1.黑电平简介
黑电平（Black Level），也称作：Optical Black，很多人也称呼为OB，指的是光学暗区矫正，也就是黑色的最低点，指在经过一定校准的显示装置上，没有一行光亮输出的视频信号电平。定义图像数据为0时对应的信号电平。也可以比喻我们平时在称量物品的之前的较0处理。
因为sensor本身存在暗电流，导致在没有外部光线照射的时候，也有一定的输出电压。最终sensor的输出需要减去这个数值。
一般我们知道，sensor上会预留了一些完全没有曝光的像素，在上下两端都有一些未曝光的像素行，通过读取这些像素值的大小，可以实时得到optical black level，因此，一般在从sensor厂商那边的说法更称呼为OB，此时sensor的输出RAW = sensor input – optical black level，每个sensor都有OB区域，CCD sensor初期成像效果较差，它会把top OB 和 side OB暴露给isp使用，这样isp可以自己估算不同区域得到不同的black level值，再分别处理。
然而ob并不能真实的反映黑电平的值，因为尽管这些black lines已经充分考虑到了不同column的OB不同，但因为在sensor边缘的black lines会受到PCB layout、电源纹波、模组结构设计等等因素的影响，故此时OB扣除的还是可能不准确，有的sensor厂商可能不会使用这个方法，因此目前很少有ISP或sensor去使用ob区域进行计算，每家都会使用sensor内部的isp根据自家设计的算法去动态实时计算optical black level值，然后在sensor输出的时候把它去掉。
由于考虑到sensor输出的信噪比，故一般sensor输出数据时又会垫上一个基底pedestal，那就是此时sensor的RAW = sensor input – optical black level + pedestal。对于芯片处理来说，一般拿到的就是这个数据，此时需要在ISP处理流程的起始部分减去这个基底。在ISP内部一般叫做BLC，即Black Level Correct黑电平校正。
关于增加pedestal 基底可以增加输出信噪比的缘由：
- CMOS传感器采集的信息经过一系列转换生成原始RAW格式数据。以8bit数据为例，单个pixel的有效值是0~255，但是实际AD芯片（模数转换芯片）的精度可能无法将电压值很小的一部分转换出来，因此，sensor厂家一般会在AD的输入之前加上一个固定的pedestal，使输出的pixel value在16（每家不同）~255之间，目的是为了让暗部的细节完全保留，当然同时也会损失一些亮部细节，加了基底，高光的信号会有溢出现象，但对于图像来说，但考虑到人眼对于画面暗处更敏感，我们的关注度更倾向于暗部区域，ISP后面会有很多增益模块（LSC、AWB、Gamma等），因此亮区的一点点损失是可以接受的。
- 因为针对暗部区域，我们有了基底，可以更好的配合raw降噪算法，一般的raw域降噪算法都是双边滤波器，在高通平台上是ABF模块，有了基底，才能更好的计算和过滤暗区的噪声，提高信噪比。
综上，黑电平校正可能是做过两遍的，第一遍做在了sensor内部，第二遍做在了芯片ISP处理的开始。
2.black level的分析
因为pedestal基底是固定增加在sensor输出上的，变化波动的是OB的值，因此我们分析研究的是Sensor Analog gain和温度对OB的影响，不同的Sensor Analog gain，对OB的影响：
从不同的AG可以明显的观察到OB的分布不同
随着AG的增加，尤其是高倍gain，对于整幅画面中没有明显的亮区暗区变化的，其分布还是比较集中的，但是针对一副画面中既有亮区，又有暗区部分的时候，OB的平均值可能没变，但是其波动肯定会变大，尤其是暗区，是因为AG的增加，导致噪声的影响变大，所以OB的波动变大，这个时候sensor内部就不可能会增加ob均值去扣除，但是目前来看，各家sensor在扣除OB上，应该是均值扣除法，会导致暗部区域有偏色现象，而且是偏紫的，原因是因为OB的波动（方差）加大，如果再按照OB的均值扣除，那么就可能会有较多的残余，且RGB分量明显不平衡，后又受白平衡（Rgain、Bgain）的影响，故画面暗处会偏紫。
为什么暗处会偏紫？
由于画面暗，所以一般都会使用高gain值，那么暗区的方差大了，但是均值没什么变化，所以对于Rgain和Bgain的影响不大，导致最终方差大引起的比较高的噪声，会被Rgain和Bgain过度放大，也就导致了最终的颜色会偏向紫色（去看下色环，简单了解下加色法和减色法就行了）。
不同的温度，对OB的影响：
