4.8. Érzékelőn végzett kalibráció

Egy képpontcella nyers kimenete még nem áll készen a felhasználásra. Néhány korrekciót alkalmaznak rá, mielőtt az adat elhagyja az érzékelőt – részben a chip szilíciumában, részben a chipet programozó illesztőprogram-kódban – hogy kezeljék azokat a tökéletlenségeket, amelyeket az érzékelő útközben bevisz. Ezek minden képkockán rögzített sorrendben futnak le: először az oszlop fix mintázatú zaj (FPN) trimmelése, majd a feketeszint-kivonás, azután a hibás képpont korrekciója, végül az objektív-árnyékolás-korrekció. Fontos tudni, mit csinál mindegyik, mert a felhasználói kódot elérő kép már mindegyiken átment.

4.8.1. Oszlop-FPN korrekció

Az érzékelő minden oszlopának saját erősítője és oszlop-ADC-je van, és a köztük lévő apró gyártási eltérések azt jelentik, hogy minden oszlop kissé másként olvas, mint a szomszédai. Korrekció nélkül ez a fix mintázat halvány függőleges csíkokként jelenik meg a kimeneten – a csíkok képkockáról képkockára a helyükön maradnak, mert maguktól a szilíciumtól származnak, nem a jelenettől. Az érzékelő a gyárban megméri az oszloponkénti eltolás- és erősítés-trimmeléseket, eltárolja őket a kalibrációs ROM-jában, és minden kiolvasáskor alkalmazza őket, mielőtt bármilyen további korrekció lefutna. Ennek elsőként történő elvégzése lehetővé teszi a feldolgozási lánc többi része számára, hogy feltételezze, minden oszlop ugyanúgy viselkedik, beleértve azokat a sötét referencia-képpontokat is, amelyeket a feketeszint-kalibráció ezután használ.

4.8.2. Feketeszint-kalibráció

Az ADC nullája – az a digitális szám, amelynek egy üres fotodiódának kellene megfelelnie – nem tökéletesen stabil. Elcsúszik a hőmérséklettel, a tápfeszültség ingadozásával, és kissé képpontról képpontra. Korrekció nélkül egy tökéletesen sötét képkocka nem nullaként olvasódna; minden képpont egy kis pozitív sötét eltolást hordozna.

A szokásos javítás az, hogy az érzékelő szélén olyan sorokat vagy oszlopokat helyeznek el, amelyeket fizikailag fém takar, így soha nem ér el hozzájuk fény. Digitális számaik megadják a valódi sötét referenciát az aktuális üzemi körülmények mellett. Az érzékelő minden képkockán beolvassa ezeket a fedett képpontokat, soronként vagy oszloponként átlagolja őket, és kivonja az átlagot minden más képpontból. A fénynek kitett képpontok ekkor egy meg nem világított fotodiódára nulla számmal jönnek ki, a hőmérséklettől vagy a tápfeszültség elcsúszásától függetlenül.

4.8.3. Hibás képpont korrekciója

Bármely érzékelőben a képpontok kis hányada hibás – állandó értéket olvas (magasra vagy alacsonyra rögzült), függetlenül attól, mennyi fény ér el hozzá. Egyes hibák gyártási eltérésből erednek, és további hibák lassan halmozódnak fel az érzékelő élettartama során (a hosszú üzemidő alatti kozmikussugár-becsapódások a szokásos okozók).

A modern érzékelők ezt menet közben, egy kis térbeli szűrővel kezelik. Minden képkockán minden képpontot összehasonlítanak az azonos színű szomszédaival; minden olyan képpontot, amely elég messze esik a helyi mediántól ahhoz, hogy valószínűtlen legyen, e szomszédokból származtatott értékkel helyettesítenek. A szűrő mind a gyári, mind a később kialakuló hibákat elkapja anélkül, hogy érzékelőnként kalibrált hibásképpont-térképre lenne szükség, és a hiba láthatatlan a kimeneten.

4.8.4. Objektív-árnyékolás-korrekció

A cos⁴ fényerő-csökkenés az objektívházból eredő mechanikai vignettálással kombinálva minden korrigálatlan képkockának érzékelhető sarki sötétedést ad. Az érzékelőn lévő objektív-árnyékolás-korrekció (LSC) hardver úgy kompenzál, hogy minden képpontot megszoroz egy olyan erősítéssel, amely a képkockán belüli helyzetétől függ – a középpontban 1.0, a sarkok felé pedig egyenletesen növekszik, hogy kövesse a mért fényerő-csökkenési görbe inverzét.

Az érzékelő biztosítja a szorzó hardvert, de maga az erősítés-térkép az MCU felelőssége. Az illesztőprogram induláskor beírja a térképet az érzékelő LSC-regisztereibe, vagy egy általa eltárolt kalibrációból, vagy egy lapos referenciacél elleni friss mérésből. Egyes érzékelők a térképet egy kis polinomiális együttható-halmazra tömörítik, hogy a chipen lévő regiszterek elférjenek vele.

Az LSC az objektívtől függ. Az objektív cseréje elmozdítja a fényerő-csökkenési görbét, így egy objektívre kalibrált LSC-térkép nem fog illeszkedni egy másikhoz – egy rosszul alkalmazott térkép halvány sarkoknak (alulkorrigálás) vagy fényes sarki foltoknak (túlkorrigálás) néz ki.