معالج الصور
معالج الصور ، المعروف أيضًا باسم محرك معالجة الصور أو وحدة معالجة الصور ( IPU ) أو معالج إشارة الصور ( ISP )، هو نوع من معالجات الوسائط أو معالجات الإشارات الرقمية المتخصصة (DSP) المستخدمة في معالجة الصور ، في الكاميرات الرقمية أو الأجهزة الأخرى. [ 1 ] [ 2 ] غالبًا ما تستخدم معالجات الصور الحوسبة المتوازية، حتى مع تقنيات SIMD أو MIMD ، لزيادة السرعة والكفاءة. [ 3 ] يمكن لمحرك معالجة الصور الرقمية أداء مجموعة من المهام. ولزيادة تكامل النظام على الأجهزة المدمجة ، غالبًا ما يكون نظامًا متكاملًا على شريحة واحدة (SoC) مزودًا ببنية معالج متعددة النوى .
وظيفة
تحويل باير
تُعتبر الثنائيات الضوئية المستخدمة في مستشعرات الصور غير قادرة على تمييز الألوان بطبيعتها، إذ لا تستطيع تسجيل سوى درجات الرمادي . ولإدخال الألوان إلى الصورة، تُغطى هذه الثنائيات بمرشحات ألوان مختلفة: الأحمر والأخضر والأزرق ( RGB )، وفقًا للنمط المحدد بواسطة مرشح باير . [ 4 ] وبما أن كل ثنائي ضوئي يسجل معلومات اللون لبكسل واحد فقط من الصورة، فبدون معالج الصور ، سيظهر بكسل أخضر بجوار كل بكسل أحمر وآخر أزرق.
إلا أن هذه العملية معقدة للغاية، وتتضمن عدداً من العمليات المختلفة. وتعتمد جودتها بشكل كبير على فعالية الخوارزميات المُطبقة على البيانات الأولية الواردة من المستشعر. وتُصبح البيانات المُعالجة رياضياً ملف الصورة المُسجل.
إزالة طبقات الفسيفساء
كما ذُكر سابقًا، يُقيّم مُعالج الصور بيانات اللون والسطوع لبكسل مُحدد، ويُقارنها ببيانات البكسلات المُجاورة، ثم يستخدم خوارزمية إزالة التداخل اللوني لإنتاج قيمة لون وسطوع مُناسبة للبكسل. [ 5 ] كما يُقيّم مُعالج الصور الصورة بأكملها لتقدير التوزيع الصحيح للتباين . ومن خلال ضبط قيمة جاما (زيادة أو تقليل نطاق تباين درجات اللون المتوسطة في الصورة)، تُصبح التدرجات اللونية الدقيقة، كما في بشرة الإنسان أو زرقة السماء ، أكثر واقعية.
تقليل الضوضاء
التشويش ظاهرة موجودة في جميع الدوائر الإلكترونية . في التصوير الرقمي، يظهر تأثيره غالبًا على شكل بقع عشوائية ذات لون خاطئ بوضوح في منطقة ذات ألوان متجانسة. يزداد التشويش مع ارتفاع درجة الحرارة وزيادة مدة التعريض . عند اختيار إعدادات ISO عالية ، يتم تضخيم الإشارة الإلكترونية في مستشعر الصورة، مما يزيد في الوقت نفسه من مستوى التشويش، ويؤدي إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى التشويش . يحاول معالج الصور فصل التشويش عن معلومات الصورة وإزالته. قد يكون هذا تحديًا كبيرًا، إذ قد تحتوي الصورة على مناطق ذات نسيج دقيق، والتي قد تفقد بعضًا من وضوحها إذا تم التعامل معها كتشويش. [ 6 ]
تحسين وضوح الصورة
أثناء استيفاء قيم اللون والسطوع لكل بكسل، يتم تطبيق بعض تحسينات الحدة على الصورة لإزالة أي ضبابية قد تكون حدثت. وللحفاظ على إحساس العمق والوضوح والتفاصيل الدقيقة، يجب على معالج الصور تحسين حدة الحواف والخطوط الخارجية. ولذلك، يجب عليه اكتشاف الحواف بشكل صحيح وإعادة إنتاجها بسلاسة ودون مبالغة في الحدة. [ 7 ]
نماذج
يستخدم مستخدمو معالجات الصور منتجات قياسية في الصناعة، أو منتجات قياسية خاصة بالتطبيقات (ASSP)، أو حتى دوائر متكاملة خاصة بالتطبيقات (ASIC) تحمل أسماء تجارية: يُطلق على معالج كانون اسم DIGIC ، وعلى معالج نيكون اسم Expeed ، وعلى معالج أوليمبوس اسم TruePic، وعلى معالج باناسونيك اسم Venus Engine ، وعلى معالج سوني اسم Bionz . ومن المعروف أن بعضها يعتمد على معالجات الصور/الفيديو من فوجيتسو ميلبيوت ، وتكساس إنسترومنتس OMAP ، وباناسونيك MN103 ، وزوران كوتش، وألتيك ساني، وسانيو .
تُستخدم معالجات بنية ARM المزودة بمحركات معالجة الوسائط NEON SIMD (MPE) بشكل متكرر في الهواتف المحمولة .
