因就是Samsung在高端旗舰机上,一般都是采用双CPU方案。比如,此次S8就是采用了高通的SDM835和Samsung自家生产的Exynos 8895。用外置的ISP可以使双CPU调试出来的Camera效果一样。

不过Apple的主处理器都是自研方案,为什么据传也要将ISP独立出来呢?小编认为,这主要是因为SoC制程更新加快,越新的制程从规划到量产的时间会越久。独立的ISP可以灵活的根据市场变化及时更新ISP的性能。比如这两年出来的RGWB sensor,RGBIr Sensor,都需要特殊的ISP才能发挥最佳性能。 若将ISP独立出来,能更及时改变ISP的性能。

还有一些厂商,是因为主平台厂商的ISP功能开放度不够,采用了第三方的ISP。目前可选的第三方的ISP的供应商有:Socionext(索喜,前身Fujistu),Altek,X-Chip等公司。而Asus则是采用了Rockchip推出的Pre-ISP RK1608。

所谓的Pre-ISP,就是在图像进入主平台的ISP之前,进行提前的预处理。 Rockchip的RK1608主要是集成了2颗600MHz主频的CEVA-XM4,支持3路输入2路输出,或者4路输入1路输出。配合第三方的算法,可以实现拍照和录像时的暗光增强,HDR,电子防抖,多帧降噪等预处理等。从下图可以看出RK1608在手机逆光拍摄时,以及夜景拍摄时,可以改善手机的拍照能力。

目前手机CPU的核数,LCD的分辨率,Memory的容量都已经没有太多的亮点。只有Camera还有很多新的发展方向,双摄,Dual PD,1x2 PD,OIS,4in1,虹膜,方向非常多。若将ISP固定在主芯片里,应对Camera的趋势变化相对来说有些困难。尤其大的品牌客户更需要有独门绝技。外置ISP可以提供更优秀的图像质量,可以更快的使用第三方的算法,可以实现产品的差异化,所以尽管外置ISP会增加成本,但若想紧追Camera的发展趋势,并不再依托于主平台的调试,独立的ISP以及Pre-ISP硬件将会是一个不错的选择。

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