media: v4l: Add Intel IPU3 meta buffer formats
authorYong Zhi <yong.zhi@intel.com>
Fri, 7 Dec 2018 01:03:40 +0000 (20:03 -0500)
committerMauro Carvalho Chehab <mchehab+samsung@kernel.org>
Mon, 17 Dec 2018 20:03:52 +0000 (15:03 -0500)
Add IPU3-specific meta formats for processing parameters and
3A statistics.

  V4L2_META_FMT_IPU3_PARAMS
  V4L2_META_FMT_IPU3_STAT_3A

Signed-off-by: Yong Zhi <yong.zhi@intel.com>
Signed-off-by: Sakari Ailus <sakari.ailus@linux.intel.com>
Signed-off-by: Mauro Carvalho Chehab <mchehab+samsung@kernel.org>
Documentation/media/uapi/v4l/meta-formats.rst
Documentation/media/uapi/v4l/pixfmt-meta-intel-ipu3.rst [new file with mode: 0644]

index 438bd24..5f956fa 100644 (file)
@@ -19,6 +19,7 @@ These formats are used for the :ref:`metadata` interface only.
 .. toctree::
     :maxdepth: 1
 
+    pixfmt-meta-intel-ipu3
     pixfmt-meta-d4xx
     pixfmt-meta-uvc
     pixfmt-meta-vsp1-hgo
diff --git a/Documentation/media/uapi/v4l/pixfmt-meta-intel-ipu3.rst b/Documentation/media/uapi/v4l/pixfmt-meta-intel-ipu3.rst
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8cd30ff
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,178 @@
+.. -*- coding: utf-8; mode: rst -*-
+
+.. _v4l2-meta-fmt-params:
+.. _v4l2-meta-fmt-stat-3a:
+
+******************************************************************
+V4L2_META_FMT_IPU3_PARAMS ('ip3p'), V4L2_META_FMT_IPU3_3A ('ip3s')
+******************************************************************
+
+.. c:type:: ipu3_uapi_stats_3a
+
+3A statistics
+=============
+
+For IPU3 ImgU, the 3A statistics accelerators collect different statistics over
+an input bayer frame. Those statistics, defined in data struct :c:type:`ipu3_uapi_stats_3a`,
+are obtained from "ipu3-imgu 3a stat" metadata capture video node, which are then
+passed to user space for statistics analysis using :c:type:`v4l2_meta_format` interface.
+
+The statistics collected are AWB (Auto-white balance) RGBS (Red, Green, Blue and
+Saturation measure) cells, AWB filter response, AF (Auto-focus) filter response,
+and AE (Auto-exposure) histogram.
+
+struct :c:type:`ipu3_uapi_4a_config` saves configurable parameters for all above.
+
+.. code-block:: c
+
+       struct ipu3_uapi_stats_3a {
+               struct ipu3_uapi_awb_raw_buffer awb_raw_buffer;
+               struct ipu3_uapi_ae_raw_buffer_aligned ae_raw_buffer[IPU3_UAPI_MAX_STRIPES];
+               struct ipu3_uapi_af_raw_buffer af_raw_buffer;
+               struct ipu3_uapi_awb_fr_raw_buffer awb_fr_raw_buffer;
+               struct ipu3_uapi_4a_config stats_4a_config;
+               __u32 ae_join_buffers;
+               __u8 padding[28];
+               struct ipu3_uapi_stats_3a_bubble_info_per_stripe stats_3a_bubble_per_stripe;
+               struct ipu3_uapi_ff_status stats_3a_status;
+       };
+
+.. c:type:: ipu3_uapi_params
+
+Pipeline parameters
+===================
+
+IPU3 pipeline has a number of image processing stages, each of which takes a
+set of parameters as input. The major stages of pipelines are shown here:
+
+Raw pixels -> Bayer Downscaling -> Optical Black Correction ->
+
+Linearization -> Lens Shading Correction -> White Balance / Exposure /
+
+Focus Apply -> Bayer Noise Reduction -> ANR -> Demosaicing -> Color
+
+Correction Matrix -> Gamma correction -> Color Space Conversion ->
+
+Chroma Down Scaling -> Chromatic Noise Reduction -> Total Color
+
+Correction -> XNR3 -> TNR -> DDR
+
+The table below presents a description of the above algorithms.
+
+======================== =======================================================
+Name                    Description
+======================== =======================================================
+Optical Black Correction Optical Black Correction block subtracts a pre-defined
+                        value from the respective pixel values to obtain better
+                        image quality.
+                        Defined in :c:type:`ipu3_uapi_obgrid_param`.
+Linearization           This algo block uses linearization parameters to
+                        address non-linearity sensor effects. The Lookup table
+                        table is defined in
+                        :c:type:`ipu3_uapi_isp_lin_vmem_params`.
+SHD                     Lens shading correction is used to correct spatial
+                        non-uniformity of the pixel response due to optical
+                        lens shading. This is done by applying a different gain
+                        for each pixel. The gain, black level etc are
+                        configured in :c:type:`ipu3_uapi_shd_config_static`.
+BNR                     Bayer noise reduction block removes image noise by
+                        applying a bilateral filter.
+                        See :c:type:`ipu3_uapi_bnr_static_config` for details.
+ANR                     Advanced Noise Reduction is a block based algorithm
+                        that performs noise reduction in the Bayer domain. The
+                        convolution matrix etc can be found in
+                        :c:type:`ipu3_uapi_anr_config`.
+Demosaicing             Demosaicing converts raw sensor data in Bayer format
