富士通半导体产品让数码相机和手机相机图像处理功能更强大 富士通, 数码相机, 半导体, 传感器, 产品

wxg1988

不管是数码相机，还是具有相机功能的手机，都需要有高性能的图像信号处理器。富士通半导体在这一领域拥有独到的优势。这里为你介绍各具优势的两款产品，一个是专门针对数码相机的Milbeaut ISP，另一个是针对手机的Milbeaut图像信号处理LSI芯片。

专门针对数码相机的Milbeaut ISP功能超强

微单可换镜头相机外观和相机功能的进一步演变（如视频捕捉），使数码相机达扩大到约1.5亿台的市场规模。数码相机基本上由图像传感器和图像信号处理器（ISP）组成，用于数码相机的先进图像传感器和高速、增强图像质量、多功能ISP的需求正在不断增长。可以毫不夸张地说，现在ISP性能已成为数码相机性能的决定因素。

Milbeaut是富士通半导体的系列数码相机ISP，用一个芯片实现了数码相机系统。它可以处理来自图像传感器的各种信号、执行增强的图像质量处理，还可以存储2000万像素以上的静止图像和全高清（Full HD）视频，支持1920×1080像素和每秒30帧（fps）的100万像素/秒高速连拍和全高清视频捕捉。

Milbeaut的功能非常多，让我们从当中的MB91696AM ISP细细道来。它是第六代Milbeaut系列，具有高速连拍和全高清视频拍摄功能，这得益于新开发的高速信号处理平台。该器件具有增强的降噪性能和光学校正功能，采用了通用图像处理宏来满足市场要求。作为一个处理器，MB91696AM提供了今天的相机用户所渴望的高性能和高品质处理的静止图像到全高清视频，很多需要高像素数、高速处理和多功能数码相机都使用了这款器件。

MB91696AM是专为数码相机开发的，有两个ARM处理器用作独立的CPU内核、传感器信号处理、JPEG压缩/解压缩、高清视频压缩/解压缩；另外还有DDR3/DDR2兼容SDRAM控制器；视频接口；USB 2.0接口和各种卡接口。凭借显著改进的图像处理算法和新开发的H.264 Full HD编解码器引擎，MB91696AM提供了一款高性能、高图像品质的数码相机系统SoC，可以满足当今相机用户从静止图像的全高清视频的需求。下图是MB91696AM的框图。


该处理器采用65纳米CMOS工艺技术，这方面不多介绍，我们主要看看它的具体功能，包括高速处理、增强的图像质量技术、全高清视频支持和多功能性。

在图像处理方面，随着图像传感器像素数的增加，静止图像高速连拍和全高清视频捕捉所需的处理量在以指数速度增加。但是，用现有技术在高速下实现高图像质量水平的处理确实很困难。为了解决这个问题，富士通开发了一种新的图像处理平台和全面优化图像处理的MB91696AM ISP。

富士通为MB91696AM开发的基本固件使用了广泛用于多种便携式设备开发的ARM平台。它的好处是提高了多客户的开发效率；简化了基于客户的定制；便于实现不同的应用；通过使用广泛的中间件和丰富的开发环境，还可以缩短开发时间。

集成两个ARM处理器的MB91696AM有许多优点。拍摄静止图像时，它可同时实现多种图像应用，如面部识别、场景识别、全景拍摄，以及高动态范围（HDR）拍摄，以便进行并行处理和高速图像处理。此外，这种双核方式使得它可以同时拍摄视频和实现正在运行的应用，如人脸检测、人脸识别、防抖（相机震动补偿），同时以1920×1080像素，每秒30帧实现全高清视频捕捉。

这里要特别提一下增强图像质量的技术。高像素数图像传感器的数码相机是当前的趋势。紧凑型数码相机经常使用1/2.3英寸图像传感器。这些图像传感器在6.2×4.6毫米指尖大小的面积上集成了超过1500万个感光元件。用于紧凑型数码相机的图像传感器的面积/像素和总像素数趋势如下图所示。图中显示，像素功能年复一年地变得越来越精细，在2011年面积/像素已达1.7平方微米。不过，更高的集成度正在增加发热量，导致图像传感器产生热噪声和数据输出S/N比的退化。而且，紧凑型数码相机使光学设计变得更加困难，因为它们要求紧凑而薄的配置，同时需要低成本的光学元件，以保持低销售价格。



具体讲，增强图像质量技术之一是加强针对拜耳排列信号的图像质量。第一步是去马赛克处理之前对预处理块的三次主要处理，包括缺陷像素校正，即可以通过使用一个静态过程来校正拜耳排列信号中的像素缺陷，目的是识别来自阻光条件下捕获图像帧的噪声像素，然后在SDRAM中设置的信息基础上校正缺陷像素。第二步是噪声去除。多个噪声去除滤波器可去除来自图像传感器和硬件的噪声，还包括拜耳排列信号，如彩色云纹、块噪声和色彩不均匀噪声。第三步是相对于传感器输出和镜头本身校正功能的应用。MB91696AM内置了像素间距、线性度、着色、变形及色像差校正倍率等功能；因此，它可以处理与紧凑型数码相机相关的光学问题。下图是失真校正的效果。