4.8. Sensör üzerinde kalibrasyon

Bir piksel hücresinin ham çıktısı henüz kullanıma hazır değildir. Veri sensörden ayrılmadan önce, sensörün yol boyunca ortaya çıkardığı kusurları gidermek için ona bir avuç düzeltme uygulanır; kısmen çipin silikonunda, kısmen de çipi programlayan sürücü kodunda. Bunlar her çerçevede sabit bir sırada çalışır: önce sütun sabit desen gürültüsü (FPN) ayarı, ardından siyah seviye çıkarma, ardından kusurlu piksel düzeltme, ardından lens gölgeleme düzeltme. Her birinin ne yaptığını bilmek önemlidir çünkü kullanıcı koduna ulaşan görüntü bunların hepsinden zaten geçmiştir.

4.8.1. Sütun-FPN düzeltmesi

Sensörün her sütununun kendi yükselticisi ve sütun ADC’si vardır ve aralarındaki küçük üretim farklılıkları, her sütunun komşularından biraz farklı okuma yapması anlamına gelir. Düzeltme olmadan bu sabit desen, çıktıda silik dikey çizgiler olarak ortaya çıkar; bu çizgiler sahneden değil silikonun kendisinden kaynaklandığı için çerçeveden çerçeveye yerinde kalır. Sensör, sütun başına ofset ve kazanç ayarlarını fabrikada ölçer, bunları kalibrasyon ROM’unda saklar ve daha ileri herhangi bir düzeltme çalışmadan önce her okumada uygular. Bunu ilk yapmak, işlem hattının geri kalanının her sütunun aynı şekilde davrandığını, siyah seviye kalibrasyonunun bir sonraki adımda kullandığı karanlık referans pikselleri dâhil olmak üzere, varsaymasına olanak tanır.

4.8.2. Siyah seviye kalibrasyonu

ADC’nin sıfırı – boş bir fotodiyota karşılık gelmesi gereken sayısal değer – mükemmel biçimde kararlı değildir. Sıcaklıkla, besleme gerilimi değişimiyle ve pikselden piksele hafifçe kayar. Düzeltme olmadan, mükemmel karanlık bir çerçeve sıfır olarak okunmaz; her piksel küçük bir pozitif karanlık ofset taşır.

Standart çözüm, sensörün kenarına, hiç ışık ulaşmaması için fiziksel olarak metalle kaplanmış satırlar veya sütunlar eklemektir. Bunların sayısal değerleri, mevcut çalışma koşullarındaki gerçek karanlık referansı verir. Sensör, bu kaplı pikselleri her çerçevede okur, bunları satır veya sütun başına ortalar ve ortalamayı diğer her pikselden çıkarır. Aydınlık pikseller, sıcaklıktan veya besleme kaymasından bağımsız olarak, aydınlatılmamış bir fotodiyot için sıfır değerle çıkar.

4.8.3. Kusurlu piksel düzeltmesi

Herhangi bir sensördeki piksellerin küçük bir bölümü kusurludur; kendilerine ne kadar ışık ulaşırsa ulaşsın sabit bir değer okurlar (sürekli yüksek veya sürekli düşük). Bazı kusurlar üretim farklılığından kaynaklanır ve daha fazlası sensörün ömrü boyunca yavaşça birikir (uzun çalışma süreleri boyunca kozmik ışın çarpmaları genellikle bunun nedenidir).

Modern sensörler bunu küçük bir uzamsal filtreyle anında ele alır. Her çerçevede, her piksel aynı renkteki komşularıyla karşılaştırılır; yerel medyandan inandırıcı olmayacak kadar uzakta bulunan herhangi bir piksel, bu komşulardan türetilen bir değerle değiştirilir. Filtre, sensör başına kalibre edilmiş bir bozuk piksel haritasına ihtiyaç duymadan hem fabrika kusurlarını hem de daha sonra gelişenleri yakalar ve kusur çıktıda görünmez olur.

4.8.4. Lens gölgeleme düzeltmesi

cos⁴ azalması ile lens gövdesinden kaynaklanan mekanik vinyetlemenin birleşimi, düzeltilmemiş her çerçeveye gözle görülür bir köşe kararması verir. Sensör üzerindeki lens gölgeleme düzeltmesi (LSC) donanımı, her pikseli çerçevedeki konumuna bağlı bir kazançla çarparak bunu telafi eder; merkezde 1.0 olan ve ölçülen azalma eğrisinin tersini izlemek için köşelere doğru yumuşak biçimde yükselen bir kazanç.

Sensör çarpan donanımını sağlar, ancak kazanç haritasının kendisi MCU’nun sorumluluğundadır. Sürücü, başlangıçta haritayı sensörün LSC yazmaçlarına yazar; bunu ya sürücünün sakladığı bir kalibrasyondan ya da düz bir referans hedefe karşı yapılan taze bir ölçümden yapar. Bazı sensörler, haritayı çip üzerindeki yazmaçların tutabilmesi için küçük bir polinom katsayısı kümesine sıkıştırır.

LSC lense bağlıdır. Lens değiştirmek azalma eğrisini kaydırır, bu yüzden bir lens için kalibre edilmiş bir LSC haritası bir başkasıyla eşleşmez; yanlış uygulanan bir harita, sönük köşeler (yetersiz düzeltme) veya parlak köşe lekeleri (aşırı düzeltme) olarak görünür.