+                        into RGB (Red, Green, Blue) presentation. Then add
+                        outputs of estimation of Y channel for following stream
+                        processing by Firmware. The struct is defined as
+                        :c:type:`ipu3_uapi_dm_config`. (TODO)
+Color Correction        Color Correction algo transforms sensor specific color
+                        space to the standard "sRGB" color space. This is done
+                        by applying 3x3 matrix defined in
+                        :c:type:`ipu3_uapi_ccm_mat_config`.
+Gamma correction        Gamma correction :c:type:`ipu3_uapi_gamma_config` is a
+                        basic non-linear tone mapping correction that is
+                        applied per pixel for each pixel component.
+CSC                     Color space conversion transforms each pixel from the
+                        RGB primary presentation to YUV (Y: brightness,
+                        UV: Luminance) presentation. This is done by applying
+                        a 3x3 matrix defined in
+                        :c:type:`ipu3_uapi_csc_mat_config`
+CDS                     Chroma down sampling
+                        After the CSC is performed, the Chroma Down Sampling
+                        is applied for a UV plane down sampling by a factor
+                        of 2 in each direction for YUV 4:2:0 using a 4x2
+                        configurable filter :c:type:`ipu3_uapi_cds_params`.
+CHNR                    Chroma noise reduction
+                        This block processes only the chrominance pixels and
+                        performs noise reduction by cleaning the high
+                        frequency noise.
+                        See struct :c:type:`ipu3_uapi_yuvp1_chnr_config`.
+TCC                     Total color correction as defined in struct
+                        :c:type:`ipu3_uapi_yuvp2_tcc_static_config`.
+XNR3                    eXtreme Noise Reduction V3 is the third revision of
+                        noise reduction algorithm used to improve image
+                        quality. This removes the low frequency noise in the
+                        captured image. Two related structs are  being defined,
+                        :c:type:`ipu3_uapi_isp_xnr3_params` for ISP data memory
+                        and :c:type:`ipu3_uapi_isp_xnr3_vmem_params` for vector
+                        memory.
+TNR                     Temporal Noise Reduction block compares successive
+                        frames in time to remove anomalies / noise in pixel
+                        values. :c:type:`ipu3_uapi_isp_tnr3_vmem_params` and
+                        :c:type:`ipu3_uapi_isp_tnr3_params` are defined for ISP
+                        vector and data memory respectively.
+======================== =======================================================
+
+A few stages of the pipeline will be executed by firmware running on the ISP
+processor, while many others will use a set of fixed hardware blocks also
+called accelerator cluster (ACC) to crunch pixel data and produce statistics.
+
+ACC parameters of individual algorithms, as defined by
+:c:type:`ipu3_uapi_acc_param`, can be chosen to be applied by the user
+space through struct :c:type:`ipu3_uapi_flags` embedded in
+:c:type:`ipu3_uapi_params` structure. For parameters that are configured as
+not enabled by the user space, the corresponding structs are ignored by the
+driver, in which case the existing configuration of the algorithm will be
+preserved.
+
+Both 3A statistics and pipeline parameters described here are closely tied to
+the underlying camera sub-system (CSS) APIs. They are usually consumed and
+produced by dedicated user space libraries that comprise the important tuning
+tools, thus freeing the developers from being bothered with the low level
+hardware and algorithm details.
+
+It should be noted that IPU3 DMA operations require the addresses of all data
+structures (that includes both input and output) to be aligned on 32 byte
+boundaries.
+
+The meta data :c:type:`ipu3_uapi_params` will be sent to "ipu3-imgu parameters"
+video node in ``V4L2_BUF_TYPE_META_CAPTURE`` format.
+
+.. code-block:: c
+
+       struct ipu3_uapi_params {
+               /* Flags which of the settings below are to be applied */
+               struct ipu3_uapi_flags use;
+
+               /* Accelerator cluster parameters */
+               struct ipu3_uapi_acc_param acc_param;
+
+               /* ISP vector address space parameters */
+               struct ipu3_uapi_isp_lin_vmem_params lin_vmem_params;
+               struct ipu3_uapi_isp_tnr3_vmem_params tnr3_vmem_params;
+               struct ipu3_uapi_isp_xnr3_vmem_params xnr3_vmem_params;
+
+               /* ISP data memory (DMEM) parameters */
+               struct ipu3_uapi_isp_tnr3_params tnr3_dmem_params;
+               struct ipu3_uapi_isp_xnr3_params xnr3_dmem_params;
+
+               /* Optical black level compensation */
+               struct ipu3_uapi_obgrid_param obgrid_param;
+       };
+
+Intel IPU3 ImgU uAPI data types
+===============================
+
+.. kernel-doc:: include/uapi/linux/intel-ipu3.h