3. ISP基础概念：Bayer格式与RAW图、黑电平校正、镜头阴影校正、坏点校正

各位同学，今天我们来啃ISP流水线最前端的几个硬骨头。说白了，传感器送出来的原始数据，不能直接用。为什么？因为硬件有物理缺陷，光路有衰减，像素点还有死活。你得先把它“洗干净”，后面的算法才能正常工作。

我在高通的几个项目里，吃过不少这部分的亏。有一次调试夜景模式，画面总是偏绿，查了三天，最后发现是黑电平校正的寄存器配错了。嗯，从那以后，我对这几个基础模块再也不敢掉以轻心。

3.1 Bayer格式与RAW图

先说说传感器怎么“看”世界的。CMOS传感器每个像素只能感知光的强度，分辨不了颜色。那彩色照片怎么来的？靠滤色片。

最常见的方案是Bayer阵列。它把红、绿、蓝滤色片按一定规律铺在像素上。你想想看，人眼对绿色最敏感，所以绿色像素占一半，红色和蓝色各占四分之一。

像素位置	滤色片	输出值
(0,0)	R	红色通道强度
(0,1)	Gr	绿色通道强度
(1,0)	Gb	绿色通道强度
(1,1)	B	蓝色通道强度

传感器输出的原始数据，就是RAW图。每个像素只有12bit或10bit的灰度值，代表该位置滤色片对应的颜色强度。注意，这时候还不是RGB图像，每个像素只有一种颜色。

我个人习惯在拿到新传感器时，第一件事就是确认Bayer排列。配错了，后面所有颜色都乱套。我曾经在项目里遇到过，供应商给的驱动里Bayer顺序写反了，调试了整整两天才发现。

3.2 黑电平校正（BLC）

传感器在没有光照的时候，理论上输出应该是0。但实际上不是。因为电路有暗电流，像素本身也有热噪声，所以即使全黑，输出也有一个偏移量。这个偏移量，就是黑电平。

黑电平校正，说白了就是把那个偏移减掉。

// 伪代码示例：BLC校正
// raw_input: 传感器原始值
// black_level: 黑电平值（通常从OB行读取）
// white_level: 白电平值（饱和值）

uint16_t blc_correction(uint16_t raw_input, uint16_t black_level, uint16_t white_level) {
    int32_t corrected = (int32_t)raw_input - (int32_t)black_level;
    if (corrected < 0) corrected = 0;
    if (corrected > white_level) corrected = white_level;
    return (uint16_t)corrected;
}

高通平台的做法比较灵活。它支持两种模式：

• 全局BLC：整帧用一个黑电平值，适合均匀性好的传感器。
• 逐行BLC：每行独立读取OB像素计算黑电平，适合温度变化大的场景。

为什么要做BLC？因为不校正的话，暗部细节会被淹没，而且会影响后面的白平衡和颜色校正。你想想看，如果黑电平是64，你拍一个暗部区域实际亮度是10，那传感器输出就是74。不减去64，算法会以为那里有光。

3.3 镜头阴影校正（LSC）

镜头不是完美的。中心进光量多，边缘进光量少。这就是镜头阴影，也叫亮度衰减。另外，不同波长的光衰减程度不一样，还会导致边缘偏色。

LSC的目的，就是补偿这种不均匀性。

高通平台的LSC实现，用的是网格增益表。把图像分成M×N个网格，每个网格存一个增益值。校正时，对每个像素，根据它所在的网格位置，插值计算出对应的增益，然后乘上去。

网格位置	R增益	Gr增益	Gb增益	B增益
中心(2,2)	1.0	1.0	1.0	1.0
边缘(0,0)	1.8	1.6	1.6	1.9
边缘(4,0)	1.7	1.5	1.5	1.8

网格增益怎么来的？通常是在产线上拍一张均匀的灰卡，然后反推每个位置需要的补偿量。

我曾经在一个项目里，为了省成本用了很便宜的镜头。结果LSC增益拉到2.5，边缘全是噪点。后来跟硬件团队吵了一架，换了镜头才解决。

3.4 坏点校正（DPC）

传感器有几百万甚至几千万个像素，不可能每个都是好的。总会有一些像素输出异常：要么一直亮（亮点），要么一直暗（暗点），要么随机跳动（闪点）。

坏点校正，就是把这些坏点找出来，用周围正常像素的值替换掉。

高通平台支持两种模式：

• 静态DPC：在产线标定阶段，把坏点坐标写进OTP里。运行时直接查表替换。
• 动态DPC：运行时实时检测坏点。如果一个像素跟周围邻居差异太大，就标记为坏点。

// 动态DPC检测逻辑（简化版）
// 以当前像素为中心，取3x3窗口
// 计算中值，如果当前像素与中值的差超过阈值，则判定为坏点

bool is_dead_pixel(uint16_t center, uint16_t neighbors[8], uint16_t threshold) {
    uint16_t median = compute_median(neighbors, 8);
    int32_t diff = abs((int32_t)center - (int32_t)median);
    return (diff > threshold);
}

坏点替换的方法也有讲究。最简单的用均值，但容易模糊细节。高通平台推荐用中值替换，对边缘保护更好。

3.5 知识体系总览

这四个模块在ISP流水线中的位置和关系，我画了一张图，方便你理解。

从图上可以看得很清楚：传感器输出Bayer RAW图后，先做BLC去掉暗电流偏移，再做LSC补偿镜头阴影，最后做DPC修复坏点。这个顺序不能乱。如果先做LSC再做BLC，会把黑电平的偏移也放大，导致暗部偏色。