4.8. Kalibracija na senzoru

Sirovi izlaz pikselne ćelije još nije spreman za upotrebu. Na njega se primjenjuje nekoliko korekcija prije nego što podaci napuste senzor – dijelom u silíciju čipa, dijelom u upravljačkom kodu koji programira čip – kako bi se nosile s nesavršenostima koje senzor unosi usput. Izvode se fiksnim redoslijedom na svakoj sličici: prvo trim fiksnog uzorka šuma (FPN) po stupcima, zatim oduzimanje crne razine, zatim korekcija neispravnih piksela, pa korekcija sjenčanja leće. Važno je znati što svaka radi jer je slika koja stiže do korisničkog koda već prošla kroz sve njih.

4.8.1. Korekcija FPN-a po stupcima

Svaki stupac senzora ima vlastito pojačalo i ADC stupca, a male proizvodne varijacije među njima znače da svaki stupac očitava malo drukčije od svojih susjeda. Bez korekcije, taj se fiksni uzorak pojavljuje kao slabe okomite pruge u izlazu – pruge ostaju na mjestu od sličice do sličice jer potječu iz samog silícija, a ne iz scene. Senzor mjeri pomak i trimove pojačanja po stupcu u tvornici, pohranjuje ih u svoj kalibracijski ROM i primjenjuje ih pri svakom očitavanju prije bilo koje daljnje korekcije. Time se ostatku cjevovoda omogućuje da pretpostavi da se svaki stupac ponaša na isti način, uključujući tamne referentne piksele koje kalibracija crne razine zatim koristi.

4.8.2. Kalibracija crne razine

Nula ADC-a – digitalna vrijednost koja bi trebala odgovarati praznoj fotodiodi – nije savršeno stabilna. Mijenja se s temperaturom, s varijacijom napona napajanja i pomalo od piksela do piksela. Bez korekcije, savršeno tamna sličica ne bi se očitala kao nula; svaki bi piksel nosio mali pozitivan tamni pomak.

Standardni ispravak je uključivanje redaka ili stupaca na rubu senzora koji su fizički prekriveni metalom tako da do njih nikad ne dopire svjetlost. Njihove digitalne vrijednosti daju pravu tamnu referencu u trenutnim radnim uvjetima. Senzor očitava te prekrivene piksele na svakoj sličici, usrednjuje ih po retku ili stupcu i oduzima prosjek od svakog drugog piksela. Svijetli pikseli tada izlaze s vrijednošću nula za neosvijetljenu fotodiodu, bez obzira na temperaturu ili drift napajanja.

4.8.3. Korekcija neispravnih piksela

Mali dio piksela u svakom senzoru je neispravan – očitavaju konstantnu vrijednost (zaglavljeni visoko ili zaglavljeni nisko) bez obzira na to koliko ih svjetlosti dosegne. Neki kvarovi potječu od proizvodne varijacije, a više ih se polako nakuplja tijekom životnog vijeka senzora (udari kozmičkih zraka tijekom dugih razdoblja rada uobičajeni su krivac).

Moderni senzori to rješavaju u hodu malim prostornim filtrom. Na svakoj sličici svaki se piksel uspoređuje sa susjedima iste boje; svaki piksel koji leži dovoljno izvan lokalnog medijana da bude nevjerojatan zamjenjuje se vrijednošću izvedenom iz tih susjeda. Filtar hvata i tvorničke kvarove i one koji se razviju kasnije, bez potrebe za kalibriranom kartom loših piksela po senzoru, a kvar je nevidljiv u izlazu.

4.8.4. Korekcija sjenčanja leće

Kombinacija cos⁴ pada osvjetljenja s mehaničkim vinjetiranjem uzrokovanim kućištem leće daje svakoj nekorigiranoj sličici primjetno tamnjenje kutova. Hardver za korekciju sjenčanja leće (LSC) na senzoru kompenzira to množenjem svakog piksela pojačanjem koje ovisi o njegovu položaju u sličici – 1,0 u središtu, glatko rastući prema kutovima kako bi slijedilo obrnutu vrijednost izmjerene krivulje pada osvjetljenja.

Senzor pruža hardver za množitelj, ali je sama karta pojačanja odgovornost MCU-a. Upravljački program upisuje kartu u LSC registre senzora pri pokretanju, bilo iz kalibracije koju upravljački program pohranjuje, bilo iz svježeg mjerenja prema ravnoj referentnoj meti. Neki senzori sažimaju kartu na mali skup polinomnih koeficijenata kako bi je registri na čipu mogli držati.

LSC ovisi o leći. Zamjena leća pomiče krivulju pada osvjetljenja, pa LSC karta kalibrirana za jednu leću neće odgovarati drugoj – pogrešno primijenjena karta izgleda kao tamni kutovi (nedovoljna korekcija) ili svijetle mrlje u kutovima (pretjerana korekcija).