Allion Labs / Abel Hsu
身处数字化时代，从笔记本电脑、智能型手机、智能家电、行车纪录器等等各式3C设备几乎都备有镜头，以现今消费者需求来看，无论是相机成像或是影像分析，其共通需求皆为需要高质量、高解析的影像。针对其影像需求，如何用标准化的量化分析相关产品的影像质量也就更加重要。
影像质量把关就靠它 ―「Image Quality Test」
Image Quality(IQ)测试主要分成两个面向：一个是控制环境并数据化后的客观分析，另外一个是实际拍摄后依照主观喜好做出评价的数据，而以下将介绍客观分析面向所涵盖的项目和设备。
IQ实验室
- 暗房： 能完全降低外部亮度干扰的环境，通常背景材质部分可采Neutral Gray (18%中性灰) 涂料，或是全黑低反布景材质来做环境布景。
测试仪器
- 测光表： 能准确量测环境光源亮度和色温（如下图）
要如何解读上面显示的数据呢? 上面有一组数字为环境亮度，仪表读出来的数字为1002代表的就是环境光为1002Lux，而下面一行数字代表的是色温的K值，读出来的数字为6547K，即为色温常见的D65光源。
灯具
- 投射式灯具：需要均匀投射光源并降低阴影，可以均匀的将光投射在图卡之上，透过控制色温与亮度，来达到测试的准确度
- 透射式灯具：可以使用透射式图卡，类似像幻灯片般，需要透射光源来使图卡发光来量测状态。
图卡
- 分辨率(MTF)图卡： 使用标准ISO12233、SFR或ESFR等标准测试反射图卡
- 色彩(color)测试图卡： 常见使用24色标准测试图卡
- 噪声(noise)图卡
- 动态范围(dynamic range)图卡
什么是MIPI Interface？
本次实测主角为使用影像传输接口规范的MIPI Camera，而什么是MIPI Interface呢？
MIPI Interface全名为Mobile Industry Processor Interface(移动产业处理器界面)，是为了移动应用处理器所发展的开放标准，由MIPI联盟所发展。MIPI联盟是一个开放的会员组织，主要由四间公司，分别是美国德州仪器(TI)，意法半导体(ST)，英国的ARM公司和芬兰的诺基亚(Nokia)于2003年共同成立，所有移动产业相关的公司皆有资格入会，无论是半导体制造商，设备制造商，软件制造商都可加入。
MIPI联盟旨在推进移动应用处理器接口的标准化，针对不同组合提供了适合且全面的规范组合，MIPI联盟中有负责不同方面的工作组(Work Groups)，例如Camera、Display、DigRF等等工作组，各自负责不同的规范。例如Camera工作组负责相关的影像传输接口(Camera Serial Interface, CSI)规范，Display工作组则是担任显示串行接口(Display Serial Interface, DSI)的规范等。
实测对象MIPI Interface Camera概要
传统移动设备上面的Camera都是透过USB接口连接，而MIPI interface camera则是透过MIPI中的CSI规范连接至SoC，相较于USB接口，采用MIPI接口有以下优点：
- MIPI广泛应用在行动设备上
- 可提供更宽的带宽
- 耗电量相对较低
- 移动装置通用的接口协议
- 支持多核心处理器，使用处理器的资源需求较少
当然也有一些缺点：
- MIPI线材长度限制为30mm，相对USB线材较短
- 若使用USB接口可即插即用(PnP)，但是MIPI不支持此功能
- 制造成本相较USB高
不过若对影像质量有较高需求的话，透过拥有较高带宽的MIPI便可以传输更高的分辨率和高质量的内容，例如使用MIPI接口的camera，以1080P到8K甚至更高带宽的影像传输来说，整体可达到以下效果：
- 更佳的对比
- 更佳的色彩效果
- 更佳的影像细节
- 更佳的噪声抑制
实测MIPI Interface Camera
以下我们将从Image Quality测试里挑选几个关键项目来进行效能测试。
1.分辨率(MTF)
第一项挑选的是最攸关画质好坏的项目-分辨率，用来辨别分辨率优劣的量化数值指标为MTF50，测试方式透过标准分辨率图卡加上控制亮度色温来拍摄图卡并分析，而分辨率测项中包含分辨率(MTF)及锐化(Over sharpening)。
测试区域在拍摄区域中挑选38个不同区域，分别涵盖中央(center)和边缘(corner)的显示区域，如下图。
分辨率(MTF)：常见数值求MTF50数值需要超过30以上，0.30这个值是打印高质量的照片的一个解析标准量化，从实测结果可知这个camera模块除了边缘有下降之外都能超过0.3这个数据。
锐化(Over sharpening)：一般来说数值要控制在20%内，超过20%的话画面实际影像会产生明显毛边的现象。
透过放大实测照来看，和实测数据一致，超过20%的部分出现较为明显的毛边，而提高MTF和控制Over sharpening都是IQ在分辨率部分需要特别留意的两个重点。
2.色彩
第二项挑选的是色彩部分，饱和的色彩加上能提供给使用者照片喜好的感受：
软件分析24色图卡：
色饱和色误差：饱和值通常越大较佳，但一般会希望控制在130%以内，过高的饱和值反而会让使用者感受到照片过浓的感受，而色误差则是越小越好。
透过放大实测照来看，也呈现和实测出的结果一致，紫色和红色部分显现明显的饱和，也影响色误差数值和饱和值。
那USB接口产品的表现呢？
接下来我们在相同环境下也实测了类似规格的USB接口产品：
分辨率(MTF)：
锐化(Over sharpening)：
色饱和色误差：
实测数据比较
本文单就三个关键因素来解析MIPI Camera跟USB Camera两者之间的差异。
第一点针对MTF分析，MIPI Camera影像的中央分辨率平均有0.43，而锐利度数值平均约39%，而USB Camera影像的MTF平均有0.65，但相对的锐利度达到46%，一般会呈现这个数值表示MTF数值很可能是被锐利度所拉高，相对的毛边现象会较为严重。
色彩部分也和数值分析的一样，两者饱和度都相当高，但USB的各个色块之色误差相比MIPI Camera之下较高，在色彩表现中如何控制色彩饱和色误差让使用者能感受到浓度够的色彩但是也有精准的色误差是IQ中相当重要的一个环节。
结论
百佳泰在MIPI测试领域已有丰富的经验，除了Camera项目，也有提供MIPI D-PHY等电气讯号检测分析，相关信息可以参考此文章。
延伸阅读：浅谈移动产业处理器接口 – MIPI规格和测试与案例分享
百佳泰影像质量顾问团队，已建置专业设备环境来验证产品的Image quality，藉由量测下列项目，确保您的产品效能：
- 分辨率(MTF Resolution)
- 锐利度(Sharpening)
- 空间噪音(Spatial Noise Level)
- 色彩误差(Color Accuracy)
- 色彩饱和度(Color Saturation)
- 白平衡(White Balance)
- 细节保留(Texture Fidelity)
- 动态范围(Dynamic Range)
- 曝光精准(Exposure Accuracy)
- 镜头均匀度(Lens shading)
- 可视范围(Field of View)
- 镜头形变(Lens Distortion)
针对笔电内建相机、网络摄影机、行车纪录器等产品，可执行上列测项，搭配灯箱、投射式灯具、透射式灯箱等不同灯具，再加上各项目之标准测试图卡，依照客户需求执行Image Quality测试。
百佳泰从MIPI电气讯号到成品效能验证都可以完整提供服务组合，提供不同阶段的厂商不同需求的服务，如有任何需求，欢迎填写窗口联系我们，百佳泰将为您打造专属测试服务！
