4.8. כיול על החיישן

הפלט הגולמי של תא פיקסל עדיין אינו מוכן לשימוש. סדרה של תיקונים מוחלת עליו לפני שהנתונים עוזבים את החיישן – חלקם בסיליקון של השבב, חלקם בקוד הדרייבר שמתכנת את השבב – כדי להתמודד עם הפגמים שהחיישן מכניס לאורך הדרך. הם רצים בסדר קבוע על כל פריים: תחילה גזימת רעש דפוס קבוע (FPN) לפי עמודה, אחר כך חיסור רמת שחור, אחר כך תיקון פיקסלים פגומים, ואחר כך תיקון הצללת העדשה. חשוב לדעת מה כל אחד מהם עושה משום שהתמונה המגיעה אל קוד המשתמש כבר עברה את כולם.

4.8.1. תיקון FPN לפי עמודה

לכל עמודה בחיישן יש מגבר משלה ו-ADC עמודה משלה, ושינויי ייצור קטנים ביניהם גורמים לכך שכל עמודה נקראת מעט אחרת משכנותיה. ללא תיקון, דפוס קבוע זה מופיע כפסים אנכיים קלושים בפלט – הפסים נשארים במקומם מפריים לפריים משום שהם נובעים מן הסיליקון עצמו ולא מן הסצנה. החיישן מודד את גזימות ההיסט וההגבר (gain) לכל עמודה במפעל, מאחסן אותן ב-ROM הכיול שלו, ומחיל אותן בכל קריאה לפני שכל תיקון נוסף רץ. ביצוע פעולה זו ראשונה מאפשר לשאר הצינור להניח שכל עמודה מתנהגת באותו אופן, כולל פיקסלי הייחוס הכהים שכיול רמת השחור משתמש בהם בשלב הבא.

4.8.2. כיול רמת השחור

האפס של ה-ADC – הספירה הדיגיטלית שאמורה להתאים לפוטודיודה ריקה – אינו יציב לחלוטין. הוא נסחף עם הטמפרטורה, עם שינויי מתח האספקה, ומעט מפיקסל לפיקסל. ללא תיקון, פריים כהה לחלוטין לא היה נקרא כאפס; כל פיקסל היה נושא היסט כהה חיובי קטן.

התיקון הסטנדרטי הוא לכלול שורות או עמודות בקצה החיישן המכוסות פיזית במתכת כך שאור לעולם אינו מגיע אליהן. הספירות הדיגיטליות שלהן נותנות את ייחוס השחור האמיתי בתנאי ההפעלה הנוכחיים. החיישן קורא את הפיקסלים המכוסים הללו בכל פריים, ממצע אותם לכל שורה או עמודה, ומחסר את הממוצע מכל פיקסל אחר. הפיקסלים המוארים יוצאים אז בספירת אפס עבור פוטודיודה לא מוארת, ללא תלות בטמפרטורה או בסחף האספקה.

4.8.3. תיקון פיקסלים פגומים

חלק קטן מן הפיקסלים בכל חיישן הם פגומים – הם קוראים ערך קבוע (תקועים גבוה או תקועים נמוך) ללא תלות בכמות האור המגיעה אליהם. חלק מן הפגמים נובעים משינויי ייצור, ועוד מצטברים לאט לאורך חיי החיישן (פגיעות קרינה קוסמית במהלך תקופות הפעלה ארוכות הן האשם הרגיל).

חיישנים מודרניים מטפלים בכך בזמן אמת באמצעות מסנן מרחבי קטן. בכל פריים, כל פיקסל מושווה לשכניו בעלי אותו הצבע; כל פיקסל הנמצא רחוק מספיק מן החציון המקומי עד שאינו סביר מוחלף בערך הנגזר מאותם שכנים. המסנן תופס הן פגמי מפעל והן כאלה המתפתחים מאוחר יותר, ללא צורך במפת פיקסלים פגומים מכוילת לכל חיישן, והפגם בלתי נראה בפלט.

4.8.4. תיקון הצללת העדשה

דעיכת cos⁴ בשילוב עם ויניטה מכנית מבית העדשה מעניקה לכל פריים לא מתוקן החשכה ניכרת בפינות. חומרת תיקון הצללת העדשה (LSC) שעל החיישן מפצה על כך על ידי הכפלת כל פיקסל בהגבר (gain) התלוי במיקומו בפריים – 1.0 במרכז, עולה בהדרגה לעבר הפינות כדי לעקוב אחר ההופכי של עקומת הדעיכה הנמדדת.

החיישן מספק את חומרת המכפיל, אך מפת ההגבר (gain) עצמה היא באחריות ה-MCU. הדרייבר כותב את המפה אל אוגרי (register) ה-LSC של החיישן באתחול, בין אם מכיול שהדרייבר מאחסן ובין אם ממדידה טרייה מול מטרת ייחוס שטוחה. חלק מן החיישנים דוחסים את המפה לקבוצה קטנה של מקדמים פולינומיים כך שאוגרי (register) השבב יכולים להחזיק אותה.

LSC תלוי בעדשה. החלפת עדשות מזיזה את עקומת הדעיכה, ולכן מפת LSC המכוילת לעדשה אחת לא תתאים לאחרת – מפה שהוחלה באופן שגוי נראית כפינות עמומות (תת-תיקון) או ככתמים בהירים בפינות (תיקון יתר).