Processador de imagem - Image processor
Um processador de imagem , também conhecido como um mecanismo de processamento de imagem , unidade de processamento de imagens ( IPU ), ou processador de sinal de imagem ( ISP ), é um tipo de processador meios ou especializada processador de sinal digital (DSP) utilizado para processamento de imagem , em câmaras digitais ou outros dispositivos. Os processadores de imagem geralmente empregam computação paralela, mesmo com tecnologias SIMD ou MIMD para aumentar a velocidade e a eficiência. O mecanismo de processamento de imagem digital pode realizar uma série de tarefas. Para aumentar a integração do sistema em dispositivos embarcados, geralmente é um sistema em um chip com arquitetura de processador multi-core .
Função
Transformação Bayer
Os fotodiodos empregados em um sensor de imagem são daltônicos por natureza: eles só podem registrar tons de cinza. Para obter cor na imagem, eles são cobertos com filtros de cores diferentes: vermelho, verde e azul ( RGB ) de acordo com o padrão designado pelo filtro Bayer - que leva o nome de seu inventor. Como cada fotodiodo registra as informações de cor para exatamente um pixel da imagem, sem um processador de imagem haveria um pixel verde próximo a cada pixel vermelho e azul. (Na verdade, com a maioria dos sensores, existem dois diodos verdes para cada diodo azul e vermelho.)
Esse processo, no entanto, é bastante complexo e envolve várias operações diferentes. Sua qualidade depende muito da eficácia dos algoritmos aplicados aos dados brutos vindos do sensor. Os dados manipulados matematicamente tornam-se o arquivo de foto gravado.
Demosaicing
Conforme afirmado acima, o processador de imagem avalia os dados de cor e brilho de um determinado pixel, compara-os com os dados de pixels vizinhos e, em seguida, usa um algoritmo de demosaicing para produzir um valor de cor e brilho apropriado para o pixel. O processador de imagem também avalia a imagem inteira para adivinhar a distribuição correta de contraste. Ajustando o valor gama (aumentando ou diminuindo a faixa de contraste dos tons médios de uma imagem), gradações de tons sutis, como na pele humana ou no azul do céu, tornam-se muito mais realistas.
Redução de ruído
O ruído é um fenômeno encontrado em qualquer circuito eletrônico. Na fotografia digital, seu efeito é frequentemente visível como pontos aleatórios de cores obviamente erradas em uma área com cores suaves. O ruído aumenta com a temperatura e os tempos de exposição. Quando configurações ISO mais altas são escolhidas, o sinal eletrônico no sensor de imagem é amplificado, o que ao mesmo tempo aumenta o nível de ruído, levando a uma relação sinal-ruído mais baixa . O processador de imagem tenta separar o ruído das informações da imagem e removê-lo. Isso pode ser um grande desafio, pois a imagem pode conter áreas com texturas finas que, se tratadas como ruído, podem perder um pouco de sua definição.
Nitidez de imagem
À medida que os valores de cor e brilho para cada pixel são interpolados, alguma suavização de imagem é aplicada para uniformizar qualquer imprecisão que tenha ocorrido. Para preservar a impressão de profundidade, clareza e detalhes finos, o processador de imagem deve aumentar a nitidez das bordas e contornos. Portanto, ele deve detectar as bordas corretamente e reproduzi-las suavemente e sem nitidez excessiva.
Modelos
Os usuários de processadores de imagem estão usando produtos padrão da indústria, produtos padrão específicos de aplicativo (ASSP) ou até mesmo circuitos integrados específicos de aplicativo (ASIC) com nomes comerciais: Canon é chamado de DIGIC , Nikon's Expeed , Olympus 'TruePic, Panasonic's Venus Engine e Sony's Bionz . Alguns são conhecidos por serem baseados nos processadores de imagem / vídeo Fujitsu Milbeaut , Texas Instruments OMAP , Panasonic MN103 , Zoran Coach, Altek Sunny ou Sanyo .
Os processadores de arquitetura ARM com seus NEON SIMD Media Processing Engines (MPE) são freqüentemente usados em telefones móveis .
Nomes de marcas de processadores
- ATI - Imageon ( coprocessador gráfico usado em muitas das primeiras fotos móveis para oferecer processamento de sinal de imagem de câmera)
- Canon - DIGIC (baseado em Texas Instruments OMAP )
- Casio - motor EXILIM
- Epson - EDiART
- Fujifilm - EXR III ou X Processor Pro
- Google - Pixel Visual Core
- Minolta / Konica Minolta - SUPHEED com CxProcess
- Leica - MAESTRO (baseado em Fujitsu Milbeaut )
- Nikon - Expeed (baseado em Fujitsu Milbeaut )
- Olympus - TruePic (baseado em Panasonic MN103 / MN103S)
- Panasonic - Venus Engine (baseado em Panasonic MN103 / MN103S)
- Pentax - PRIME (Pentax Real IMage Engine) (variantes mais recentes baseadas no Fujitsu Milbeaut )
- Qualcomm - Qualcomm Spectra
- Ricoh - motor GR (GR digital), Smooth Imaging Engine
- Samsung - DRIMe (baseado em Samsung Exynos )
- Sanyo - motor Platinum
- Sigma - Verdadeiro
- Sharp - ProPix
- Socionext - Família Milbeaut de ISPs - SC2000 (M-10V), SC2002 (M-11S)
- Sony - Bionz
- THine - série THP [1] com kit SDK compatível para desenvolvimento de firmware [2]
- HTC - ImageSense
Velocidade
Com a contagem cada vez maior de pixels nos sensores de imagem, a velocidade do processador de imagem se torna mais crítica: os fotógrafos não querem esperar que o processador de imagem da câmera conclua seu trabalho antes de continuar a fotografar - eles nem querem notar algum processamento está acontecendo dentro da câmera. Portanto, os processadores de imagem devem ser otimizados para lidar com mais dados no mesmo ou até mesmo em um período de tempo mais curto.
Veja também
- Pipeline de imagem colorida
- Processamento de imagem
- Processamento digital de imagens
- Edição digital de imagens
- Demosaicing