カメラモジュール - 自動曝光

1. 自動リスクの定義

まず 照明を導入する必要があります 光の強度と光が作用する時間に掛けるものです定義の"光強度"は,センサーの光照射の強さを指します.定義における"光が作用する時間"は,光敏感膜が光に照射される時間,すなわち照射時間を指します.エクスポージャーはEで表される.特定の照射量を得るには,光の強度が大きいほど,照射時間が短くなります.曝露時間が長くなるほど照射は写真の最も基本的で重要な技術の一つです.

下の画像は,同じ夜景を1.3秒から15秒まで撮影したものです.時間が短すぎると,低曝光,時間が長すぎると,過剰曝光と呼ばれます.しかし初期曝露時間は手動設定が必要であり,そしてプロの写真家は通常,現在のシーンのための必要な照明強度を計算するために光計を使用します.
曝光強度 = 曝光時間 * 弁の大きさ * ISO.携帯電話の弁は固定されているので,曝光時間と ISO (Gain の表示値である) を考慮するだけです.利益は,アナログ利益に分けられます.デジタルゲインとISPゲインは,詳細は詳しく説明されません.読者はISOが信号ゲインを指すだけであることを知っておく必要があります).携帯電話の自動曝光は,カメラが現在の画像情報に基づいて自動的に曝光サイズを設定することを可能にします.,つまり,曝光時間とISO値です.この2つの選択については,後で詳細に説明します.

218% グレー
まず,ベーバー法則を紹介しましょう. つまり,感覚の差の限界は,元の刺激量の変化とともに変化し,一定の規則性を示します.公式で表されます.△Φ/Φ=C で,ここで Φ は元の刺激量であり,△ Φ はこの時点の差の限界値であり,C はウェバー率とも呼ばれる定数である.

自然刺激に対する人間の認識は 非線形で ある割合で刺激が増加します これは人間にとって均等な増加です

照明の分割システムについて説明します. これはアンセル・アダムズとフレッド・アーチャーによって1940年頃に説明されました.人間の目では 徐々に黒から白に変化する過程を 11 段階に分けます中央のブロックVは中等灰色と呼ばれる中程度の照明強度とみなされ,Vブロックの反射力は18%で,これは定義された18%の灰色です.

そのため,写真家は通常照明計を使用して照明の強度を判断します. 照明の総強度は灰色の18%程度です.しかし,その場面は多様です.例えば雪のシーンでは 照明計の値に盲目的に頼らないように教えています 照明計の値に盲目的に頼らないように教えています露出が依然として18%グレーに基づいている場合白い雪は灰色で撮影されます

ポラロイドにはいくつかの簡単なシーンスイッチ (室内,曇り,晴れ) があり,実際に現在のシーンに必要な曝光強度を定義します.

3計測エリア
通常,写真には明るく暗くの領域がある.平均を計算するためにすべての領域を考慮した場合,それは写真家の期待を忠実に表現しないかもしれません.キーメーターエリアになります..

測定領域は,異なるアルゴリズムによって異なる実装があります. 初期は,画像領域全体をM * N領域に分割し,中心 X * Y領域を取ることです.携帯電話は通常顔面を計測します中心計測には3種類の計測とスポット計測があります.計測領域にも一定の重量分布があり,通常は中心部の領域がより重量を持っています.

次に,3つの異なる自動曝露方法を紹介します:平均方法 AE,ヒストグラム改良平均方法 AE,Nセグメント統計的自動曝露.

4平均方法 AE
平均方法 AE は,測定領域の曝露強度を計算する方法である.次の式に基づいて,出力は,我々が期待する曝露出力値である.灰色の18%の照射強度であるガンマは通常2です.2.

インプット = 255 x (アウトプット/255) ガンマ

0~255が灰色スケールカードの計算領域として使用されている場合, 18%の灰色の出力は122,入力量は50である.つまり,測定領域の実際の曝露強度は50であるべきである.

5ヒストグラム改善平均方法 AE
雪のシーンの場合に計算された照明値は,雪が降っている場合の照明値と,雪が降っている場合の照明値と,雪が降っている場合の照明値と等しい.夜景や固い色の背景は18%灰色でなければなりません.

低コントラストの画像を 適度に伸ばすために ヒストグラムを使う必要があります

6Nセグメント統計方法
N-セグメント統計方法は,携帯電話ISPで使用される方法である.前述したように,携帯電話センサーの光口は固定されている (ここでは,単一カメラシナリオのみが考慮されている),調整可能なパラメータは曝光時間とISOだけですこの2つのパラメータを 携帯電話で調整するのも 利点とデメリットがあります

ISOを調整する主な副作用は,ノイズも増幅することである.暗光下で写真を何度も拡大すると,ノイズは非常に明らかになります.通常,優先順位は曝露時間を調整することです予見フレームレートは1秒間に30fps保証されます.

したがって,NセグメントはISOの異なるセグメントを指します.ISOが小さい場合,曝露時間を調整することが優先されます.暴露時間が最大値に達し,それでも満たされない場合ISO を 1 レベル上げ,曝光時間を再調整する.

概要すると,全自動曝光プロセスは,下図のように理想値に継続的に接近するプロセスです.