影像處理器

影像處理器

數碼相機主機闆的一個大型的集成電路芯片
影像處理器,就是固化到數碼相機主機闆的一個大型的集成電路芯片,主要功能是在成像過程中對CCD(或CMOS)蓄積下的電荷信息進行處理,用于完成數碼圖像的壓縮、顯示和存儲。它在數碼相機的整個工作流程中起到了非常關鍵的作用。佳能最新研發的DIGIC III數碼影像處理器,使相機的起動速度提升30%,不但提升相機的操作性能,更配備更先進的運算能力,能夠在極短時間内處理大量影像數據,有效抑制噪聲操作,速度更快,對焦速度及準确性大幅提高,将細緻鮮明的亮麗影像一一重現。奧林巴斯全新開發的圖像處理引擎“TruePic III”與1000萬像素Live MOS傳感器相匹配,極大地降低了圖像處理時間,它将噪點控制技術、細節再現技術和色彩還原技術完美結合,進一步提升了相機的成像質量。[1]
    中文名:影像處理器 外文名:Image Processor 别名: 拼音:yǐngxiàngchuliqi 主流品牌:8個

作用

在數碼成像的工作流程中,鏡頭和感光元件的工作都是基礎性的,影像處理器的工作則是決定性的。數碼相機最終能拍攝出什麼樣的圖片,圖片色彩的豐富性和飽和度、圖片的整體層次感、圖片效果的細膩程度、細節部分的表現力等,都要經過影像處理器的處理之後,才能展現出來。除了對成像的決定性影響之外,影像處理器還有其他很多重要作用:首先是相機的整體操作響應速度,比如開機速度、對焦速度、拍攝間隔等。隻有影像處理器保持正常、高效的運轉,才能在單位時間内快速、準确地處理完大量數據,進而提升相機的操作響應速度。其次是相機的電池續航能力,如果影像處理器的工作流程盡可能地合理,那麼就能減少很多電力的損耗,進而延長電池的續航能力。

對于相機的成像來說,除了鏡頭和感光器之外,還有一個核心部件至關重要,那就是影像處理器。如果我們把鏡頭比作眼睛中的晶狀體,把感光器比作眼睛中的視網膜,那麼影像處理器就可以看作是大腦。鏡頭用來采集光線,感光器把采集到的光線轉化成數字信号,而影像處理器則把這些數字信号加以處理,最終轉化成圖像。

特點

佳能

佳能:DIGIC II、DIGIC III、DIGIC 4數碼影像處理器概念及其特點

DIGIC影像處理器是佳能公司針專為佳能數碼相機設計開發的,于2002年正式推出,它相當于佳能數碼相機的“大腦”。DIGIC是佳能的第三代影像處理器技術,也是佳能第一次為影像處理器命名。它通過整合CCD控制、AE/AF/AWB、信号處理、JPEG壓縮、存儲卡控制和液晶屏顯示這六項關鍵環節,可以拍出高質量的圖片。在信号處理時,相同的複雜算法比其他品牌處理時間更短,并且在運算過程中針對噪點也進行了處理。此外,DIGIC處理器還可以更好的利用緩存,在緩存中能夠迅速将RAW轉換成JPEG圖像。

DIGIC影像處理器中的核心技術是被稱之為iSAPS(intelligent Scene Analysis based on Photographic Space)的智能場景分析技術,iSAPS技術能夠通過對用戶可能拍攝場景的預分析,自動優化對焦的掃描範圍,從而保證了高速對焦。這項技術還可以通過預分析用戶可能拍攝的場景,提供優化的算法,實現精确曝光和白平衡。

就DIGIC技術的整體效果而言,其性能優勢主要集中在以下幾個方面:

1、高光部分的圖像層次得到改善,以往高光部分缺乏層次被很多用戶認為是動态範圍不夠,其實這和圖像處理器也有很大關系,因為運算能力不夠,很多細節層次就有可能被丢棄了。IGIC芯片的高性能圖像處理能力保證了即時快速的處理,能夠最大程度地在處理過程中保存圖像信息。

2、高分辨率與高信噪比同時實現,這同樣是DIGIC芯片處理能力提高帶來的優勢,在高速圖像處理器、高速的内部數據傳輸以及優化的處理流程幫助下,高分辨率與高信噪比帶來的大數據量運算自然不在話下。

