4.8. การปรับเทียบบนเซนเซอร์

ผลผลิตดิบของเซลล์พิกเซลยังไม่พร้อมใช้งาน การแก้ไขหลายอย่างจะถูกนำมาใช้กับมันก่อนที่ข้อมูลจะออกจากเซนเซอร์ ส่วนหนึ่งในซิลิคอนของชิป ส่วนหนึ่งในโค้ดไดรเวอร์ที่โปรแกรมชิป เพื่อจัดการกับความไม่สมบูรณ์ที่เซนเซอร์นำมาใช้ตลอดทาง โดยทำงานตามลำดับที่แน่นอนในทุกเฟรม ได้แก่ การตัด สัญญาณรบกวนแบบรูปแบบคงที่ (FPN) ของคอลัมน์ก่อน จากนั้นลบระดับดำ จากนั้นแก้ไขพิกเซลบกพร่อง แล้วจึงแก้ไขการบังเลนส์ การรู้ว่าแต่ละอย่างทำอะไรมีความสำคัญ เพราะภาพที่ถึงโค้ดผู้ใช้ผ่านการประมวลผลทั้งหมดเหล่านี้มาแล้ว

4.8.1. การแก้ไข FPN ของคอลัมน์

แต่ละคอลัมน์ของเซนเซอร์มีเครื่องขยายสัญญาณและ ADC คอลัมน์เป็นของตัวเอง และความแปรผันเล็กน้อยจากการผลิตระหว่างคอลัมน์เหล่านั้นทำให้แต่ละคอลัมน์อ่านค่าต่างจากเพื่อนบ้านเล็กน้อย หากไม่มีการแก้ไข รูปแบบคงที่ นี้จะปรากฏเป็นแถบแนวตั้งจางๆ ในผลลัพธ์ โดยแถบเหล่านั้นจะอยู่นิ่งจากเฟรมหนึ่งไปยังอีกเฟรมหนึ่งเนื่องจากมาจากซิลิคอนเองไม่ใช่จากฉาก เซนเซอร์วัดออฟเซ็ตและค่าตัดเกนต่อคอลัมน์ที่โรงงาน เก็บไว้ใน ROM การปรับเทียบ และนำมาใช้ทุกครั้งที่อ่านข้อมูลก่อนที่การแก้ไขอื่นๆ จะทำงาน การทำเช่นนี้ก่อนช่วยให้ส่วนที่เหลือของ pipeline สามารถสมมติว่าทุกคอลัมน์ทำงานในลักษณะเดียวกัน รวมถึงพิกเซลอ้างอิงความมืดที่การปรับเทียบระดับดำใช้ในขั้นตอนถัดไป

4.8.2. การปรับเทียบระดับดำ

ค่าศูนย์ของ ADC ซึ่งเป็นการนับดิจิทัลที่ควรสอดคล้องกับโฟโตไดโอดว่างเปล่านั้นไม่เสถียรอย่างสมบูรณ์ มันเลื่อนไปตามอุณหภูมิ ความแปรผันของแรงดันไฟฟ้าจ่าย และเล็กน้อยจากพิกเซลหนึ่งไปยังอีกพิกเซลหนึ่ง หากไม่มีการแก้ไข เฟรมที่มืดสมบูรณ์จะไม่อ่านค่าเป็นศูนย์ แต่ละพิกเซลจะมี ออฟเซ็ตความมืด บวกเล็กน้อย

วิธีแก้ไขมาตรฐานคือการรวมแถวหรือคอลัมน์ที่ขอบของเซนเซอร์ที่ถูกปิดด้วยโลหะเพื่อไม่ให้แสงเข้าถึงได้เลย การนับดิจิทัลของพิกเซลเหล่านั้นให้การอ้างอิงความมืดที่แท้จริงภายใต้สภาวะการทำงานปัจจุบัน เซนเซอร์อ่านพิกเซลที่ถูกปิดเหล่านั้นทุกเฟรม หาค่าเฉลี่ยต่อแถวหรือคอลัมน์ แล้วลบค่าเฉลี่ยออกจากพิกเซลอื่นๆ ทุกตัว พิกเซลที่รับแสงจะออกมาด้วยการนับเป็นศูนย์สำหรับโฟโตไดโอดที่ไม่ได้รับแสง โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิหรือการเลื่อนของแรงดันไฟฟ้าจ่าย