أسماء العلامات التجارية للمعالجات
- ATI - Imageon (معالج رسومات مساعد يستخدم في العديد من الهواتف المحمولة المبكرة لتقديم معالجة إشارة صورة الكاميرا [ 8 ] )
- كانون - ديجيك (مبني على تكساس إنسترومنتس أوماب ) [ 9 ]
- محرك كاسيو - إكسيليم
- إبسون - إي دي آرت
- فوجي فيلم - معالج EXR III أو X Pro
- جوجل - بيكسل فيجوال كور [ 10 ]
- إتش تي سي - إيمج سينس
- إنتل - وحدة معالجة المعلومات [ 11 ]
- ميديا تك - إيماجيك
- مينولتا / كونيكا مينولتا - SUPHEED مع CxProcess
- لايكا - مايسترو (مبنية على فوجيتسو ميلبو ) [ 12 ]
- نيكون - إكسبيد (مبني على فوجيتسو ميلبوت ) [ 13 ]
- أوليمبوس - ترو بيك (مبني على باناسونيك MN103 /MN103S)
- أوبو - ماري سيليكون إكس
- باناسونيك - محرك فينوس (مبني على باناسونيك MN103 /MN103S)
- بنتاكس - برايم (محرك بنتاكس للصور الحقيقية) (إصدارات أحدث تعتمد على فوجيتسو ميلبيوت )
- كوالكوم - كوالكوم سبكترا (مبني على كوالكوم سنابدراجون )
- محرك ريكو - GR (GR الرقمي)، محرك التصوير السلس
- سامسونج - DRIMe (مبني على معالج سامسونج Exynos )
- محرك سانيو - بلاتينيوم
- سيجما - صحيح
- شارب - بروبيكس
- Socionext - عائلة Milbeaut من معالجات الصور - SC2000 (M-10V)، SC2002 (M-11S)
- سوني - بيونز
- سلسلة THine - THPمع مجموعة أدوات تطوير البرامج الثابتة المتوافقة لتطوير البرامج الثابتة
- يونيسوك - فيفيماجيك
سرعة
مع ازدياد عدد البكسلات في مستشعرات الصور، تزداد أهمية سرعة معالج الصور: فالمصورون لا يرغبون في انتظار معالج الصور حتى يُنهي عمله قبل مواصلة التصوير، بل إنهم لا يريدون حتى ملاحظة أي عملية معالجة تجري داخل الكاميرا. لذا، يجب تحسين معالجات الصور للتعامل مع كميات أكبر من البيانات في نفس الفترة الزمنية أو حتى في فترة زمنية أقصر.
برمجة
libcamera هي مكتبة برمجية تدعم استخدام معالجات إشارات الصور لالتقاط الصور.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ معالجة الإشارات والصور الرقمية
- ↑ أساسيات معالجة الصور الرقمية
- ↑ ميريجوت، آلان؛ بيتروسينو، ألفريدو (1 ديسمبر 2008). "المعالجة المتوازية لمعالجة الصور والفيديو: قضايا وتحديات" . الحوسبة المتوازية . 34 (12): 694-699 . doi : 10.1016/j.parco.2008.09.009 . ISSN 0167-8191 .
- ↑ بن أندروز (8 مايو 2025). "مستشعر الكاميرا لديك أعمى في الغالب، لكن هذا قد يتغير قريبًا" . عالم الكاميرات الرقمية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أكتوبر 2025 .
- ↑ تشانغ، لانلان (مارس 2006). "إزالة التداخل اللوني باستخدام مصفوفة مرشحات الألوان الهجينة لكبح التشوهات بفعالية" (ملف PDF) . مجلة التصوير الإلكتروني . 15 (1): 013003-1 – 013003-17 . رمز Bibcode : 2006JEI....15a3003C . doi : 10.1117/1.2183325 . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 29 ديسمبر 2009.
- ↑ فان، لينوي؛ تشانغ، فان؛ فان، هوي؛ تشانغ، كايمينغ (2019-07-08). "مراجعة موجزة لتقنيات إزالة التشويش من الصور" . الحوسبة المرئية للصناعة والطب الحيوي والفنون . 2 (1): 7. doi : 10.1186/s42492-019-0016-7 . ISSN 2524-4442 . PMC 7099553. PMID 32240414 .
- ↑ بليتزر، هربرت ل.؛ جاكوبيا، جاك (24 يناير 2002). التصوير الرقمي الجنائي والتصوير الفوتوغرافي . دار النشر الأكاديمية. رقم ISBN 978-0-12-106411-2.
- ↑ "المنتجات المحمولة" . 11 مارس 2006. مؤرشف من الأصل في 11 مارس 2006. تم الاطلاع عليه في 14 سبتمبر 2019 .
- ↑ نظرة داخلية على كاميرا كانون ريبل T4i الرقمية ذات العدسة الأحادية العاكسة (DSLR) - مؤرشفة بتاريخ 21 سبتمبر 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) - Chipworks
- ↑ أماديو، رون (17 أكتوبر 2017). "مفاجأة! يخفي هاتف Pixel 2 معالجًا مخصصًا من Google لمعالجة الصور" . Ars Technica . تاريخ الاسترجاع: 19 أكتوبر 2017 .
- ↑ "7.8. برنامج تشغيل نظام الإدخال لوحدة معالجة الصور Intel 6 (IPU6) - وثائق نواة لينكس" . docs.kernel.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2024 .
- ↑ حلول معالجة الصور من فوجيتسو مايكروإلكترونيكس ولايكا لكاميرات DSLR المتطورة (مؤرشفة بتاريخ 7 أكتوبر 2008 في أرشيف الإنترنت)
- ↑ ميلبو وإكسبيد، مؤرشفة بتاريخ ٢١ مايو ٢٠١٦ في أرشيف الإنترنت بواسطة ثوم
- معالجات الإشارات الرقمية
- معالجات الصور
- معدات التصوير الفوتوغرافي