過去幾年里，隨著高像素數(shù)、高分辨率和全高清錄像和播放功能在智能手機(jī)中的迅速普及，手機(jī)的相機(jī)功能取得了長足進(jìn)展。雖然手機(jī)的應(yīng)用處理器可以實現(xiàn)相機(jī)功能，比如快速攝像和在個人電腦和移動終端上瀏覽照片，但許多客戶更喜歡專用圖像信號處理器(ISP)，因為它們能提供與高端緊湊型數(shù)碼相機(jī)相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量和效果。本文主要講述富士通針對手機(jī)開發(fā)的Milbeaut Mobile圖像信號處理LSI芯片的開發(fā)和性能。

1. 引言

憑借多樣化的應(yīng)用和功能，智能手機(jī)市場一直在不斷擴(kuò)大。而相機(jī)功能自從2000年被引入手機(jī)中以來，更是一路穩(wěn)步發(fā)展，到如今已成為能夠進(jìn)行高像素數(shù)、高分辨率和全高清錄像和播放的一項主要手機(jī)功能。

Milbeaut Mobile是適用于手機(jī)相機(jī)功能的一個圖像信號處理器系列。它由富士通開發(fā)，從2003年開始暢銷市場。接下來，我們將對Milbeaut Mobile系列做簡要介紹，重點講述最新Milbeaut Mobile處理器MBG046的系統(tǒng)架構(gòu)、配置、功能和處理性能。

2. Milbeaut Mobile功能的演變

相機(jī)功能是通過使用一個安裝在手機(jī)上既小又薄的專用鏡頭和圖像傳感器實現(xiàn)的。最初這些限制阻礙了手機(jī)提供像數(shù)碼相機(jī)那樣的圖像質(zhì)量。因此，ISP必須能夠在這些嚴(yán)峻的制約條件下將鏡頭和圖像傳感器捕獲到的圖像質(zhì)量提升到用戶滿意的水平。

2008年，第三代Milbeaut Mobile ISP集成了這樣的數(shù)碼相機(jī)功能，如靜止圖像連續(xù)自動對焦(CAF)、人臉檢測和電子運動補償?shù)鹊?圖1)。最新一代ISP(MBG046)幾乎集成了所有相機(jī)功能。它還具有市場所要求的全高清(1920×1080像素)視頻、視頻CAF拍攝能力。

最近，隨著成像裝置的像素尺寸進(jìn)一步縮小，像素越來越高，成像速度越來越快，圖像質(zhì)量問題逐步顯現(xiàn)，ISP功能也在增強(qiáng)。

3. ISP架構(gòu)

圖像處理器模塊是Milbeaut Mobile ISP的主要功能組件(圖2)。它可順次處理原始影像信號中從圖像傳感器接收的圖像數(shù)據(jù)，包括去噪和其他校正功能，從而產(chǎn)生美麗的圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換成可以在移動終端或個人電腦屏幕上顯示的格式。

該模塊還可以利用硬件圖像過濾器和CPU對存儲在SDRAM(圖像數(shù)據(jù)存儲裝置)中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行額外處理(旋轉(zhuǎn)和畸變校正、軟件圖像處理等)。這有助于實現(xiàn)靈活的高級圖像處理，如人臉檢測、高動態(tài)范圍(HDR)復(fù)合處理、靜止圖像運動補償、對象跟蹤、全景圖像生成與場景檢測。

圖1 Milbeaut Mobile ISP功能的演變。

注：AE：自動曝光;AF：自動對焦;ARM：利用ARM有限公司構(gòu)建的平臺進(jìn)行高速處理;AWB：自動白平衡;CSC：色彩空間轉(zhuǎn)換;CSI：相機(jī)串行接口;DMAC：直接存儲訪問控制器;EXT：外部;GPIO：通用輸入/輸出;I2C：內(nèi)部集成電路;INT：內(nèi)部;MIPI：移動行業(yè)處理器接口;PWM：脈寬調(diào)制;SIO：串行輸入/輸出;SPI：串行外設(shè)接口;UDC：USB設(shè)備控制器;YUV：由亮度和色差組成的信號格式。

圖2 MBG046框圖