camera回顾

时间:2024-04-08 10:35:42

摄像头分为模拟摄像头和数字摄像头,现在市场上大部分的都是使用新型数据传输接口的USB数字摄像头!

Camera Module主要组成部分:
               镜头(Lens)、图像传感器(Sensor IC)、数字信号处理芯片(DSP);
CCM的主要组成部分是:镜头(Lens)、红外滤光片(IR Filter)、图像传感器(Sensor IC)、数字信号处理(DSP)及软板                       (FPC),其中有些Sensor IC是集成了DSP,有些是没有集成DSP,没有集成DSP的module需要外部外挂DSP;

1、镜头(Lens)
镜头是仅次于CMOS芯片影响画质的第二要素,其组成是透镜结构,由几片透镜组成,一般可分为塑胶透镜(plastic)或者玻璃透镜(glass)。当然所谓塑胶透镜也非纯粹的塑料,而是树脂镜片,当然其透光率感光性之类的光学指标是比不上镀膜镜片的。通常摄像头用的镜头构造有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透镜越多,成本越高,相对成像效果会更出色;而玻璃透镜又比树脂贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用多层玻璃镜头!现在市面上的多数摄像头产品为了降低成本,一般会采用廉价的塑胶镜头或一玻一塑镜头(即1G、2G、1G1p、1G2P等),对成像质量有很大影响!
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2、Sensor IC
在摄像头的主要组件中,最重要的应该就是图像传感器了,因为感光器件对成像质量的重要性不言而喻。Sensor将从Lens上传导过来的光线转换为电信号,再通过内部的DA(数模转化器)转换为数字信号。由于Sensor的每个Pixel(像素)只能感光R光或者B光或者G光,因此每个像素此时存储的都是单色的光,这时候我们称之为RAW DATA数据。要想将每个像素的RAW DATA数据还原成三基色,就需要ISP(图像处理器)处理。
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3、数字信号处理芯片DSP
DSP结构框架:
(1) ISP(Image signal processor)(图像信号处理器)
(2) JPEG Encoder(JPEG图像解码器)
ISP性能的强大是决定影像流畅的关键,JPEG Encoder的性能也是关键指标之一。而JPEG Encoder又分为硬件JPEG压缩方式和软件RGB压缩方式。
DSP控制芯片的作用是:将感光芯片(Sensor IC)获取的数据及时快速地传到baseband(基带)中并刷新感光芯片,因此控制芯片的好坏,直接决定画面品质(比如色彩饱和度、清晰度)与流畅度等。

4、摄像头的工作原理
外部光线穿过Lens后,经过color filter滤波后照射到Sensor面上,Sensor将从Lens上传导过来的光线转换为电信号,再通过内部的DA转化器(数模转换器)转换为数字信号。如果Sensor没有集成DSP,则通过DVP的方式传输到baseband,此时的数据格式是RAW RGB
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如果集成了DSP,则RAW DATA数据经过AWB(白平衡)、color matrix()、lens、shading、gamma、sharpness、AE和de-noise处理,后输出YUV或者RGB格式的数据。camera回顾

HW interface介绍:
大致可以分为:输入总线、输出总线、电源总线

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输入总线:
a、PWD为Camera的使能管脚。当Camera处于PWD模式时,一切对Camera的操作都是无效的。因此,在RESET之前,一定要将PWD管脚置为Normal模式。
b、RESET为Camera的复位管脚。此方式为硬复位模式,一般管脚置为低,Camera处于硬复位状态,Camera的各个IO口恢复到出厂默认状态。只有在XCLK开启后,将RESET置为低,硬复位才有效,否则复位无效。
c、XCLK为Camera的工作时钟管脚。此管脚为BB端提供Camera的工作时钟。
d、I2C为Camera与BB端通信,是BB端与Camera的通信总线。

输出总线:
a、data为Camera的数据管脚。此数据脚可以输出的格式有YUV、RGB、JPEG。
b、VSYNC为Camera的帧同步信号管脚。一个VSYNC信号结束表示一帧(即一个画面)的数据已经输出完毕。
c、HSYNC为Camera行同步信号管脚。一个HSYNC信号结束表示一行的数据已经传输完毕。
d、PCLK为像素同步信号管脚,一个PCLK信号结束表示一个数据已经输出完毕。

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POWER线介绍:
a、AVDD为Camera的模拟电压。
b、DOVDD为Camera的GPIO口数字电压。
c、DVDD为Camera的内核工作电压。

一般来说,要求先提供Sensor的GPIO口电压,接着提供模拟电压,最后提供工作电压。时序如下图:
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5、摄像头的一些技术指标
    a、分辨率(Resolution)
所谓分辨率就是指画面的解析度,由多少像素构成的数值越大,图像也就越清晰。分辨率不仅与显示尺寸有关,还会受到显像管点距、视频带宽等因素的影响。我们通常所看到的分辨率都是以乘法形式表现的,比如1024*768,其中的1024表示屏幕上水平方向显示的点数,768表示垂直方向上显示的点数。
QXGA(2048*1536)又称300万像素
UXGA(1600*1200)又称200万像素
SXGA(1280*1024)又称130万像素
  XGA  (1024*768)  又称80万像素
SVGA   (800*600)  又称50万像素
  VGA  (640*480)   又称30万像素 (35万是指648*488)
   CIF  (352*288)    又称10万像素
    b、MIPi接口介绍:
MIPI,即移动产业处理器接口(Mobile Industry Processor Interface 简称MIPI)联盟,是类似SMIA的一个LVDS的一种接口,主要用在手机Camera Module上居多。
就Camera Module而言,现在Micorn和OV(omni vision)均推出支持MIPI接口的Sensor;如Micorn的MT9D112,MT9T111和OV的OV2650等,对于低像素的Sensor,似乎MIPI的优势不是很明显,但是在3MP以上就可能有些优势了。
优势1,Camera的布线大大减少。并口的数据接口,如果是YUV输出至少为8个数据Bit,2个Clock(MClock和PLOCK)、I2C两个、同步信号2个,再加地和电源等,如果换成MIPI的串口,可以减少两个同步信号,8个数据Bit变为DOUT_P、DOUT_N、CLK_P、CLK_N,PCLK也可以不要,着实少了很多,布线自然方便许多。
优势2,Noise的减少。走线越多被干扰的可能就越多,走线少了于是干扰就少了,同时MIPI信号是DOUT_N和DOUT_P成对走线,需要考虑impedance,两根线从波形看是成反相,所以有外部干扰过来,就会被抵消很大部分,同时MIPI的信号属于LVDS(Low Voltage Differential Signaling:低压差分信号传输)底到MV的等级,于是他本身对于外部的干扰也是很小的。
优势3,传输速度极快,从并口到串口,当然要足够大的速度,MIPI的理论上的速度可以到80MB/s-1GB/s,实际也在600-800MB/s,而传统的并口再高也不过600MB/s了吧。
优势4,功耗低。并口的Camera,只要上电,给Clock于是PCLK就有输出,Data也会由输出,抓不到同步就成不了像,但是数据还是输出,于是就要功耗。而MIPI理论上静态是没有功耗的。

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