Un procesador de imágenes , también conocido como motor de procesamiento de imágenes , unidad de procesamiento de imágenes ( IPU ) o procesador de señales de imágenes ( ISP ), es un tipo de procesador de medios o procesador de señales digitales (DSP) especializado que se utiliza para el procesamiento de imágenes , en cámaras digitales o otros dispositivos. [1] [2] Los procesadores de imágenes a menudo emplean computación paralela incluso con tecnologías SIMD o MIMD para aumentar la velocidad y la eficiencia. El motor de procesamiento de imágenes digitales puede realizar una variedad de tareas. Para aumentar la integración del sistema en dispositivos integrados, a menudo se trata de un sistema en un chip con arquitectura de procesador multinúcleo .
Los fotodiodos empleados en un sensor de imagen son daltónicos por naturaleza: sólo pueden registrar tonos de gris. Para dar color a la imagen, se cubren con diferentes filtros de color: rojo, verde y azul ( RGB ), según el patrón designado por el filtro Bayer , que lleva el nombre de su inventor. Como cada fotodiodo registra la información de color de exactamente un píxel de la imagen, sin un procesador de imágenes habría un píxel verde al lado de cada píxel rojo y azul. (En realidad, con la mayoría de los sensores hay dos diodos verdes para cada diodo azul y rojo).
Este proceso, sin embargo, es bastante complejo e implica varias operaciones diferentes. Su calidad depende en gran medida de la eficacia de los algoritmos aplicados a los datos brutos procedentes del sensor. Los datos manipulados matemáticamente se convierten en el archivo fotográfico grabado.
Como se indicó anteriormente, el procesador de imágenes evalúa los datos de color y brillo de un píxel determinado, los compara con los datos de los píxeles vecinos y luego utiliza un algoritmo de demostración para producir un valor de color y brillo apropiado para el píxel. El procesador de imágenes también evalúa la imagen completa para adivinar la distribución correcta del contraste. Al ajustar el valor gamma (aumentando o disminuyendo el rango de contraste de los tonos medios de una imagen), las gradaciones tonales sutiles, como en la piel humana o el azul del cielo, se vuelven mucho más realistas.
El ruido es un fenómeno que se encuentra en cualquier circuito electrónico. En la fotografía digital, su efecto suele ser visible como manchas aleatorias de un color obviamente incorrecto en un área que de otro modo tendría un color uniforme. El ruido aumenta con la temperatura y los tiempos de exposición. Cuando se eligen ajustes ISO más altos, la señal electrónica en el sensor de imagen se amplifica, lo que al mismo tiempo aumenta el nivel de ruido, lo que lleva a una relación señal-ruido más baja . El procesador de imágenes intenta separar el ruido de la información de la imagen y eliminarlo. Esto puede ser todo un desafío, ya que la imagen puede contener áreas con texturas finas que, si se tratan como ruido, pueden perder parte de su definición.
A medida que se interpolan los valores de color y brillo de cada píxel, se aplica cierta nitidez de la imagen para igualar cualquier borrosidad que se haya producido. Para preservar la impresión de profundidad, claridad y detalles finos, el procesador de imágenes debe afinar los bordes y los contornos. Por lo tanto, debe detectar correctamente los bordes y reproducirlos suavemente y sin afilarlos demasiado.
Los usuarios de procesadores de imágenes utilizan productos estándar de la industria, productos estándar de aplicaciones específicas (ASSP) o incluso circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC) con nombres comerciales: el de Canon se llama DIGIC , el Expeed de Nikon , el TruePic de Olympus, el Venus Engine de Panasonic y el Bionz de Sony . Se sabe que algunos están basados en los procesadores de imagen/vídeo Fujitsu Milbeaut , Texas Instruments OMAP , Panasonic MN103 , Zoran Coach, Altek Sunny o Sanyo .
Los procesadores de arquitectura ARM con sus motores de procesamiento de medios (MPE) NEON SIMD se utilizan a menudo en teléfonos móviles .
Con el número cada vez mayor de píxeles en los sensores de imagen, la velocidad del procesador de imagen se vuelve más crítica: los fotógrafos no quieren esperar a que el procesador de imagen de la cámara complete su trabajo para poder seguir disparando; ni siquiera quieren darse cuenta. Se está realizando algún procesamiento dentro de la cámara. Por lo tanto, los procesadores de imágenes deben optimizarse para hacer frente a más datos en el mismo período de tiempo o incluso en un período más corto.
libcamera es una biblioteca de software que admite el uso de procesadores de señales de imágenes para la captura de imágenes.