3、采用DIGIC芯片更加節省電源,由于DIGIC芯片處理速度高,因此同樣的計算過程花費的時間就少,再加上高度的功能集成,自然比較省電。

佳能最新研發的DIGIC III數碼影像處理器,使相機的起動速度提升30%,不但提升相機的操作性能,更配備更先進的運算能力,能夠在極短時間内處理大量影像數據,有效抑制噪聲操作,速度更快,對焦速度及準确性大幅提高,将細緻鮮明的亮麗影像一一重現。

在2008年9月,佳能全新發布了DIGIC 4影像處理器。在DIGIC4強大性能的支持下,新的相機更加有利于拍攝人物,更加有利于降低噪點,也更有利于拍攝短片。面部優先對焦的精确度和面部追蹤的性能都大大提升,新加入的伺服自動對焦,智能校正對比度技術,面部優先自拍,以及全新的H.264編碼短片都深受消費者們的歡迎,無論是相機的相應速度,照片畫質和實用功能都得到了大力的增強。

最新的影像處理器包括:

1.面部優先AF

2.伺服自動對焦

3.升級的運動檢測

4.更智能的ISO調整

5.先進的隻能校正對比度

6.降噪功能大幅度提升,照片更細膩清晰

7.支持更好的短片拍攝

DIGIC 5在全分辨率的高速連拍高清的情況下,達到了每秒10.3幀的捕獲率,并且支持全高清1080p視頻和智能防抖。而且新的DIGIC 5處理器比DIGIC 4處理器快6倍,噪音小于75%。它能夠自動檢測出32種場景,實現“智能”拍攝。在背光及黑夜環境下拍攝時,使用第五代DIGIC處理器的新品數碼相機,能夠自動檢測出這種場景,并自動幫助用戶調整明暗對比度,讓人物的臉部保持光澤,同時,後面的陽光、天空等背景卻不至于過爆,呈現一片通白。

到目前為止,DIGIC處理器共有5代。在多年數碼相機研發的技術積累之上,佳能推出了DIGIC數字影像處理器,這是佳能EOS數碼單反相機的“大腦”,它的出色表現直接帶來了EOS的高品質。DIGIC是一種多功能的專用處理器,它集圖像感應器控制器、自動白平衡、信号處理、圖形壓縮、存儲卡控制和液晶屏顯示控制等功能于一身,由于專門為數碼相機設計,以往需要在芯片間大量傳輸的數據變成了單個芯片内部的數據流,DIGIC在最終圖像效果、處理速度、耗電量等方面具有非常明顯的優勢。

索尼

數碼相機中最核心的技術也是能左右數碼相機畫質的要素當屬影像處理器,各大數碼相機廠商各顯神通,開發出自己的影像處理器。作為消費類電子産品的老大哥,索尼在這一領域的表現尤為突出,2003年就推出了自己的特色影像處理器,并将它命名為“真實影像處理器”。該處理器采用0.13毫米制造工藝,具有1300萬個晶體管,與以往的産品相比大大提高了處理速度,并且能節約電量約30%,還能有效的減少拍攝間隔時間。

至2006年,索尼在其首款數碼單反相機α100中應用了全新的Bionz影像處理器,随後2007年春季索尼推出七款消費級數碼相機中也融入了Bionz影像處理器。索尼Bionz影像處理器具備的DRO優化功能為進行高質量拍攝提供了可能,新的人臉檢測功能有助于拍攝更加美麗的人像照片。

Bionz影像處理器最初應用在索尼的數碼單反相機上,能夠高速處理高分辨率的圖像,可以在進行高感光度拍攝時進行降噪,并提高自動對焦、自動曝光、自動白平衡、色彩還原及其他功能的速度和精确度。輸出更高的圖像質量。

使用了Bionz影像處理器之後最大的得益就是畫面暗部及亮部的細節和信息得到了最大化的保留。同時處理器會根據直方圖的信息來判别曝光時需要補償。這項技術大大加強了初學者作品的成功率,即使是專業攝影師也可以省卻很多麻煩的步驟,讓攝影變得更輕松。

