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画像プロセッサは、画像処理エンジン、画像処理ユニット( IPU )、または画像信号プロセッサ( ISP )とも呼ばれ、デジタルカメラやその他のデバイスで画像処理に使用されるメディアプロセッサまたは専用デジタル信号プロセッサ(DSP)の一種です。 [1] [2] 画像プロセッサは、速度と効率を向上させるために、 SIMDまたはMIMDテクノロジを使用した並列コンピューティングを採用することがよくあります。 [3]デジタル画像処理エンジンは、さまざまなタスクを実行できます。組み込みデバイスのシステム統合を高めるために、多くの場合、マルチコアプロセッサアーキテクチャを備えたシステムオンチップになります。
関数
バイエル変換
画像センサーに使用されているフォトダイオードは、本来、色盲であり、グレーの陰影しか記録できません。画像に色を付けるには、ベイヤー フィルターで指定されたパターンに従って、赤、緑、青( RGB ) の異なるカラー フィルターでフォトダイオードを覆います。各フォトダイオードは画像の 1 つのピクセルの色情報を正確に記録するため、画像プロセッサがなければ、赤と青のピクセルの隣に緑のピクセルが存在することになります。
ただし、このプロセスは非常に複雑で、さまざまな操作が関係します。その品質は、センサーから取得した生データに適用されるアルゴリズムの有効性に大きく依存します。数学的に操作されたデータが、記録された写真ファイルになります。
デモザイク
前述のように、画像プロセッサは特定のピクセルの色と明るさのデータを評価し、それらを隣接するピクセルのデータと比較し、デモザイクアルゴリズムを使用してピクセルの適切な色と明るさの値を生成します。画像プロセッサは、画像全体を評価して、コントラストの正しい分布を推測します。ガンマ値を調整する (画像の中間トーンのコントラスト範囲を上げたり下げたりする) ことで、人間の肌や空の青などの微妙な色調のグラデーションがはるかにリアルになります。
ノイズ低減
ノイズは、あらゆる電子回路に見られる現象です。デジタル写真では、ノイズの影響は、滑らかな色の領域に明らかに間違った色のランダムな斑点として現れることがよくあります。ノイズは、温度と露出時間とともに増加します。より高いISO設定を選択すると、イメージ センサーの電子信号が増幅され、同時にノイズ レベルが増加して、信号対ノイズ比が低下します。画像プロセッサは、画像情報からノイズを分離して除去しようとします。これは非常に困難な作業です。画像には細かいテクスチャの領域が含まれる場合があり、これをノイズとして処理すると、鮮明度が一部失われる可能性があるためです。
画像のシャープ化
各ピクセルの色と明るさの値が補間される際に、発生したぼやけを均一にするために、画像のシャープニングが適用されます。深み、鮮明さ、細部の印象を維持するために、画像プロセッサはエッジと輪郭をシャープニングする必要があります。そのため、エッジを正しく検出し、シャープニングしすぎずに滑らかに再現する 必要があります。
モデル
画像プロセッサのユーザーは、業界標準製品、特定用途向け標準製品 (ASSP)、さらには商標名が付いた特定用途向け集積回路(ASIC) を使用しています。キヤノンの場合はDIGIC、ニコンはExpeed、オリンパスは TruePic 、パナソニックはVenus Engine、ソニーはBionz と呼ばれています。富士通 Milbeaut、Texas Instruments OMAP、パナソニック MN103、Zoran Coach、Altek Sunny、またはSanyo の画像/ビデオ プロセッサをベースにしたものも知られています。
NEON SIMD メディア処理エンジン(MPE)を搭載したARM アーキテクチャプロセッサは、携帯電話でよく使用されます。
プロセッサのブランド名
- ATI - Imageon（初期のモバイルフォトグラフィーでカメラ画像信号処理に使用されていたグラフィックスコプロセッサ[4]）
- キヤノン - DIGIC （テキサスインスツルメンツOMAPベース）[5]
- カシオ - EXILIMエンジン
- エプソン - EDiART
- 富士フイルム - EXR III または X プロセッサー Pro
- Google -ピクセルビジュアルコア[6]
- HTC - イメージセンス
- インテル - IPU [7]
- メディアテック - イマジック
- ミノルタ / コニカミノルタ - CxProcess を使用したSUPHEED
- ライカ - MAESTRO（富士通ミルビュートベース）[8]
- ニコン - Expeed （富士通Milbeautベース）[9]
- オリンパス - TruePic (パナソニックMN103 /MN103Sベース)
- OPPO - マリシリコンX
- パナソニック -ヴィーナスエンジン（パナソニックMN103 /MN103Sベース）
- ペンタックス - PRIME (ペンタックス リアルイメージエンジン) (富士通Milbeautをベースにした新しいバージョン)
- Qualcomm - Qualcomm Spectra ( Qualcomm Snapdragonベース)
- リコー - GRエンジン（GRデジタル）、スムースイメージングエンジン
- Samsung - DRIMe ( Samsung Exynosベース)
- 三洋 - プラチナエンジン
- シグマ - 真
- シャープ - ProPix
- ソシオネクスト - Milbeaut ISP ファミリー - SC2000 (M-10V)、SC2002 (M-11S)
- ソニー -ビオンズ
- THine - THPシリーズ[1]とファームウェア開発用の互換性のあるSDKキット[2]
- UNISOC - ヴィヴィマジック
スピード
画像センサーのピクセル数がますます増えるにつれて、画像プロセッサの速度がますます重要になってきています。写真家は、カメラの画像プロセッサが処理を完了するまで待ってから撮影を続行したくありません。カメラ内で何らかの処理が行われていることにさえ気付きたくないのです。そのため、画像プロセッサは、同じ時間、あるいはさらに短い時間でより多くのデータを処理できるように最適化する必要があります。
ソフトウェア
libcameraは、画像のキャプチャに画像信号プロセッサを使用することをサポートするソフトウェア ライブラリです。
参照
参考文献
- ^ デジタル信号と画像処理
- ^ デジタル画像処理の基礎
- ^ Merigot, Alain; Petrosino, Alfredo (2008-12-01). 「画像およびビデオ処理のための並列処理: 問題と課題」.並列コンピューティング. 画像およびビデオ処理のための並列処理. 34 (12): 694– 699. doi :10.1016/j.parco.2008.09.009. ISSN 0167-8191.
- ^ “Handheld Products”. 2006年3月11日. 2006年3月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年9月14日閲覧。
- ^ Canon Rebel T4i DSLRの内部 2012-09-21にWayback MachineでアーカイブChipworks
- ^ Amadeo, Ron (2017年10月17日). 「驚き！ Pixel 2には画像処理用のカスタムGoogle SoCが隠されている」 Ars Technica . 2017年10月19日閲覧。
- ^ 「7.8. Intel Image Processing Unit 6 (IPU6) 入力システム ドライバー — Linux カーネル ドキュメント」。docs.kernel.org 。 2024 年 8 月 30 日閲覧。
- ^ 富士通マイクロエレクトロニクスとライカのハイエンド DSLR 向け画像処理システム ソリューション Archived 2008-10-07 at the Wayback Machine
- ^ Milbeaut と EXPEED 2016-05-21 にWayback MachineでアーカイブされましたbyThom