進入八月底，手機市場變得異常熱鬧，大有你方唱罷我登場的陣勢——魅族MX3剛發(fā)布，小米3、索尼Xperia Z1、Galaxy Note III、iPhone 5S/C、OPPO N1陸續(xù)熱鬧登場……幾乎無一例外，相機功能成為了這些業(yè)界矚目的明星產品主要功能訴求之一。在智能手機日趨同質化的今天，相機也成為了廠商在產品宣傳上重點進行差異化的焦點之一，防抖動、高速連拍、美顏……各種功能特性扯足眼球。
正所謂外行看熱鬧，內行看門道，各種宣傳說辭背后，是軟硬件技術實力的比拼。手機相機受尺寸限制，難免先天不足——鏡頭必須盡量小以適應手機相機的封裝，這導致圖像傳感器獲取的圖像信號難以像數碼相機一樣的出色，因此作為數碼相機功能的關鍵功能模塊的圖像處理器(ISP)擔當起了提升圖像傳感器捕獲的圖像質量的“重任”。
在這些“明星”產品中，魅族MX3手機相機公開采用了富士通4通道ISP芯片。無獨有偶，在當前國內外多個主流品牌的熱門機型中，包括魅族MX2、三星Galaxy Note II和Galaxy ZOOM，以及OPPO的幾款主流手機產品中，我們也能發(fā)現富士通ISP技術的身影。為此，筆者近日特別采訪了富士通半導體公司圖像處理技術負責人Holmes 沈，期待挖掘出手機相機ISP的“那些事”。
解析主流數碼相機ISP Milbeaut的技術基因
富士通數碼相機ISP產品家族基于其2000年開始推出的圖像處理器Milbeaut技術，目前已經發(fā)展到第六代。作為數碼相機產品的核心器件，Milbeaut算是實實在在的“幕后英雄”， 其名號并不為大多數人所知，甚至網上也難以搜到太多相關介紹。但Holmes拋出的第一個數據就讓人不得不對Milbeaut刮目相看：“Milbeaut占據全球數碼相機ISP市場超過50%的份額，全球知名數碼相機廠商幾乎都與我們有合作，在單反數碼相機中同樣有大量的成功應用?！?
近年來，高像素相機逐漸成為中高端手機的主流配置，而獨立ISP具有的突出圖形處理能力，開始替代500萬像素時代的集成ISP，這類獨立ISP開始走向手機應用的舞臺。當前智能手機廠商大都傾向于采用專用的ISP，因為這樣能實現可以與高端數碼相機媲美的圖像質量和性能。而富士通半導體公司基于其占據數碼相機市場領先優(yōu)勢的圖像處理器Milbeaut開發(fā)了針對手機相機應用的Milbeaut Mobile ISP系列，成功地將其在數碼相機ISP芯片上的領先技術成功復制到手機相機應用上。據悉，在日本廠商生產的配備800萬像素以上攝像頭的終端中，富士通的圖像處理LSI確保了近80%的份額。
“在2008年，第三代Milbeaut Mobile ISP就率先采用了多種在數碼相機中成功應用的功能，如靜態(tài)圖像拍照的連續(xù)自動對焦、人臉識別。”Holmes指出，“第六代Milbeaut Mobile ISP MBG046就采用了幾乎所有的相機功能，而且還具有高清視頻(1920x1080像素)連續(xù)自動對焦，以及市場需求視頻處理器?！痹诓稍L中，Holmes對Milbeaut的領先功能特性如數家珍：“MBG046基本的功能特性包括實時轉換和校正來自傳感器的信號，并輸出到應用處理器。ISP針對手機相機系統(tǒng)進行了優(yōu)化，能使應用處理器直接顯示接收到的圖像數據，并無需修改直接存儲這些數據……”按照Holmes的詳細介紹，Milbeaut Mobile ISP MBG046主要功能特性可以總結如下：
高速圖像處理。MBG046圖像處理器執(zhí)行基本的圖像處理功能，可以實現每秒24幀、每幀8MB的圖像處理，以及每秒超過30幀的高清圖像處理。幾乎所有的基本圖像處理功能由硬件實現，從而可以實現很高的處理速度和低功耗。此外，由于應用處理器是手機相機在圖像處理的流程中的下一級，如果來自傳感器的數據不能及時轉換以及進行校準處理，對于拍攝視頻這種對響應速度很敏感的應用來說，就會存在延時的問題。Milbeaut Mobile ISP通過將由圖像處理器單元處理過的圖像數據直接發(fā)送到圖像輸出單元，而不是通常方案中經由SDRAM進行各種插值處理，從而實現了快速處理，消除了信號轉換、校正處理導致的延時。
超強的噪聲消除功能。由于Milbeaut Mobile ISP產品面對的相機應用一般不可能采用可與數碼相機媲美的相機鏡頭，要保證圖像質量具有挑戰(zhàn)性，特別是處理圖像噪聲非常重要。因此，MBG046圖像處理器采用了比數碼相機更強大的機制來保證對亮度噪聲和色彩噪聲的消除。為消除噪聲同時不降低分辨率，在MBG046中采用了最新的技術，從而可以同時采用不同的噪聲消除方法以匹配圖像質量。
優(yōu)化的軟件配置。軟件處理是相機系統(tǒng)中的一個重要部分，是硬件序列控制和“3A”(自動白平衡調整、自動曝光調整、自動對焦調整)運算不可或缺的部分。設計上，富士通將那些涉及復雜處理，但是運算量輕的任務轉移到軟件實現，而將運算量很大的圖像數據處理由專用硬件實現。這樣的配置能讓更多的CPU資源用于額外的軟件圖像處理(運動補償、人臉識別等)，從而可以讓系統(tǒng)更靈活，也能將更多資源用于實現先進的處理性能。