使用了Bionz影像處理器後第二得益的便是人臉檢測功能。相機會高速檢測并跟蹤人臉的位置,處理器确保高速的對焦并且及時調整合适的曝光、白平衡等。

依托BionZ處理器強大的運算能力,索尼在H3等上的人臉識别技術從速度、精确度和功能上似乎都進步了一些,一次可以識别8張臉孔,并自動進行對焦、曝光控制等功能。

奧林巴斯

奧林巴斯:TruePic Turbo、TruePic III影像處理器概念及其特點

在2004年推出的800萬像素廣角數碼相機C-8080中,奧林巴斯使用了全新開發的“TruePic TURBO”影像處理器。“TruePic TURBO”代表着“真實”的質量和“渦輪”般的速度。這款影像處理器具有精确伽瑪調整技術、專業降噪濾鏡、高級SF濾波技術,使得畫質在三個關鍵方面的性能得到提高:色彩還原性能、信噪比和高分辨率影像清晰度。

影像品質提高

畫質在三個關鍵方面得到提高:色彩還原性能得到提高、信噪比響應得到提高、高分辨率影像清晰度得到提高。 TruePic TURBO影像處理器通過綜合應用下列三種技術以實現影像品質的提高:

精确伽瑪調整技術

傳統系統從CCD接受彩色濾波輸入信号、并且同時對彩色信号和亮度信号實施同樣的灰度系數調整,而奧林巴斯精确伽瑪調整技術II将彩色信号和亮度信号分開來,分别單獨計算每種信号的最佳調整系數。這樣的結果,使相機分辨細微色調變化的能力得到極大提高,同時,被攝物體的顔色得到忠實還原。

專業降噪濾鏡

專業降噪濾鏡采用全新開發技術比先前采用的濾鏡技術更精确地判别圖像信号和噪點。通過保持來自CCD的高分辨率鏡頭硬像信号數據的清晰度而隻抑制外來的無用信号,提高了各單個圖像元素的邊緣清晰度。

高級SF濾波技術

專業SF濾鏡采用以獨特的奧林巴斯圖像信号分析技術為基礎的專業濾波處理技術篩選圖像數據的特定頻率,提高了高分辨率清晰度、加強了圖像的細節。

更快的處理速度

另外,為了更進一步提高處理由高像素數數碼相機産生的大圖像文件的圖像數據處理速度,TruePic TURBO同時也提高了相機的響應速度和操作的便捷性。它将影像處理器計算引擎和硬件器件緊密地結合在一起,消除了不必要的處理任務、加快了起動系統檢查和其他相機内部處理過程。結果,起動、快門釋放、圖像處理、記錄和回放等速度都得到極大加快,使相機的操作響應性能得到明顯提高。

命名和圖标

“TruePic TURBO”是奧林巴斯的新型影像處理器的命名,同時也代表了該公司對高畫質的永久保證、代表了使用戶能随時捕捉生活中發生的戲劇性瞬間的高速響應性能。奧林巴斯從開始進入數碼相機消費市場的時刻起就注重影像品質,并且将“高畫質"定義為影像鮮明、清晰、真實得與人眼看到的一樣。選擇使用“TruePic TURBO”的名稱,意在表達“真實”的質量和“渦輪”般速度的保證。

圖标TruePic TURBO标志以同樣方式采用輝煌和光亮的主題來表達新技術的速度和創新。另外,圖标的整體設計帶有空氣動力的意義,它表達的是TruePic TURBO所激起的數碼攝影的風潮。

截止2009年奧林巴斯TruePic TURBO已經發展到了第三代,擁有更多重視自然彩度的強大功能。奧林巴斯全新開發的圖像處理引擎“TruePic III”與1000萬像素Live MOS傳感器相匹配,極大地降低了圖像處理時間,它将噪點控制技術、細節再現技術和色彩還原技術完美結合,進一步提升了相機的成像質量。

尼康

尼康:EXPEED數碼影像處理概念及其特點

在相機進入數碼時代以後的幾年中,尼康一直沒有明确地标示尼康數碼相機所使用的影像處理器的名稱,直到在D3和D300的新品發布中,才有了“首次采用EXPEED數碼影像處理概念”的說法,并制作了“EXPEED”的标識商标。從此,尼康不但擁有了自己的感光元件,還研發出了自家的EXPEED數碼影像處理概念,以此捍衛了尼康在影像領域中的霸主地位。

