スマートフォンやデジタル カメラで息を呑むような写真を撮影するところを想像してみてください。細部、色、トーンのすべてが完璧にバランスが取れており、プロ品質の画像が得られます。すべてのカメラ OEM とメーカーは、使用するハードウェアの種類、ソフトウェアの最適化、イメージ センサーの構成、そして最後に重要な ISP (画像信号プロセッサ) のチューニングに魔法があることを理解しています。これは、カメラが許容可能な画像/ビデオを生成するための強力な手順です。あらゆる照明条件下で。

ISP チューニングの世界、ISP の背後にある科学を深く掘り下げ、それが写真とイメージングの未来をどのように形作るのかを発見し、ISP チューニングにおける VVDN の専門知識を探索し、世界的なカメラ会社が次世代向けに ISP チューニングを完成させるのをどのように支援しているかを理解しましょう。カメラ。

ISP チューニングとは何ですか?なぜ重要ですか?

ISP チューニングの重要性を掘り下げる前に、イメージ シグナル プロセッサ (ISP) の役割を理解することが重要です。 ISP は、スマートフォン、デジタル カメラ、その他のイメージング デバイスなどのさまざまなデバイスでキャプチャされた画像の品質を最適化し、向上させる上で重要な役割を果たします。 ISP は、露出制御、ホワイト バランス補正、オート フォーカス、ノイズ リダクション、シャープネスの向上などのパラメータの校正と変更を担当します。 ISP チューニングは、イメージ センサー、レンズ、および使用目的に基づいて ISP とそのさまざまなフィルターを最適化するプロセスです。

ISP 調整プロセス

ISP チューニングの段階的な過程を見てみましょう。

  1. 特徴付け:

    センサー分析: このプロセスは、ピクセル サイズ、感度、ダイナミック レンジ、カラー フィルター アレイ (CFA) パターンなどのイメージ センサーの特性を徹底的に理解することから始まります。この分析は、パラメーターを調整するためのベースラインを確立するのに役立ちます。

    ISP 分析: 画像信号プロセッサ (ISP) の機能と制限を評価します。これには、ISP の処理パイプライン、さまざまなモジュールを調整する柔軟性、高度なアルゴリズム、および画質に貢献するその他の機能の理解が含まれます。
  1. ISPパラメータの最適化:
    自動露出: AE 調整には、ユースケースに応じた適切な露出テーブルの作成と、それに続くさまざまなルクス条件に対する露出ターゲットの調整が含まれます。これにより、カメラはあらゆる種類の照明状況でも最適な明るさを実現できます。さらに、露出遷移の滑らかさやAEの収束速度も最適化。

    ホワイト バランス補正: カメラがさまざまな色温度 (CCT) の光源下で正確な色を再現できるように、ホワイト バランス アルゴリズムのキャリブレーションと微調整を行います。カスタマイズは好みに基づいて行うことができます。フレームにわずかな暖色/寒色の色合いを維持します。

    色補正: 制御されたテスト条件下でキャプチャされた生のフレームは、色補正マトリックスとルックアップ テーブルを生成するために使用されます。色の精度、色の彩度などは、お客様の好みやカメラの使用例に応じて設定されます。たとえば、スマートフォンのカメラはより鮮やかな色を好みますが、監視カメラ/医療機器ではより高い精度が必要です。 ISP パイプラインには、色補正マトリックス以外にも、特定の色や肌の色などを微調整できるモジュールが用意されています。

    ノイズ低減: 空間領域および時間領域でノイズ フィルターを最適化し、特に低照度条件での画像ノイズを最小限に抑えます。最適な画質を実現するには、画像の鮮明さを犠牲にすることなくノイズ低減のバランスをとり、ゴースト効果や動体の軌跡を回避することが重要です。

    シャープネスの強化: エッジの強調やディテールの保存など、画像のシャープネスに関連するパラメータを微調整します。これにより、カメラは画像内の高周波の細かいディテールと低周波のエッジを確実にキャプチャします。
  1. ベンチマーク (IQ 検証/テスト):