4.8.3. การแก้ไขพิกเซลบกพร่อง

พิกเซลจำนวนเล็กน้อยในเซนเซอร์ใดๆ เป็น พิกเซลบกพร่อง ที่อ่านค่าคงที่ (ติดสูงหรือติดต่ำ) โดยไม่คำนึงถึงปริมาณแสงที่เข้าถึงพิกเซล ข้อบกพร่องบางอย่างมาจากความแปรผันในการผลิต และมีมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างช้าๆ ตลอดอายุการใช้งานของเซนเซอร์ (รังสีคอสมิกที่กระทบในช่วงเวลาการทำงานที่ยาวนานมักเป็นสาเหตุ)

เซนเซอร์สมัยใหม่จัดการกับเรื่องนี้ขณะทำงานด้วยตัวกรองเชิงพื้นที่ขนาดเล็ก ทุกเฟรม แต่ละพิกเซลจะถูกเปรียบเทียบกับเพื่อนบ้านสีเดียวกัน พิกเซลใดที่อยู่ห่างจากค่ามัธยฐานท้องถิ่นมากพอที่จะเป็นไปไม่ได้จะถูกแทนที่ด้วยค่าที่ได้จากเพื่อนบ้านเหล่านั้น ตัวกรองจับทั้งข้อบกพร่องจากโรงงานและข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นภายหลัง โดยไม่ต้องใช้แผนที่พิกเซลเสียที่ปรับเทียบต่อเซนเซอร์ และข้อบกพร่องนั้นจะมองไม่เห็นในผลลัพธ์

4.8.4. การแก้ไขการบังเลนส์

การลดแสงแบบ cos⁴ ร่วมกับการวิญเนตติงทางกลไกจากตัวเรือนเลนส์ทำให้ทุกเฟรมที่ไม่ได้แก้ไขมีมุมที่มืดลงอย่างเห็นได้ชัด ฮาร์ดแวร์ การแก้ไขการบังเลนส์ (LSC) บนเซนเซอร์ชดเชยด้วยการคูณแต่ละพิกเซลด้วยค่าเกนที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งในเฟรม โดยเป็น 1.0 ที่ศูนย์กลางและเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่นไปที่มุมเพื่อติดตามส่วนผกผันของเส้นโค้งการลดแสงที่วัดได้

เซนเซอร์จัดหาฮาร์ดแวร์ตัวคูณ แต่แผนที่เกนเองเป็นความรับผิดชอบของ MCU ไดรเวอร์เขียนแผนที่ลงในรีจิสเตอร์ LSC ของเซนเซอร์เมื่อเริ่มต้น ไม่ว่าจะจากการปรับเทียบที่ไดรเวอร์เก็บไว้หรือจากการวัดใหม่เทียบกับเป้าอ้างอิงแบบแบน เซนเซอร์บางตัวบีบอัดแผนที่ลงเป็นชุดสัมประสิทธิ์พหุนามขนาดเล็กเพื่อให้รีจิสเตอร์บนชิปสามารถเก็บไว้ได้

LSC ขึ้นอยู่กับเลนส์ การเปลี่ยนเลนส์จะเปลี่ยนเส้นโค้งการลดแสง ดังนั้นแผนที่ LSC ที่ปรับเทียบสำหรับเลนส์หนึ่งจะไม่ตรงกับอีกเลนส์หนึ่ง แผนที่ที่ใช้ผิดจะมีลักษณะเป็นมุมมืด (การแก้ไขน้อยเกินไป) หรือมุมสว่างเป็นรอยด่าง (การแก้ไขมากเกินไป)