但是,尼康公司的“EXPEED”代表的不是具體的圖像處理器,而是代表了全面的圖像處理技術。尼康表示“EXPEED與其它影像處理器或影像處理系統的不同之處在于,EXPEED不會涉及具體的特性。相反,它涉及的是尼康最根源的綜合數字影像處理理念,反映了尼康創建和處理影像的核心思想,EXPEED集合了尼康長期以來以及從銀鹽膠片相機向數碼相機(始于D1)轉變的過程中,所積累的經過、優化的技術和知識。這一系統體現了尼康對數字影像強烈的熱情”。

EXPEED數碼影像處理概念将會用于今後尼康所有數碼單反和COOLPIX消費級數碼相機上。從此,尼康的圖像處理技術終于擁有了自己的品牌——EXPEED。以EXPEED為基礎,尼康将為每款機型、特定的用戶特性及一系列應用中的影像處理引擎/系統進行優化,所以EXPEED在尼康的數碼影像處理技術中起着主要的作用,并已應用到了影像處理引擎的每個操作中。

應用了EXPEED數碼圖像處理系統的尼康數碼相機,将擁有更高品質的成像。以D3和D300為例,通過該技術用戶将可以進行“高S/N處理”、“寬廣動态範圍”調節,從而可以實現“倍率色差減輕”、“多彩的調色功能”。同時通過高性能的處理能力以及場景識别系統,再配合D3所支持的倍率色差補償功能将可以進行更複雜的圖像處理,同時相機的啟動時間以及快門的延遲時間都将可以進行控制。

松下

松下:VENUS(維納斯)II代、III代影像處理器概念及其特點

到2008年松下圖像處理LSI經過進一步演進,已經發展到了第四代,最新的維納斯修正引擎IV采用更加先進的信号處理技術,可以還原出質量更高的圖像。

值得一提的是,上一代維納斯修正引擎III的亮度信号處理系統和色彩信号處理系統都實現了平行降噪,經過進一步改進這一技術又得到了完善。首先,亮度噪波被劃分為高頻噪波和低頻噪波進行二維處理。隻消除明顯的低頻噪波,而不改變那些對分辨率有很大影響的高頻噪波。其次,色彩之間發生變化的像點信息被精确保存下來,從而準确呈現圖像的邊緣,使滲色得到顯着抑制。這樣,采用高ISO感光度所拍攝的照片就能獲得更加清晰的畫面效果,同時采用低ISO感光度所拍攝的照片也能準确地還原出低照度部分的圖像細節。

對于能夠避免手部抖動的光學防抖和能夠抑制動态模糊的智能ISO控制功能來說,維納斯修正引擎IV使二者在檢測精度和校正效果方面都得到了提高。

其中,2008新款數碼相機LZ8所配備的多任務圖像處理引擎維納斯修正引擎IV可以實現超快速的響應,快門釋放時間延遲最短可以達到0.005秒,相機的快速響應讓您更容易捕捉到突發的精彩瞬間。在連續拍攝模式下,每秒可拍攝2.5張全分辨率照片;在高速連續拍攝模式下,每秒可拍攝5.5張,令人難以置信。此外,維納斯修正引擎IV還支持新的高感光度模式,從而使LZ8能夠采用最高ISO 6400的感光度設置,在近乎黑暗的情況下無需使用閃光燈也能夠完成拍攝。

富士

富士:RP自然影像處理器的概念及其特點RP(自然影像)處理器是根據FUJIFILM獨創的影像處理技術基礎上開發的。進一步改善的RP(自然影像)III處理器包含在FinePix S100 FS中。這種處理器具有為2/3英寸第八代Super CCD HR所開發的新型雙通道輸出系統以及可實現豐富色調和高速讀取的14位雙A/D轉換器,可通過并行處理進行高速讀取。獨特的雙循環降噪功能可從圖像信号輸入中精确區分出噪點,并完美消除噪點。這樣拍攝出來的照片非常清晰,噪點極少,具有全像素(1110萬像素)下ISO3200的超高感光度。另外還可以選擇拍攝在300萬記錄像素時使用ISO 10000超高感光度的照片。這種處理器采用了FUJIFILM的高級影像處理技術,不但可以拍攝出色調表現流暢的照片,同時還可以保持高分辨率和超寬動态範圍。

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