4. 黑电平校正与镜头阴影补偿

黑电平校正（BLC）与镜头阴影补偿（LSC）是ISP前端最靠近Sensor的两级校正，它们处理的是两类不同来源的“非理想偏移”：一类是暗电流与读出电路引入的加性偏置，另一类是镜头与CRA失配引入的乘性空间衰减。理解这两级的关键，是先分清“加性”与“乘性”在数学上的差别，再理解它们在Bosch ISP流水线中的位置与参数形态。

黑电平漂移的机理

CMOS像素在无光条件下输出的并非0，而是由暗电流、复位噪声、源跟随器失调和列读出电路共同形成的基底电平。这个基底电平随温度、曝光时间和模拟增益变化：温度每升高约6～8℃，暗电流大致翻倍；模拟增益提高时，黑电平也会被同步放大。因此黑电平不是固定常数，而是一个随工况漂移的偏置量。若不做校正，暗部会被整体抬高，导致暗部对比度下降、暗部噪声被“垫高”，并在后续白平衡与色彩矩阵中被放大成偏色。

黑电平校正的数学形式是减性操作：P_out = P_in - BL。关键在于BL的取值必须与当前增益、温度、曝光时间匹配。工程上通常按“模拟增益档位”建立黑电平查找表，而不是用单一常数。

OB区统计与校正算法

Sensor通常会在有效像素区外围设置光学黑（Optical Black，OB）区，这些像素被遮光但保留同样的读出电路，因此其输出直接反映当前工况下的黑电平。Bosch ISP的BLC模块会读取OB区统计值，常用做法是：对OB区像素做均值统计，同时剔除异常点（如坏点、列固定噪声），再按行/列方向做一维平滑，得到逐行或逐列的黑电平估计。

校正算法一般分三步：

1. OB统计：对OB区按行、按列分别求均值，得到行黑电平向量与列黑电平向量。
2. 平滑与限幅：对行/列向量做滑动平均，抑制随机噪声；同时设置上下限，防止坏行坏列把估计值拉偏。
3. 逐像素减除：对有效像素按所在行、列减去对应黑电平，并做下限钳位（通常钳到0或一个很小的正数），避免出现负值。

需要特别注意的是，OB区统计必须在模拟增益切换后重新收敛，否则会出现“增益切换瞬间暗部跳变”的现象。调试时可在增益切换后观察若干帧的OB均值曲线，确认其稳定时间。

LSC网格标定与插值

镜头阴影表现为画面四角亮度低于中心，且R/G/B三通道衰减比例不同。LSC的校正模型是乘性增益：P_out = P_in × G(x,y)，其中G(x,y)是位置相关的增益，中心接近1，四角大于1。工程实现上不会存储逐像素增益，而是把画面划分为M×N个网格（常见如17×13、33×25），每个网格节点存储一个增益值，像素位置通过双线性插值得到实际增益。

标定流程通常为：在均匀面光源下拍摄一张平场图，对每个颜色通道分别计算“目标亮度/实际亮度”得到增益图，再降采样到网格节点。标定时要注意：平场图本身要先经过BLC，否则暗部偏置会污染增益计算；光源色温应接近模组常用场景；镜头对焦位置应与实际使用一致，因为对焦会改变阴影分布。

插值环节需要关注边界处理：画面边缘的像素可能落在网格外，此时应使用边缘节点增益做外推或钳位，避免出现增益突变。Bosch ISP的LSC模块通常支持网格分辨率、插值方式（双线性/双三次）和增益上限配置，增益上限用于防止四角过度放大噪声。

色差阴影处理

由于镜头对不同波长的折射率不同，R/G/B三通道的阴影形状并不一致，通常蓝通道四角衰减最严重，红通道次之，绿通道相对较轻。如果只用一个亮度增益表，校正后四角会出现偏色（常见为偏蓝或偏紫）。因此LSC必须分通道标定：R、Gr、Gb、B各自拥有独立的网格增益表。Gr与Gb虽然同为绿色，但由于Bayer阵列中位置不同，其阴影也可能存在细微差异，高端方案会分别处理。

色差阴影的验证方法是：校正后拍摄均匀灰卡，检查四角与中心的R/G/B比值是否一致。若四角偏蓝，说明蓝通道增益不足；若四角偏黄，说明蓝通道增益过大。调整时应以绿通道为基准，微调R/B通道增益，而不是整体抬高亮度。

Bosch ISP中BLC与LSC参数调试与效果验证

在Bosch ISP的调试工具中，BLC模块通常暴露以下参数：OB区起止行列、统计模式（均值/中值）、行/列平滑窗口、黑电平偏移量、钳位下限。LSC模块则暴露：网格行列数、各通道增益表、插值模式、增益上限、是否使能色差补偿。

调试顺序建议为：先关LSC、开BLC，在暗场下确认黑电平收敛；再开LSC，在均匀光源下确认四角亮度与色比；最后两者同时开启，检查暗部与四角是否出现异常。验证时可用以下检查表：

最后需要强调的是，BLC与LSC的调试不是一次性的，而是随模组、镜头、温度、增益档位变化的。建议为每个增益档位建立独立的BLC黑电平表，并为每个镜头型号建立独立的LSC网格表，在产线标定时写入OTP或配置文件，运行时由ISP按当前工况加载。