कैमरा में Image Signal Processor (ISP) क्या है? Image Signal Processor (ISP) कैमरा में कैसे काम करता है? Image Signal Processor (ISP) कितने प्रकार का होता है?
एक Image Processor, जिसे Image Signal Processor (ISP), Image Processing Engine (IPE) और Image Processing Unit (IPU) के रूप में भी जाना जाता है। यह एक प्रकार का Media Processor और Digital Signal Processor (DSP) है। जिसका उपयोग डिजिटल कैमरों में इमेज प्रोसेसिंग के लिए किया जाता है। कैमरा यूनिट में इमेज प्रोसेसर की speed और efficiency बढ़ाने के लिए SIMD या MIMD तकनीकों के साथ-साथ parallel computing का भी उपयोग किया जाता हैं। Digital Image Processing Engine और भी कई प्रकार के कार्यों को कर सकता है। आजकल के मोबाइल की system चिप्स को integration करने के लिए मल्टी-कोर प्रोसेसर आर्किटेक्चर वाली चिप बदल दिया गया है। जिस System On Chip (SOC) के नाम से जाना जाता है।
ISP are two types,
Internal Image Signal Processor (ISP) and External Image Signal Processor (ISP)
Internal ISP के मामले में, कुछ High Dynamic Rang (HDR) जैसी प्रमुख सुविधाओं का support नहीं कर सकते हैं। Image sensor से सर्वोत्तम results प्राप्त करने के लिए External Image Signal Processor का उपयोग किया जा सकता है। सभी application processors, Image Signal Processor के साथ नहीं आते हैं। ISP प्रोसेसर की भी कुछ अपनी कार्यक्षमता सीमित होती है और ट्यूनिंग भी काफी हद तक support नहीं करती है वांछित गुणवत्ता वाली छवियां प्राप्त करने के लिए एक बाहरी ISP का लाभ उठाया जाना चाहिए।
Bayer transformation
एक फोटोडायोड कार्यकर्त्ता के रूप में image sensor के अंदर मिलियन की सँख्या में मौजूद होते है। फोटोडायोड स्वाभाविक रूप से color blind होते हैं। वो केवल gray shade को ही रिकॉर्ड कर सकते हैं। तस्वीर में रंग लाने के लिए, वे अलग-अलग रंग के फिल्टर द्वारा निर्दिष्ट पैटर्न के अनुसार से ढके जाते हैं जैसे की लाल, हरा और नीला (RGB) Bayer filter होता है। इसके आविष्कारक के नाम पर इसका नाम Bayer filter रखा गया है। प्रत्येक फोटोडायोड इमेज के पिक्सेल के रंग की जानकारी रिकॉर्ड करता है। प्रत्येक लाल और नीले पिक्सेल के बगल में एक हरा पिक्सेल रखा होता है,अधिकांश image sensor में दो हरे रंग के डायोड प्रत्येक नीले और लाल रंग के डायोड के बगल में रखे होते हैं।
हालाँकि, यह प्रक्रिया काफी जटिल होती है और इसमें बहुत सरे अलग-अलग ऑपरेशन शामिल होते हैं। इनकी quality काफी हद तक एल्गोरिदम के प्रभावशीली तौर पर सेंसर से आने वाले कच्चे डेटा पर लागू करने पर निर्भर करता है। गणितीय रूप से डेटा के हेरफेर किये जाने से डेटा रिकॉर्ड फोटो फ़ाइल बन जाती है।
Image Sharpening
जैसा कि प्रत्येक पिक्सेल के लिए रंग और चमक values को प्रक्षेपित (interpolated) किया जाता है, image की किसी भी अस्पष्टता (fuzziness) को दूर करने के लिए कुछ image softening लागू की जाती है। Depth, clarity और fine details को बनाए रखने के लिए किनारों (edges) और रूपरेखाओं (contours) को sharpen करना होता है। इसलिए Image Signal Processor (ISP) से edges का सही ढंग से पता लगाकर और उन्हें over-sharpening के बिना और साथ में smoothly पेश करता है।
Noise Reduction
Noise किसी भी इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी में पाई जाने वाली घटना है। डिजिटल फ़ोटोग्राफ़ी में इसका प्रभाव अक्सर एक गलत रंग के अनवांछित धब्बों के रूप में दिखाई देता है। Noise हमेशा temperature और exposure times के साथ बढ़ता है। जब higher ISO सेटिंग्स को चुना जाता है तो image sensor में इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को अधिक किया जाता है, जो एक ही time में noise के स्तर को बढ़ाता है, जिससे signal-to-noise ratio कम होता है। Image Signal Processor (ISP) noise को image डाटा से अलग करने और इसे हटाने का प्रयास करता है। यह (ISP) के लिए काफी चुनौतीपूर्ण होता है, क्योंकि image में fine textures वाले क्षेत्र हो सकते हैं, जिन्हें सिस्टम अगर noise के रूप में consider करता है तो उससे image अपनी clarity खो सकती है।
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Demosaicing
डेमोसाइसिंग, मूल रूप से, आईएसपी द्वारा बायर पैटर्न छवियों से पूर्ण-रंग की छवि का पुनर्निर्माण करने के लिए उपयोग की जाने वाली इमेज प्रोसेसिंग पाइपलाइन का एक हिस्सा है। Image Signal Processor किसी दिए गए पिक्सेल के रंग और चमक डेटा का मूल्यांकन करता है, उनकी तुलना पड़ोसी पिक्सेल के डेटा से करता है और फिर पिक्सेल के लिए एक उपयुक्त रंग और चमक वैल्यू बनाने के लिए एक डेमोसाइजिंग एल्गोरिथम का उपयोग किया जाता है।
कंट्रास्ट के सही वितरण का अनुमान लगाने के लिए इमेज प्रोसेसर पूरी तस्वीर का भी आकलन करता है। मानव त्वचा या आकाश के नीले रंग को फोटो में अधिक प्राकृतिक बनाने के लिए गामा वैल्यू को subtle tonal gradation के साथ एडजस्ट किय जाता है।
Auto Exposure
Image Signal Processor ऑटो-एक्सपोज़र क्षमताओं को सुनिश्चित करता है, जो कैमरा सेंसर तक पहुंचने वाले प्रकाश की मात्रा के अनुसार छवि चमक की स्वचालित फाइन-ट्यूनिंग है।
Auto hite balance
Image Signal Processor कैप्चर की गई कैमरा छवि में रंगों को समायोजित करने और कैप्चर की गई छवि में उचित रंग निष्ठा सुनिश्चित करने के लिए रंग सुधार मैट्रिक्स लागू करता है।
