高通平台ISP中的LSC模块分析
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V1 2020.10.26 高通平台ISP中的LSC模块分析
关键字：
高通，Qualcomm，ISP，LSC，镜头阴影校正，lens shading correction，luma shading，color shading，rolloff，tintless，DXO，Imatest
本文内容：
一、基本概述
二、LSC算法和golden原理
三、调试方法
四、测试方法
一、基本概述：
Lens Shading Correction即镜头阴影校正，是为了解决由于lens的光学特性，究其原因是镜头对于光线打到镜头表面，而发生折射不均匀，导致的镜头周围出现阴影的情况。
镜头阴影（Shading）可以细分为luma shading（亮度阴影）和color shading（色彩阴影）
luma shading是由于镜头的光学特性，其Sensor边缘区域接受到的光线强度比sensor中心弱，而导致的中心和四角边缘亮度不一致现象，也就是中心亮四角暗；再通俗点说，镜头本身是个凸透镜，根据凸透镜原理，中心光强肯定比边缘的多很多，会造成图像边角偏暗，就是所谓的暗角；DXO测试中将其称为Vignetting，中文翻译是”渐晕“。
color shading或chroma shading，是由于大自然有无数波长的光源，不同颜色的入射光中波长不同，不同波长的光的折射率也不同，打到镜头表面上时，经过了透镜的折射，其折射角度也是不一样的，这就导致入射光中不同的波长的光落在sensor表面的的位置不同，造成照片的色彩不均匀的现象。称为color shading现象，我们经常看到的彩虹也就是因为自然光不同波长折射不同，呈现出来的现象；这里color shaidng的根本原因一般来说，sensor大小和lens的设计匹配，以及镜头和sensor的CRA不匹配有关。
注意：
1.这里在分析lsc的时候，要先排除点OB和sensor线性化以及layout排线不良导致的OB异常现象，都是需要提前找sensor厂或者模组厂提前解决掉；
2.还得排除由于模组COB制作工艺差，以及组装挤压带来的tilt等原因，导致的shading，要第一时间找硬件去沟通解决规避改进；
二、LSC算法和golden原理：
高通平台采用的17*13的等分大小的grid，同一个grid中的的lsc gain是一样的，表现的趋势是中心gain补偿数值小，四角数值大，这也会带来四角的降噪强度要加大。
将图像分四个通道，每个通道分成17*13个块进行矫正，用chromatix工具生成。
golden原理，是以调试的时候，导入golden模组在工厂的校准数据，然后校准golden的lsc数据，normal模组其在工厂校准的数据和golden模组的进行比值，normal模组的lsc补偿就是golden模组校准的lsc数据乘以比值系数，做到尽量和golden一样的校准结果表现；
Tintless是高通的一种动态LSC的机制，针对color shading的改善是很大的帮助，tintless不能只能设置7，经过算法输出之后超过7.99可能会报错，这里需要在出现color shading时，和高通一起去分析tintless的强度要在多少合适。
校准光源有：D65、A、TL84、H、以及弱光下对应的光源、闪光灯，根据色温所线性差值apply；
三、调试方法：
LSC由于会导致边角偏色，测试都会认为是AWB的问题，因此这个模块，都是调试AWB的同事在调试；
调试方法比较简单，根据平台所需抓取的chromatix中的raw，导入其中配置校准半径和强度点击校准即可生产参数，但是其中有一些细节关键需要注意，这是决定lsc校准的好与坏的关键：
1.镜头位置：
拍摄LSC的raw照片时需要将lens推到无限远距离再去拍；
这里可以设置手动设置AF位置推到无限远的逻辑值；
2.抓取的raw图：
使用毛玻璃盖住手机镜头，
raw图的G通道中心平均亮度要在70%~80%之间，一般可以设置EV+1的亮度；
闪光灯的raw图，需要用另一台机器，打开手电筒模式对着镜头去拍raw，这里的打开的机器的灯，建议是golden闪光灯的灯，尽可能做到色温处于中间，减少闪光灯的lsc偏差；
将Golden灯的机器固定放在一个高度上稳定，对准lsc golden模组，然后拍raw，计算，查看四角rolloff参数是否尽可能一致，
3.千万不能有水波纹：
anti-banding设置50HZ，且要注意在A或H的时候由于曝光时间过小，极易产生水波纹或者叫flicker，需要调整曝光策略或AE亮度。
4.校准参数强度：
针对outdoor的光源，一般设置半径是90%，强度是85%
针对indoor的光源，一般设置半径是90%，强度是88%或90%
针对lowlight的光源，一般设置半径是60%，强度是50%甚至0%，既不做lowlight校准，这里需要去权衡暗角和噪声过大的问题，强度可调，但是过大的强度lsc gain会很大，导致在很高的gain场景下，四角的噪声会非常大，导致画质效果变差；
闪光灯：的强度和lowlight配置一样；
这里的的配置也仅仅是建议值，一般也要看模组硬件，光圈大小，要做适当调整；光圈大，衰减就严重，强度需要加大，光圈小，衰减小，强度可以适当降低；
5.查看校准的数值：
点击校准之后，我们要查看gain值四角是否一致，在这里一定要尽可能保持一致，如果不一致说明组装有问题，或者模组有tilt，先拆除重新组装试试看；
注：带有sensor OTP的模组要做到LSC target 在模组厂校准的时候要在控制60%以下，不然tintless可能会出现问题；
四、测试方法：
1.客观测试
imatest测试：
1.测试光源：D75、D65、TL84、A等可多光源验证，使用灯箱下或者同样光源的DNP
2.使用毛玻璃盖住手机镜头，对着光源，去拍JPG
3.使用imatest测试color shading和亮度均匀性
DXO测试：
1.灰卡上的客观测试
2.DXO mark上的color shanding测试
3.Dot图卡上的vignetting测试
2.主观测试
1.拍摄白墙或者实验的灰墙，主观查看四角是否有暗角情况，同时观察四角的颜色以及噪声现象
2.纯天空，查看shading
3.一半室内，一半天空，有高亮场景，逆光搞动态，
4.弱光下，观测四角噪声和暗角是否可以接受
5.闪光灯情况对着白墙或者灰墙；
