黑電平的形成原因及校正方案介紹

1、黑電平定義

黑電平（Black Level Correction）：即黑色數(shù)據(jù)的最低電平值，通常指感光圖像數(shù)據(jù)為0時(shí)對應(yīng)的sensor信號電平值。

2、黑點(diǎn)平成因

黑電平形成的原因有多種，主要的形成原因如下面兩點(diǎn)：

(1) CMOS傳感器采集的信息經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換生成原始RAW格式數(shù)據(jù)。以8bit數(shù)據(jù)為例，單個(gè)pixel的有效值是0~255，但是實(shí)際AD芯片（模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片）的精度可能無法將電壓值很小的一部分轉(zhuǎn)換出來，因此，sensor廠家一般會(huì)在AD的輸入之前加上一個(gè)固定的偏移量，使輸出的pixel value在5（非固定）~255之間，目的是為了讓暗部的細(xì)節(jié)完全保留，當(dāng)然同時(shí)也會(huì)損失一些亮部細(xì)節(jié)，由于對于圖像來說，我們的關(guān)注度更傾向于暗部區(qū)域，ISP后面會(huì)有很多增益模塊（LSC、AWB、Gamma等），因此亮區(qū)的一點(diǎn)點(diǎn)損失是可以接受的。

(2) sensor的電路本身會(huì)存在暗電流，導(dǎo)致在沒有光線照射的時(shí)候，像素單位也有一定的輸出電壓，暗電流這個(gè)東西跟曝光時(shí)間和gain都有關(guān)系，不同的位置也是不一樣的。因此在gain增大的時(shí)候，電路的增益增大，暗電流也會(huì)增強(qiáng)，因此很多ISP會(huì)選擇在不同gain下減去不同的bl的值。

如多sensor輸出raw數(shù)據(jù)中附加的黑電平值，需要在ISP最前端去干凈。如果不去干凈，干擾信息會(huì)影響后端ISP各模塊的處理，尤其會(huì)導(dǎo)致AWB容易不準(zhǔn)，出現(xiàn)畫面整體偏綠或者整體偏紅現(xiàn)象。

3、黑電平校正算法

一般BLC模塊會(huì)放在ISP比較靠前的位置，因?yàn)槲覀兿Ｍ麍D像在進(jìn)入其他模塊之前能夠還原最為真實(shí)的圖像。有些sensor會(huì)在sensor內(nèi)部集成BLC的模塊，那么此時(shí)ISP里的BLC模塊只做微調(diào)即可。如下圖：

目前主流黑電平校正方案有兩種：

(1) 由于硬件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)BLC模塊時(shí)需要考慮效果和成本，因此目前市場上使用的ISP一般采用的方法是在sensor輸出的圖像上減去一個(gè)固定數(shù)值，該固定值，對RGB各通道可以是一樣，也可以是不一樣，目前大多數(shù)廠家如安霸、海思等基本都是采用該方案;

(2) 利用黑電平隨溫度和gain的漂移曲線，利用一次函數(shù)的方式進(jìn)行校正，但是對于不同sensor，漂移曲線不一樣，因此該方案沒有作為通用方案，如下圖：