ISP技術(shù)是一種攝像機專用的技術(shù)，是按照人眼視覺的要求對攝像機拍攝到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理的一種技術(shù)。目標是使視頻或圖片適于人眼觀看。一般包含很多的功能模塊，每個模塊都會針對原始數(shù)據(jù)的一種問題進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，像降噪模塊可以減少噪聲的干擾，顏色調(diào)節(jié)模塊可以使圖像的顏色更加真實自然等。近些年隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步和高清攝像機的發(fā)展，人們對攝像機的圖像質(zhì)量要求不斷提高，ISP技術(shù)也在相應(yīng)的發(fā)展進步。以下是我觀察到的幾個比較明顯的變化。
圖像質(zhì)量的重要性
客戶對圖像質(zhì)量的要求提高，要求看的更清晰、看的更廣并且看的更多。
模擬時代的視頻分辨率不足，客戶不得不受限于霧里看花般的視覺效果。現(xiàn)在隨著百萬像素的高清攝像機不斷普及，客戶希望能看到更多的圖像細節(jié)、更大的視野以及更多的顏色、亮度信息。
首先，現(xiàn)在的攝像機必須包含豐富的細節(jié)，要能清楚的分辨出人臉、車牌等物體，這就要求ISP技術(shù)不斷挑戰(zhàn)分辨率極限。同時在國內(nèi)外攝像機評測中清晰度測試也是重要的一個環(huán)節(jié)，這也從另一個方面說明了清晰度的重要性。這就要求廠家不斷改進Debayer、降噪和邊緣增強等算法模塊以及這些模塊之前的配合方式以提升攝像機的整體清晰度。
其次，現(xiàn)在的攝像機必須有更廣闊的視野，客戶希望在一臺攝像機實現(xiàn)原先多臺攝像機的監(jiān)控效果，為了實現(xiàn)這一點，攝像機廠家有時會使用更廣角的鏡頭甚至是魚眼鏡頭。這種廣角鏡頭確實能有更廣闊的視野，但不可避免的會帶來邊緣圖像的畸變，這又對ISP技術(shù)提出了新的要求——能夠支持鏡頭畸變的校正或者魚眼鏡頭的校正。
再者，現(xiàn)在的攝像機必須能夠看的更多，ISP技術(shù)必須通過改進技術(shù)提高在各種場景下的適應(yīng)性。例如在超低照度下也要能夠顯示盡可能多的亮度/顏色信息，這就要求ISP技術(shù)通過二維降噪、三維降噪和低照度拉伸等技術(shù)提升圖像的信噪比，在超低照度下也能提供給客戶足夠多的信息。再比如在一些門口機或者樓宇監(jiān)控中，經(jīng)常會碰到寬動態(tài)場景，動態(tài)范圍很大，一般的普通相機無法同時拍攝到暗處和亮處的細節(jié)，這就要求ISP技術(shù)支持寬動態(tài)功能模塊并提升寬動態(tài)的動態(tài)范圍。
數(shù)據(jù)處理需求增加
ISP需要處理的數(shù)據(jù)量急劇增加，復(fù)雜度也隨之增加。進入高清時代以來，攝像機的像素數(shù)目和視頻的實時性都在不斷提升，百萬像素已經(jīng)成為基本配置，千萬像素的攝像機也可以在市場上找到。同時客戶對視頻的實時性要求也越來越高，一般都要求每秒達到30幀、60幀甚至120幀。更多的像素乘以更多的幀數(shù)，這就使得ISP系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量急劇增加，這都需要ISP技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力不斷提高。
各廠家用于實現(xiàn)ISP的硬件一般有專用的DSP、ASIC架構(gòu)或者FPGA芯片，這些方法有各自的優(yōu)缺點，但在處理的數(shù)據(jù)量急劇增長的情況下復(fù)雜度都明顯提高。如何在復(fù)雜度提高的同時控制硬件成本、功耗和體積成為了這些廠家的技術(shù)難點，使得可以自制ISP系統(tǒng)的廠家明顯減少。
提升ISP功能
ISP的附加功能已經(jīng)不足以成為項目的控標點，各廠商普遍具備。
兩年前一些大的廠家還可以使用特殊的ISP技術(shù)，例如寬動態(tài)、三維降噪、去霧、防抖或者強光抑制這種功能來進行重大項目的控標，使得小廠家無法加入項目的競爭。但現(xiàn)在這些功能已經(jīng)不足以成為控標點，大多數(shù)廠家都已經(jīng)具備了這些功能。
下一步要想在項目中取得領(lǐng)先，各廠家就必須要提升這些ISP功能的效果。例如要求寬動態(tài)對比中不僅僅對比普通寬動態(tài)場景的效果，還需要對比極限的寬動態(tài)范圍、亮部和暗部的細節(jié)差異以及顏色是否真實自然等。再比如三維降噪功能不能再滿足于對比是否有此功能，更要對比極低照度下的噪聲效果和動態(tài)場景的運動模糊等。
信噪比與碼流壓縮率
信噪比和碼流壓縮率最為關(guān)鍵。在攝像機技術(shù)中，具有決定意義的的指標還是要提高信噪比和碼流的壓縮率，ISP技術(shù)也必須持續(xù)不斷的在這兩個方面進行改進。
信噪比是客戶獲取到的有用信息與無用噪聲的比值，是攝像機信息獲取效率最直接的衡量，從模擬攝像機時代起這個參數(shù)就是攝像機最重要的指標之一。近些年來攝像機的信噪比獲得了巨大的提升，其中大部分是感光元器件廠家的功勞。ISP技術(shù)在其中也做出了一定貢獻，例如更好的Debayer算法以及更好三維降噪算法，都明顯的提升了攝像機的信噪比，為我們帶來了更多的細節(jié)和更少的噪聲。
而碼流壓縮率也是客戶十分渴望能有所提升的指標，它對于網(wǎng)絡(luò)傳輸和存儲性能有著巨大的意義。近些年來編解碼標準的改進對碼流壓縮率的非常巨大，從已經(jīng)過時的H.263到最近主流的H.264，到即將普及的H.265，每次編解碼規(guī)范的改進都為我們降低了一半的碼流。這意味著原先只能傳輸標清視頻的網(wǎng)絡(luò)在沒有硬件改動的情況下可以傳輸高清視頻了，也意味著原先只能存儲一個月的存儲設(shè)備可以存儲兩個月了。通過改進降噪算法、增強算法等，ISP也可以在不損失畫質(zhì)的情況下使碼流更低。
結(jié)語
ISP技術(shù)是繼編解碼技術(shù)后的又一個技術(shù)密集型模塊，各個芯片廠家和攝像機廠家都在進行激烈的競爭。誰能夠提供更好的畫質(zhì)并為客戶提供更好的圖像處理功能，誰才能夠在市場中占得一線先機。
a&s傳媒是全球知名展覽公司法蘭克福展覽集團旗下的專業(yè)媒體平臺，自1994年品牌成立以來，一直專注于安全&自動化產(chǎn)業(yè)前沿產(chǎn)品、技術(shù)及市場趨勢的專業(yè)媒體傳播和品牌服務(wù)。從安全管理到產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，a&s傳媒擁有首屈一指的國際行業(yè)展覽會資源以及豐富的媒體經(jīng)驗，提供媒體、活動、展會等整合營銷服務(wù)。
粵公網(wǎng)安備 44030402000264號
