CIS crosstalk简介

camera sensor crosstalk 简介

1. 4cell简介

现如今，4cell1芯片兼具了常态的高像素和暗态的高感光低噪声的表现，已成为目前手机摄像头的主力军。手机越做越紧凑需要模组和芯片尺寸越做越小，在尺寸一定的基础上，高像素和大像素，对于手机摄像头来说，一直是一对矛盾的存在。高像素所带来的高分辨率画质，和大像素带给暗态高感度低噪声的画质，两者都非常重要。为了两者兼得，4cell1芯片应运而生，也有称之为 “Tetra cell”、“Quad bayer”、“Fourcell”等，该芯片基于经典的Bayer阵列，将每一种颜色以4个pixel组合排列，成功让一款摄像头能在高像素和大像素间自由切换。

从原始的4cell1像素排布，还原成普通拜耳（Bayer）结构的过程，称之为Remosaic。
Remosaic通常分为软件和硬件两种方式。软件Remosaic，通过像素互换，或该像素与周围相关像素的联系，根据距离远近计算出一定的权重比例，作为该像素的信号值，通常软件Remosaic算法放在平台端集成。

目前，也有部分芯片，通过独立的ISP信号处理变换像素结构，每个感光单元又都能独立显示并且输出数据，可以拍摄出正常硬件直出的Bayer排布，无需额外软件插值。
当然二者从速度上来看相差甚远，硬件比软件的Remosaic在处理速度上会快很多，硬件Remosaic可以支持Full size Bayer预览，然而手机端是否要用full size去预览还需要综合考虑功耗等其他因素；软件Remosaic处理需要花费更长的时间，目前仅作为Full Size拍照时候使用。

细心的朋友可以发现左图的实拍图里，有许多锯齿状格子等伪色，主要原因是由于芯片本身硬件感光及Remosaic所造成的，为优化这种现象，“Crosstalk校准”闪亮登场。

2. Crosstalk校准，降低伪色干扰

4cell1的芯片像素，由于所处位置的不同，每个像素点的crosstalk不同导致感光能力有一定差别，通常需要引入Crosstalk校准来消除这种差异。

Crosstalk校准工具，通常将全图分成多个ROI方块，计算各像素通道的能量并确定其补偿数据，芯片再使用这些校准数据让原本不均匀状态的能量分布变得更为平衡。

Crosstalk校准补偿在实际图像上的反映主要是去除由于信号差别造成的格子，锯齿状等的色块干扰，这种干扰现象通常在拍摄单一色块的画面会表现得更为明显。比如下图分别是拍摄蓝天，拍摄黄色物体，Crosstalk校准前后的效果对比，校准前的色块干扰情况会更加明显。

4cell1芯片还会涉及到PD补偿，坏点补偿等其他的内容，而整个流程，通常需要先补偿PD点，再做Crosstalk校准，然后再Remosaic成为正常的Bayer去应用。针对软件的Remosaic，这其中所有的步骤，通常都封装在芯片厂商提供的一个算法库里面，手机端调用该算法库，去实现4cell1芯片，兼具常态时候的高分辨率和暗态时候的高感光度，然后你就可以美美地拍照了。

3.4cell1特有的3-HDR

HDR的实现方式有很多种，3-HDR’是4cell芯片特有的HDR，给每种颜色group配置高中低三种曝光，以实现不同的亮度，最后合成HDR图片。
不同于普通HDR技术，3-HDR实时分级曝光技术实则就是让组成1个大像素的4个基础像素能够实时采集不同的曝光信息，并且同步将这些信息一次处理实现硬件实时分级曝光，不仅前面主体和背景都清晰，而且还能做到预览效果与实际成像完全一致，真正做到所见即所得。

4.简述crosstalk产生的主要原因**

                      ![Crosstalk产生的三种原因](https://img-blog.csdnimg.cn/20210527201814357.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxODk3MzUy,size_16,color_FFFFFF,t_70)

5.引起xtalk的根本因素哪些？

     1.spectral xtalk: color filter的带通带宽宽的话会增大频谱干扰。但是频谱干扰不可避免。2.electronic xtalk: 和电荷井的容限有关，电荷井越深，容限高，但是过高就会引起spacial xtalk。

三星的Isocell技术在像素之间引入绝缘层减少了此串扰。
3.spacial xtalk：随着单位面积像素数的增加，特别是现在4800万以上的sensor，像素之间的间距太小，又没有隔离层的情况下，sensor边缘像素spacial xtalk会加剧。

6.如何消除Xtalk

 1. 从上面的根本原因入手，从硬件上去改善。2. 软件去矫正。

7.如何用软件矫正Crosstalk

  用tongmap方法也就是csc/ccm(注意这里是color space correct ,而不是color shading   correct)。