Galaxy S8拆解,獨(dú)到分析外置ISP技術(shù)
隨著Camera Sensor的發(fā)展,拍照功能的好壞已經(jīng)成為衡量一臺(tái)手機(jī)性能的關(guān)鍵。而手機(jī)拍照的成像質(zhì)量則由ISP息息相關(guān)。ISP(Image Signal Processor)即圖像信號(hào)處理器,用于處理圖像信號(hào)傳感器輸出的圖像信號(hào)。是手機(jī)主芯片里面相當(dāng)重要的模塊。
ISP的架構(gòu)和數(shù)據(jù)流如上圖。從上圖可以看出,ISP最主要功能有:
1. 3A功能:
即AE(Automatic exposure,自動(dòng)曝光)/AF(Automatic focus,自動(dòng)對(duì)焦)/AWB (Automatic white balance,自動(dòng)白平衡)三大功能。
通過AE,控制曝光程度,使得圖像亮度適宜;通過AF,可以完成快速對(duì)焦;通過AWB,使在各種光學(xué)條件下拍攝出的照片色彩和人眼所看到的景物色彩完全相同。
2.Color Denoise噪聲去除
除去圖像中的噪點(diǎn),使圖像更加清晰。
3. LSC(Lens Shading Correction)
即Lens shading correction功能。由于Camera Module使用的Lens有個(gè)體差異問題,四周圖像和中心圖像一致性差。可以通過LSC消除此不一致性,包含亮度和色度兩方面。
4. BPC(Bad Pixel Correction)
即Bad Pixel Correction。由于Camera Sensor出廠后,會(huì)有很多的壞點(diǎn)(Bad Pixel),可以通過BPC功能去除這些壞點(diǎn)。
5. 最后就是將圖片用RAW保存下來,或者轉(zhuǎn)成RGB數(shù)據(jù)再做保存。
從ISP在系統(tǒng)上的位置上來看,ISP與AP,Camera Module的關(guān)系如下圖:
早期的Camera Sensor都自帶ISP,內(nèi)含2A(AE、AWB)控制算法,然后將處理后的RGB格式的圖片提供給AP使用。但隨著像素越來越高,對(duì)ISP要求,性能也越來越高,ISP若還跟Camera Sensor放在一起的話,成本很難控制。所以各主平臺(tái)廠商都在AP里內(nèi)置了ISP,而Camera Sensor只需要輸出一個(gè)Raw Data給主芯片(如下圖),然后通過主芯片的ISP進(jìn)行相關(guān)的圖像處理。
隨著Camera 的像素越做越高,高達(dá)20M以上后,主平臺(tái)發(fā)現(xiàn)若只用一個(gè)ISP效率太低,于是開始集成了2個(gè)ISP通道,若需要高像素的時(shí)候,兩個(gè)ISP通道同時(shí)工作。而當(dāng)雙Camera開始流行后,有些主平臺(tái)甚至開始集成3個(gè)ISP。
不過通過Galaxy S8的拆解可以看出,S8使用了與S7/Note 7相同的獨(dú)立的 C3 ISP。而據(jù)傳聞,最新的iPhone 8 也要將ISP獨(dú)立出來,做成單獨(dú)的芯片。
為什么Samsung會(huì)用獨(dú)立的ISP呢?小編認(rèn)為,其中一個(gè)原因就是Samsung在高端旗艦機(jī)上,一般都是采用雙CPU方案。比如,此次S8就是采用了高通的SDM835和Samsung自家生產(chǎn)的Exynos 8895。用外置的ISP可以使雙CPU調(diào)試出來的Camera效果一樣。
不過Apple的主處理器都是自研方案,為什么據(jù)傳也要將ISP獨(dú)立出來呢?小編認(rèn)為,這主要是因?yàn)镾oC制程更新加快,越新的制程從規(guī)劃到量產(chǎn)的時(shí)間會(huì)越久。獨(dú)立的ISP可以靈活的根據(jù)市場(chǎng)變化及時(shí)更新ISP的性能。比如這兩年出來的RGWB sensor,RGBIr Sensor,都需要特殊的ISP才能發(fā)揮最佳性能。 若將ISP獨(dú)立出來,能更及時(shí)改變ISP的性能。
還有一些廠商,是因?yàn)橹髌脚_(tái)廠商的ISP功能開放度不夠,采用了第三方的ISP。目前可選的第三方的ISP的供應(yīng)商有:Socionext(索喜,前身Fujistu),Altek,X-Chip等公司。而Asus則是采用了Rockchip推出的Pre-ISP RK1608。
所謂的Pre-ISP,就是在圖像進(jìn)入主平臺(tái)的ISP之前,進(jìn)行提前的預(yù)處理。 Rockchip的RK1608主要是集成了2顆600MHz主頻的CEVA-XM4,支持3路輸入2路輸出,或者4路輸入1路輸出。配合第三方的算法,可以實(shí)現(xiàn)拍照和錄像時(shí)的暗光增強(qiáng),HDR,電子防抖,多幀降噪等預(yù)處理等。從下圖可以看出RK1608在手機(jī)逆光拍攝時(shí),以及夜景拍攝時(shí),可以改善手機(jī)的拍照能力。
目前手機(jī)CPU的核數(shù),LCD的分辨率,Memory的容量都已經(jīng)沒有太多的亮點(diǎn)。只有Camera還有很多新的發(fā)展方向,雙攝,Dual PD,1x2 PD,OIS,4in1,虹膜,方向非常多。若將ISP固定在主芯片里,應(yīng)對(duì)Camera的趨勢(shì)變化相對(duì)來說有些困難。尤其大的品牌客戶更需要有獨(dú)門絕技。外置ISP可以提供更優(yōu)秀的圖像質(zhì)量,可以更快的使用第三方的算法,可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化,所以盡管外置ISP會(huì)增加成本,但若想緊追Camera的發(fā)展趨勢(shì),并不再依托于主平臺(tái)的調(diào)試,獨(dú)立的ISP以及Pre-ISP硬件將會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。