随着环境温度的变高，其OB的偏移也在加大，在去除OB的时候要考虑温度的影响，这个时候就要考研各家senosr的设计，工艺，算法上能力的时候了；同样道理，不考虑温度，其波动很大，RGB分布不均，也会导致偏色；
sensor端如何做OB ？实际上还是把top OB 和 side OB暴露给sensor内部isp使用，这样sensor内部isp可以估算图像不同区域的black level值，再分别处理。
现在的cmos sensor内部的blc算法实际上也是利用了top OB和side OB，top 和side 表示sensor不同位置的Optical Black pixels(被遮掩了，无光照)
内部的BLC算法有没有根据温度的不同扣除ob不同，这个得看各家算法了。
3.black level算法设计
Black level correction基本上都在ISP来做，去掉那个pedestal基底即可；
BLC各个通道均需要校正，目前比较常用的方法有：
- 中值
- 全局均值（几乎各家常用做法）
- 局部均值
- 自定义
高通平台在Chromatix7上关于black level设计有三个地方：
Pedestal、Linearization、BLS（Black Level Subtraction），
而这个Linearization模块，是有扣除black level的功能，因此Pedestal模块就不用了，而BLS是Black Level Subtraction的简称，功能就是再次去掉一次black level，比较简单，其参数参数就在Linearization模块中使能并设置一个值就可以；
由于sensor的pedestal是固定的值，目前的ISP设计，都是采用去除全局均值的做法，当然会根据不同的校准采样，扣除的值根据不同的gain会不同，
若ISP多扣一点OB，一是会导致awb在暗区偏绿，二是会导致噪声形态被破坏；
若ISP分通道扣除OB，会导致不同的色温下，偏色情况不同；
以上，在高通的ISP pipeline，可以在两个地方去除black level值，
一是在black level correction地方，二是abf后的bls部分，前者会整体清晰度好，因为raw域降噪程度少，后者整体噪声更好，因为满足raw域降噪算法，降噪更多；
当前在高通平台上的解决思路是，在ABF中，我们前期在black level中少去扣除一点基底，留一些给ABF，因为会根据不同的噪声分布，做双边滤波器，可以优化这种暗区RGB分布不均的情况，进而减少偏色现象，其后再在BLS模块中把剩下的基底再扣除掉。
4.black level参数的校准和region区分
高通平台是在Linearization模块去做校准pedestal值，是14bit的数值，如果不打开BLS，那么Linearization Values会显示所有的值，打开BLS会进行分配；
这里的校准建议使用sensor推荐的值，一般来说都是10bit 64,其Linearization模块的14bit是1024，
打开BLS的话，Linearization是64，BLS是960；
有关black level的校准，一般来说是验证不同的ISO或者强制设置不同的最大gain（通过修改ae table），拍摄全黑环境下，照片的RGrGbB四通的value值的一致性问题；
原因：sensor在不同的ISO下black level都应该一样，或者波动不大最好；但是由于各家sensor设计和工厂工艺差异，每家或者每款sensor的black level都会不一样；一般ob差异（最大减去最小）在超过±0.5（8bit）都会觉得偏差比较大；另外，逻辑电路可能会sensor感光区的某个部位，也会导致sensor的black level值不平；
方法：在gain：1x，2x，4x，8x，16x，32x，64x（计划值），拍raw，使用高通的chromatix计算分析其raw的black level值；
注：这里个人认为，校准的目的是看其模组设计和sensor输出的black level是否稳定可靠，如果四通道差异较大，在高通的这三个模块中，都是可以根据不同的region做不同的设置，region的设置也建议按照上述的gain进行区分；
有个尝试：在户外的region，4x以下，不建议开启BLS，可以尽可能保证清晰度优先；在4x以上再开启BLS，控制噪声。
5.black level测试验证
一般最简单的测试是拍各个锁定的gain下，全黑遮住镜头的JPG照片，看下其数值是否为0；一般在0~4范围内，BLC校准的都还可以；另外在实际场景中，需要去拍摄弱光下、画面有亮区暗区的情况，有没有明显偏色现象。
