2. RAW域预处理：黑电平校正、镜头阴影校正、坏点校正
各位同学，今天咱们聊聊RAW域预处理。这是ISP流水线的第一道关卡，说白了就是让传感器吐出来的原始数据变得“干净”一点。我刚开始接触ISP时，总觉得这步可有可无，直到有一次调试夜景模式，画面偏色偏得离谱……嗯，从那以后我再也不敢小看这三个校正了。
2.1 黑电平校正（BLC）
先说说黑电平校正。传感器在完全无光的情况下，理论上应该输出0，但实际不是这样。因为电路本身有暗电流，像素单元即使没接收到光子，也会积累一些电荷。这个底噪值，就是黑电平。
核心公式：
I_corrected = I_raw - black_level就这么简单？嗯，原理确实简单，但坑不少。
我在项目中遇到过一个问题：同一颗传感器，不同增益下的黑电平不一样。你想想看，如果只用一个固定值去减，高ISO下画面就会偏绿或偏紫。所以实际工程中，我们通常用动态黑电平——根据增益、温度查表插值。
| 参数 | 固定BLC | 动态BLC |
|---|---|---|
| 实现难度 | 低 | 中 |
| 精度 | 一般 | 高 |
| 适用场景 | 光照稳定、低增益 | 宽动态、高ISO |
| 硬件开销 | 几乎为零 | 需少量LUT |
避坑指南：我曾经在调试一款车规级传感器时，发现暗角区域的黑电平比中心高了约4个DN。后来查资料才知道，传感器边缘温度更高，暗电流更大。所以BLC最好分区域做，别一刀切。
2.2 镜头阴影校正（LSC）
镜头阴影，也叫亮度衰减。说白了就是镜头边缘进光量比中心少，拍出来的照片四角发暗。你想想看，如果手机镜头做得小，这个问题会更明显。
校正方法其实不复杂：预先拍一张均匀光照下的灰卡，记录每个像素位置的增益系数，然后实时乘回去。
// 简化的LSC实现
for (y = 0; y < height; y++) {
for (x = 0; x < width; x++) {
gain = lsc_table[y][x]; // 查表
pixel[y][x] = pixel[y][x] * gain;
}
}但这里有个关键点：增益不能太大。如果边缘增益超过4倍，噪声会被放大到不可接受。我见过一个项目，为了把边缘亮度拉到和中心一样，增益设到6倍，结果暗部全是噪点，还不如不校正。
个人经验：我建议LSC增益上限控制在2.5倍以内。如果镜头本身阴影太严重，先换镜头，别指望算法硬拉。
2.2.1 多项式 vs 网格
LSC的实现方式主要有两种：
- 多项式模型：用二次或四次曲线拟合阴影分布。优点是参数少，适合硬件加速；缺点是精度有限，尤其对广角镜头。
- 网格查表：把画面分成16x16或32x32的网格，每个网格存一个增益值，中间双线性插值。精度高，但需要更多存储。
我个人习惯用网格法。虽然存储开销大一点，但现在的ISP芯片动辄几十兆的SRAM，这点开销不算什么。而且网格法调试起来直观——哪个角暗了，直接改那个网格的增益就行。
2.3 坏点校正（DPC）
坏点，就是传感器上那些“不听话”的像素。有的永远亮着（亮点），有的永远黑着（暗点），有的随机闪烁（闪点）。
校正策略分两种：
- 静态校正：出厂前标定坏点坐标，存到OTP里。运行时直接跳过这些点，用周围像素插值。
- 动态校正：实时检测坏点。比如某个像素和周围8个邻居差异太大，就判定为坏点，当场替换。
| 类型 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|
| 静态DPC | 稳定、无漏检 | 无法处理新生坏点 |
| 动态DPC | 自适应、覆盖全生命周期 | 可能误判纹理为坏点 |
我曾经踩过的坑：动态DPC的阈值设得太低，结果把星空照片里的星星全当坏点抹掉了。后来加了亮度自适应阈值——暗区阈值松一点，亮区阈值紧一点，才解决问题。
2.4 三个校正的流水线关系
这三个模块在硬件流水线里怎么排？我直接画个图给你看：
为什么坏点校正放在LSC之后？因为LSC会放大边缘像素的噪声，原本不明显的坏点被放大后更容易被检测到。当然，也有架构把DPC放在BLC之后、LSC之前，这取决于硬件设计。我个人倾向先做LSC再做DPC，检测率更高。
2.5 硬件加速要点
这三个模块在硬件实现上，有几个共同点：
- 行缓冲：DPC需要3x3窗口，至少需要2行缓存。LSC的网格插值也需要行缓冲。
- 查表：BLC和LSC都依赖查找表。表的大小直接影响硬件面积，需要权衡。
- 流水线停顿：如果三个模块串行处理，每帧会有几个时钟周期的延迟。我建议用乒乓缓冲，让三个模块并行工作。
硬件加速小技巧：LSC的增益计算可以用定点数，比如Q8.8格式。这样乘法器面积小，精度也够用。我做过对比，Q8.8和浮点数的PSNR差异不到0.1dB，但硬件面积节省了40%。
好了，RAW域预处理就讲到这里。这三个校正虽然基础，但做不好会直接影响后续所有模块。你想想看，如果黑电平没校好，后面的白平衡、颜色校正全都会偏。所以，别嫌它们简单，认真对待每一个DN的偏差。