3. 黑电平校正（BLC）：从物理根源到高通实战

黑电平校正，圈里人常叫 BLC（Black Level Correction）。

这步看着简单，不就是减个值嘛。但我见过不少团队，BLC 没做对，后面整条流水线都跟着偏色。说白了，这是 RAW 域的第一道关卡，搞不好，后面白平衡、去马赛克全得跟着遭殃。

3.1 黑电平是怎么来的？

先问个问题：你把镜头盖盖上，全黑环境，传感器输出应该是 0 吗？

答案是否定的。传感器输出的不是 0，而是一个大于 0 的底数。这个底数，就是黑电平。

为什么会这样？我总结了几点物理原因：

• 暗电流：硅基半导体在无光照时，热激发也会产生电子-空穴对。温度每升高 6-8°C，暗电流翻倍。我在做手机摄像头调试时，夏天户外和冬天室内，黑电平能差出十几个 DN（Digital Number）。
• 像素复位噪声：每个像素在曝光前需要复位，复位过程会引入 KTC 噪声，这部分噪声叠加在信号上，抬高了底数。
• ADC 偏移：模数转换器本身有固定的 offset，不同通道（R/Gr/Gb/B）的 offset 还不一样。
• 电路串扰：传感器内部驱动时钟、电源走线对像素区的耦合干扰。

3.2 BLC 算法原理

BLC 的核心逻辑很简单：校正后像素值 = 原始像素值 - 黑电平值。

但难点在于——这个黑电平值怎么取？

3.2.1 全局校正

全局校正，就是整张图用一个固定的黑电平值去减。

做法：传感器通常会在像素阵列边缘预留一些 光屏蔽像素（Optically Black Pixels, OB Pixels）。这些像素被金属层遮住，不接收光线，只输出暗电流+噪声。取这些 OB 像素的平均值，作为全局黑电平。

项目	说明
优点	实现简单，计算量小，适合硬件流水线
缺点	无法处理传感器行间/列间的黑电平差异
适用场景	低端传感器、光照均匀的环境

3.2.2 局部校正

局部校正更精细。它把图像分成多个区域，每个区域独立计算黑电平。

常见做法有两种：

1. 行/列级校正：利用每行/每列末尾的 OB 像素，逐行或逐列计算黑电平。这能消除行噪声（Row Noise）。
2. 网格校正：将图像分成 M×N 网格，每个网格内统计 OB 像素均值，然后做双线性插值，得到每个像素位置的黑电平。

方法	精度	硬件开销	典型应用
全局校正	低	极低	低端 CIS、监控
行级校正	中	低	手机主摄
网格校正	高	中	高端旗舰、车载

3.3 高通平台 BLC 配置实战

在高通 CamX 架构里，BLC 属于 ISP 流水线的早期模块，在 IFE（Image Front End）中完成。配置通过 XML 文件实现。

3.3.1 核心 XML 节点

BLC 配置主要在 sensor 模块的 black_level_correction 节点下。我贴一段实际项目中用过的配置：

<sensor>
  <black_level_correction>
    <enable>1</enable>
    <mode>0</mode>
    <black_level>
      <channel>R</channel>
      <value>64</value>
    </black_level>
    <black_level>
      <channel>Gr</channel>
      <value>66</value>
    </black_level>
    <black_level>
      <channel>Gb</channel>
      <value>65</value>
    </black_level>
    <black_level>
      <channel>B</channel>
      <value>63</value>
    </black_level>
  </black_level_correction>
</sensor>

这里 mode=0 表示全局校正模式。四个通道的 black level 分别配置，因为 Bayer 阵列中 R/Gr/Gb/B 的暗电流特性不同。

3.3.2 局部校正配置

如果要用局部校正，需要配置 mode=1，并增加 ob_region 节点：

<black_level_correction>
  <enable>1</enable>
  <mode>1</mode>
  <ob_region>
    <rows>4</rows>
    <cols>6</cols>
    <row_start>0</row_start>
    <row_end>3</row_end>
    <col_start>0</col_start>
    <col_end>5</col_end>
  </ob_region>
</black_level_correction>

这个配置的意思是：取图像左上角 4 行 × 6 列的 OB 像素区域，分成 4×6 网格，每个网格独立统计黑电平。

3.3.3 动态黑电平跟踪

高通平台还支持动态 BLC，即黑电平随帧实时更新。配置如下：

<black_level_correction>
  <enable>1</enable>
  <mode>2</mode>
  <dynamic_blc>
    <update_interval>30</update_interval>
    <alpha>0.125</alpha>
  </dynamic_blc>
</black_level_correction>

update_interval=30 表示每 30 帧更新一次黑电平。alpha=0.125 是 IIR 滤波系数，控制更新速度。系数越大，响应越快，但容易受噪声干扰。

3.4 BLC 效果验证

配置完怎么验证对不对？我一般做三步检查：

1. 全黑图检查：盖上镜头盖，拍一张 RAW 图。直方图应该集中在 0 附近，且四个通道的均值差异在 1-2 个 DN 以内。
2. 暗部线性度：用均匀光源拍不同亮度的灰阶卡，检查暗部区域的响应是否线性。如果 BLC 不准，暗部会明显弯曲。
3. 温度漂移测试：让设备连续工作 30 分钟，每隔 5 分钟拍一张全黑图，看黑电平是否稳定。我见过有些方案，温漂能到 10 个 DN。