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GOWIN ISP (Image Signal Processor)

GOWINは現在、イメージ シグナル プロセッサ(ISP)パイプラインとAE/AWBコプロセッサを提供しています。これらは、イメージ センサーによって生成された生のBayer入力ストリームを受け入れ、表示または認識の目的で画質が向上したRGBストリームを出力します。ISPは、Bayer形式のピクセル データを取得し、統計とヒストグラム エンジンに蓄積されたデータに基づいてCFA、CCM、ガンマ補正モジュール、およびAEAWBモジュールを利用して調整し、色と明るさのバランスが取れた鮮明な画像を提供します。

 

 

GOWINのISP IPとGOWINのIP Core Generator内の他のIPを組み合わせることにより、新規および既存のビデオおよびイメージング製品用の完全なシステム オン チップ(SoC)を開発できます。

 

 

特徴

  • 4つのセンサー アライメント方法(BGGR、GBRG、GRBG、RGGB)、および2つの画像データ幅(8ビットと10ビット)をサポート。
  • さまざまな画像解像度(VGA、720p、1080p、2K、4K)をサポート。
  • 4つの独立したISPサブブロック。
    • AEAWBモジュールは、オート ホワイト バランスと自動露出の調整を実現。
    • CFAモジュールは、Bayer画像形式をRGB画像形式に変換。
    • CCMモジュールは、色補正を実現。
    • GAMMAモジュールは、画像のグレー値の非線形調整を実現。

 

 

ISPパイプライン - リソース使用率

Module Name

Register

LUT

ALU

DSP

BSRAM

SSRAM

CFA

597

570

693

0

6

0

CCM

578

56

0

6

0

0

GAMMA

76

22

0

0

1

0

AEAWB

1238

1153

748

6

3

4

GOWINのISPソリューションは、一連の画像処理パイプラインIPと、パイプラインをリアル タイムで監視および制御するコプロセッサーで構成されています。ISPパイプラインIPは、4つの主要モジュールで構成されています。

 


CFA (Color Filter Array) Debayer IP

CFA (Color Filter Array)は、隣接するピクセルを補間して3コンポーネントのRGB出力を提供するDebayerです。GOWINのCFAは5x5補間を使用します。

 

 

CCM (Color Correction Matrix) IP

CCM(Color Correction Matrix)は、各カラー コンポーネントのゲイン係数とオフセット係数を提供することにより着信画像データを調整して各カラー コンポーネントのデジタル値の範囲を最大化するとともに、一方のカラー コンポーネントが他方に与える影響を取り除きます。これは、イメージ センサーの色を校正する方法を提供します。

 

 

Gamma Correction IP

Gamma Correction(ガンマ補正)は、ディスプレイ出力の非線形特性を補正する方法と、イメージング ストリームのコントラストを調整する方法を提供します。

 

 

AEAWB (Auto Exposure and Auto White Balance) IP

AE(Auto Exposure、自動露出)は、表示時に画像が暗すぎたり明るすぎたりしないように、画像の輝度または明るさを調整します。
AWB(Auto White Balance、オート ホワイト バランス)は、輝度または明るさの範囲全体で同じ値の白色を維持するようにカラー コンポーネントを調整します。このようにして、色はすべての輝度と露出で同じように見えます。自動露出とオート ホワイト バランスは、ヒストグラムまたは平均輝度サブモジュールを使用して、画像フレーム全体のカラー コンポーネント値を取得します。これは、レジスタ マップを介してARM Cortex-Mなどのコプロセッサによって読み出されます。次に、コプロセッサは、Gray Worldなどのアルゴリズムを使用してイメージング ストリームの係数値を調整し、輝度を調整して色の分散を補正します。

 

GOWINのISP IPは、DK-START-GW2A55開発キットの完全なISPリファレンス デザインおよびFPGAプロジェクトと組み合わせて提供されます。この設計には、シリアル イメージ センサーをインターフェースして画像データをデパケット化するMIPI CSI-2インターフェースと、後処理用のフレームを保存してフレームを調整するフレーム バッファーおよびDDR3メモリ インターフェースと、イメージ センサーの構成を初期化および調整するI2CコントローラおよびPROMと、ならびに画像ストリームのアクティブな視野を取得する画像トリミングなど、ISP IPと組み合わせて使用されることが多いいくつかの追加モジュールが含まれています。また、画像処理パイプラインを監視および制御するためのARM Cortex-M1コプロセッサーも備わっています。

 

 

 

カメラおよびイメージングSoCリファレンス デザイン - リソース使用率

Module Name

Register

LUT

ALU

DSP

BSRAM

SSRAM

PLL

OV5647 Initialization

225

462

31

0

0

0

0

MIPI CSI-2 Interface

448

444

41

0

1

17

0

FOV Cropping

42

60

0

0

0

0

0

ISP Pipeline

2722

2013

1441

12

10

16

0

Video Frame Buffer

346

684

86

0

8

0

0

DDR3 Memory Interface

1729

1399

61

0

8

70

0

Scaler

892

623

68

0

18

4

0

Other

119

119

4

0

0

0

3

M1

2490

5694

162

3

64

20

0

Total

9165

11636

1894

13

109

131

3

 

Image Signal Processor (ISP) Demo and Explanation Video: Click here

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User Manual ISP ISPシステム ユーザーガイド ダウンロード