4.8. المعايرة على المستشعر

المخرجات الخام لخلية البكسل ليست جاهزة للاستخدام بعد. فهناك عدد قليل من التصحيحات تُطبَّق عليها قبل أن تغادر البيانات المستشعر -- جزء منها في سيليكون الشريحة، وجزء في كود المشغل الذي يبرمج الشريحة -- للتعامل مع العيوب التي يُدخلها المستشعر على طول الطريق. وتُنفَّذ بترتيب ثابت على كل إطار: تشذيب ضوضاء النمط الثابت (FPN) للأعمدة أولًا، ثم طرح المستوى الأسود، ثم تصحيح البكسلات المعيبة، ثم تصحيح تظليل العدسة. ومعرفة ما يفعله كل منها أمر مهم لأن الصورة التي تصل إلى كود المستخدم تكون قد مرت بها جميعًا بالفعل.

4.8.1. تصحيح FPN للأعمدة

لكل عمود من المستشعر مضخمه الخاص و ADC العمود الخاص به، والاختلافات التصنيعية الصغيرة بينها تعني أن كل عمود يقرأ بشكل مختلف قليلًا عن جيرانه. ودون تصحيح، يظهر هذا النمط الثابت على شكل خطوط رأسية خافتة في المخرجات -- وتبقى الخطوط في مكانها من إطار إلى آخر لأنها تأتي من السيليكون نفسه وليس من المشهد. ويقيس المستشعر إزاحة كل عمود وتشذيبات الكسب في المصنع، ويخزنها في ذاكرة المعايرة ROM الخاصة به، ويطبقها عند كل قراءة قبل تشغيل أي تصحيح آخر. والقيام بهذا أولًا يتيح لبقية المسار افتراض أن كل عمود يتصرف بالطريقة نفسها، بما في ذلك بكسلات المرجع المظلمة التي تستخدمها معايرة المستوى الأسود تاليًا.

4.8.2. معايرة المستوى الأسود

صفر ADC -- العدد الرقمي الذي ينبغي أن يقابل صمامًا ضوئيًا فارغًا -- ليس مستقرًا تمامًا. فهو ينجرف مع درجة الحرارة، ومع تغير جهد التغذية، وقليلًا من بكسل إلى آخر. ودون تصحيح، لن يُقرأ إطار مظلم تمامًا على أنه صفر؛ بل سيحمل كل بكسل إزاحة مظلمة موجبة صغيرة.

الإصلاح المعياري هو تضمين صفوف أو أعمدة عند حافة المستشعر مغطاة فيزيائيًا بالمعدن بحيث لا يصلها ضوء أبدًا. وتعطي أعدادها الرقمية المرجع المظلم الحقيقي عند ظروف التشغيل الحالية. ويقرأ المستشعر تلك البكسلات المغطاة في كل إطار، ويأخذ متوسطها لكل صف أو عمود، ويطرح المتوسط من كل بكسل آخر. وعندئذٍ تخرج البكسلات المضاءة بعدد صفري لصمام ضوئي غير مُضاء، بصرف النظر عن درجة الحرارة أو انجراف التغذية.

4.8.3. تصحيح البكسلات المعيبة

جزء صغير من البكسلات في أي مستشعر يكون معيبًا -- إذ يقرأ قيمة ثابتة (عالقة على القيمة العالية أو القيمة المنخفضة) بصرف النظر عن كمية الضوء التي تصل إليه. وبعض العيوب تأتي من التباين التصنيعي، ويتراكم المزيد ببطء على مدى عمر المستشعر (إصابات الأشعة الكونية خلال فترات التشغيل الطويلة هي السبب المعتاد).

تعالج المستشعرات الحديثة هذا الأمر آنيًا بمرشح مكاني صغير. ففي كل إطار، يُقارن كل بكسل بجيرانه من اللون نفسه؛ وأي بكسل يقع بعيدًا بما يكفي خارج الوسيط المحلي ليكون غير معقول يُستبدل بقيمة مشتقة من هؤلاء الجيران. ويلتقط المرشح كلًا من عيوب المصنع وتلك التي تظهر لاحقًا، دون الحاجة إلى خريطة بكسلات سيئة معايرة لكل مستشعر، ويكون العيب غير مرئي في المخرجات.

4.8.4. تصحيح تظليل العدسة

يمنح تضاؤل cos⁴ مقترنًا بالتظليل الميكانيكي من غلاف العدسة كل إطار غير مصحَّح إعتامًا ملحوظًا عند الزوايا. ويعوّض عتاد تصحيح تظليل العدسة (LSC) على المستشعر عن ذلك بضرب كل بكسل في كسب يعتمد على موضعه في الإطار -- 1.0 عند المركز، يرتفع بسلاسة نحو الزوايا ليتبع معكوس منحنى التضاؤل المقاس.

يوفر المستشعر عتاد المضاعِف، لكن خريطة الكسب نفسها مسؤولية MCU. ويكتب المشغل الخريطة في سجلات LSC الخاصة بالمستشعر عند بدء التشغيل، إما من معايرة يخزنها المشغل أو من قياس جديد مقابل هدف مرجعي مسطح. وبعض المستشعرات تضغط الخريطة إلى مجموعة صغيرة من معاملات كثيرات الحدود حتى تستطيع السجلات على الشريحة الاحتفاظ بها.

يعتمد LSC على العدسة. فتبديل العدسات يحرك منحنى التضاؤل، لذا فإن خريطة LSC المعايرة لعدسة واحدة لن تطابق أخرى -- وتبدو الخريطة المطبَّقة بشكل خاطئ مثل زوايا معتمة (تصحيح ناقص) أو بقع ساطعة في الزوايا (تصحيح زائد).