    標準化されたテスト (客観的テスト): 調整されたカメラを業界標準およびベンチマークに対して厳密にテストします。これには、制御された環境で標準テスト チャートの画像をキャプチャし、業界で認められた IQ 分析ソフトウェアを使用して、均一性、解像度、ダイナミック レンジ、色の精度、ノイズ レベル、シャープネス、ホワイト バランス エラーなどのパフォーマンス指標を評価することが含まれます。

    通常、これらの画像をキャプチャするには、均一な光源、テスト チャート、照度計や色度計などの測定機器を備えたラボのセットアップが必要です。キャプチャする画像の数は通常、ルクス レベル、露出時間、センサー ゲイン、色温度に基づいて ISP ブロックごとに作成される動的領域の構成によって異なります。

    初期調整に続いて、カメラのパフォーマンスを評価するために包括的な IQ テストが実施されます。 X-rite MCC、ISO、eSFR などの標準テスト チャートは、2000K ～ 7500K の色温度や 1lux ～ 10000lux の照度レベルなど、さまざまな照明条件下でキャプチャされます。テスト ケースと IQ 合否基準は、カメラの意図された使用例に合わせて調整されています。

    現実世界のテスト (主観的テスト): さまざまな照明条件、動き、肌の色合い、高ダイナミック レンジのシーンなどの要素を考慮して、現実世界のシナリオでのカメラのパフォーマンスを評価します。カメラは、その使用例に合わせて特別に作成された多くのテスト ケースの対象になります。これにより、調整されたカメラがさまざまなシナリオでユーザーの期待に確実に応えられるようになります。
  1. フィードバック ループ: ベンチマークによって改善の余地があることが明らかになった場合は、ISP パラメーターの最適化フェーズに戻って設定を調整し、特定された問題に対処する必要があります。この反復プロセスは、カメラが常に望ましい画質基準を満たすか超えるまで続きます。

ISP カメラチューニングの利点

ISP チューニングにはいくつかの利点があり、画像のキャプチャと処理の世界では不可欠なプロセスとなっています。 ISP チューニングの利点には次のようなものがあります。

  • 強化された画質: 使用するセンサーとレンズに応じてさまざまな ISP および 3A アルゴリズム パラメーターを微調整することで、特定のハードウェアとユースケースで達成可能な最高の画質が得られます。
  • 一貫性: カメラのパフォーマンスを最適化することで、ISP チューニングにより、さまざまな照明条件やシナリオにわたって一貫した画質が確保されます。
  • 競争力: ISP が調整したカメラは、優れた画質とユーザー満足度を提供することで、市場の競合他社を上回るパフォーマンスを発揮します。
  • カスタマイズ: ISP チューニングによりカスタマイズが可能になり、メーカーは特定の市場の好みやニーズに応えることができます。
  • 画質評価 (IQA): ISP チューニングから得られた IQA の結果は、市場のカメラやアルゴリズムのベンチマークに使用でき、さらなる改善につながります。

ISP チューニングの結果:

  • ISPチューニング前
  • ISPチューニング後

ISP チューニングに VVDN を使用する理由

セキュリティと監視、自動車、医療、消費者、ビデオ会議など、複数の用途でのカメラの使用に関する豊富な経験を持つ当社のチームは、目的の用途で可能な限り最高の画質を実現するためのカメラの微調整に優れています。

私たちのチームは、Qualcomm、Ambarella、NXP、TI、Intel、Mediatek、Sony、Omnivision、On Semiconductor などの有名なメーカーのセンサーを含む、さまざまなカメラ プラットフォームとのコラボレーションにおける豊富な経験を持っています。

当社は、最先端のチューニング機器を備えた世界クラスの社内画像チューニング ラボの設立に多額の投資を行ってきました。これらのラボは、高度な画質チューニングとカメラのキャリブレーションに特化しており、クラス最高のハードウェアおよびソフトウェア ツールを利用して目的の出力を実現します。

ISP チューニングのサポートが必要な場合は、お気軽に info@vvdntech.com までご連絡ください。

Shivam Bhan

Author

Shivam Bhan

Executive- Technical Marketing