小白入门isp之AE

AE,自动曝光。isp里面调整图像亮度的模块，就是让画面达到人眼观看合适的亮度。当然，不同应用场景，可以对AE的要求有不一样。
主要两个模块组成AE，一个是AE统计模块，这部分通常是硬件模块，需要强大的算力，吐出亮度直方图，亮度区域统计值，当前亮度，环境亮度。二是AE算法模块，即我们需要调试的模块，这部分的参数由isp调试传入，依据前面的AE统计值进行运算后决定AE行为。如果需要进行AE收敛，则设置sensor内部shutter 和gain 或者ISP gain。工作原理如图：

一些参数说明：
曝光权重，即图中用来计算当前亮度的区域权重比。通常在中心权重，即中间的系数强于四周，这样遇到中心强光的时候就能收敛的更好。白天室外有时也会将天空的比重调低，这样可以优化一半天一半地的逆光场景下半部分偏暗的问题。同时手机上会结合人脸识别去控制权重，让人脸始终保持在合适的亮度。可以用中心点权重来看清楚夜视下开着大灯的车牌等等。
曝光策略，即选择强光抑制还是背光补偿，这样就会优先考虑去保证暗处的亮度或者暗处的亮度。
目标亮度AE target，即设置需求的目标亮度，通常会跟着环境亮度bv设置对应的值。
容忍度，即设置的AE target可能是一个范围，比如40 ±5，这样保证AE不会频繁的收敛而带来亮度变化的不适感，但是注意这个值也不要设置的太大，这样容易造成AE不灵敏。
收敛速度（影响收敛步长，步长就不单独说明了），正常觉得这个值设置的越大，收敛越快，没错，确实，但是容易出现过冲现象，就比如从350 到 400，从暗态收敛到亮态，由于收敛速度太快，步长太长，收敛过程为 350 ->450->400，这样画面就会感觉明显的亮一下。这个值不宜过大，不宜过小，但是可以根据使用情况去设置，比如需要很快的收敛速度去看车牌，还是可以设置比较大，但是牺牲舒适感。
AE route，也可以叫AE table，就是决定曝光时间，sensor gain，isp gain，3者生效优先的策略。通常安防是优先曝光再优先sensorgain ，最后是isp gain
shutter（ns） sensorgain totalgain
1 30000 1X 1X
2 50000 1X 1X
3 50000 2X 2X
4 100000 2X 2X
5 100000 8X 8X
6 100000 8X 16X
如上，注意shutter即曝光时间可能会影响到帧率哦，totalgain = sensorgain * ispgain。这里开始1到2，即补充亮度用shutter；2到3，shutter不动，使用sensor gain，且要保证最大fps为20fps，不然最大shutter是到不了50ms；3到4，使用shutter（fps需要降到10fps），gain使用senorgain不使用ispgain；4到5，使用sensorgain；5到6，使用ispgain。注意，每次变化只设置一种参数，不然达不到控制的效果。

最后，就是AE模块计算出合适的shutter和gain 通过驱动接口，下到sensor寄存器中就生效了。

注意，一般会选择AE生效帧，这个没设置好可能会导致收敛过程闪烁。

这个模块有一个很常见的现象，工频干扰，即水波纹。网上很多资料，我偷懒上张图就好了吧。