文章目錄
- 一、Camera模組介紹
-
- Camera模組組成
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- (1) 工作原理
- (2) CCM 包含四大件：
- (3) 圖像的輸出格式
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- A、YUV
- B、JPEG
- C、RGB
- D、RAW
- (4) 傳感器尺寸和畫質的關系
- (5) 圖像解析度/分辨率(Resolution)
- 二、Camera硬體接口
-
- 1、camera的硬體接口如下圖所示
- 2、camera 的工作時序
一、Camera模組介紹
攝像頭結構模組的圖檔如下
Camera模組組成
(1) 工作原理
物體通過
鏡頭(lens)
聚集的光,通過
CMOS
或
CCD
內建電路，把光信号轉換成電信号，再經過
内部
圖像處理器(ISP)
轉換成數字圖像信号輸出到
數字信号處理器(DSP)
加工處理，轉換成标準的
GRB
、
YUV
等格式圖像信号。
(2) CCM 包含四大件：
鏡頭(lens)、傳感器(sensor)、軟闆（(FPC)、圖像處理晶片(DSP) 。決定一個攝像頭好壞的重要部件是：
鏡頭(lens)、圖像處理晶片 (DSP)、傳感器(sensor)
。
鏡頭（lens）
是相機的靈魂，
鏡頭(lens)
對成像的效果有很重要的作用，是利用透鏡的折射原理，景物光線通過鏡頭，在聚焦平面上形成清晰的影像，通過感光材料
CMOS
或
CCD
感光器記錄景物的影像。
傳感器（sensor）
是 CCM 的核心子產品，目前廣泛使用的有兩種：一種是廣泛使用的
CCD(電荷藕合)
元件；另一種是
CMOS(互補金屬氧化物導體)
器件。
圖像處理晶片(DSP)
是 CCM 的重要組成部分，它的作用是将感光晶片獲得的資料及時快速地傳遞到中央處理器并重新整理感光晶片，是以DSP晶片的好壞，直接影響畫面品質（比如色彩飽和度，清晰度等）。
(3) 圖像的輸出格式
A、YUV
“Y” 表示明亮度(Luminance、Luma)， “U” 和 “V” 則是色度、濃度(Chrominance、Chroma)， 一般情況下
sensor
支援
YUV422
格式,即資料格式是按
Y-U-Y-V
次序輸出的。
B、JPEG
作為一種存儲格式它是非常普遍的，但是作為
sensor
的輸出格式的話，一般是低分辨率的，其自帶
JPEG engine
，可以直接輸出壓縮後的
jpg
格式的資料；
C、RGB
傳統的紅綠藍格式，比如
RGB565
。通俗點說它的顔色混合方式就好像有紅、綠、藍三盞燈，當它們的光互相疊合的時候，色彩相混，而亮度卻等于兩者亮度之總和,越混合亮度越高，即加法混合；
D、RAW
圖像感應器将捕捉到的光源信号轉化為數字信号的原始資料。
RAW
檔案是一種記錄了數位相機傳感器的原始資訊，同時記錄了由相機拍攝所産生的一些原資料( Metadata，如ISO的設定、快門速度、光圈值、白平衡等)的檔案。
RAW
是未經處理、也未經壓縮的格式，可以把
RAW
概念化為“原始圖像編碼資料”或更形象的稱為“數字底片”。
不同的輸出格式，包含的資料大小不同：
首先，如果說資料量最小，那麼莫過于
RAW
格式，但是，資料傳輸過來要經過一次性大量的計算才能将裡面的資訊提取出來，如果你想用，一般
5M
以上
sensor
就隻輸出
RAW
資料以保證比較快的輸出速度，後端挂一個
DSP
來處理輸出的資料。其次是
JPEG
，資料量也很小，但是同樣要求較快的處理速度。而
RGB
和
YUV
一個像素都是占用了
2B
的大小，但是
RGB
卻可以将資料讀出來後直接刷到屏上，為什麼卻要選擇YUV的呢？ 原因在于
YUV
輸出亮度信号沒有任何損失，而色偏信号人眼并不是特别敏感，
RGB565
輸出格式是
R5G3 G3B5
會丢掉很多原始資訊，是以
YUV
圖像品質和穩定性要比
RGB565
好的多。
(4) 傳感器尺寸和畫質的關系
傳感器尺寸大小對于畫質的影響，其實跟之前一樣，就是采集的光線資料的正确性和完整性的不同。在像素相同的情況下：
A、 傳感器面積越大，感光陣列的面積就越大，相鄰感光電路的距離就越大，加電時産生的電磁幹擾就越小；
B、 傳感器面積越大，感光陣列的面積就越大，對應單個像素的透鏡就能做的越大，聚集到的光線就越多，感光二極管受光後産生的輸出電平就越高。假設噪聲大小不變，那麼更大的有用輸出電平，帶來更高的信噪比，轉換後的資訊處理時正确率就越高；
C、 為什麼在光線非常好的時候，傳感器尺寸大小間的差異會縮小？ 因為即使傳感器尺寸小，但是光線強度足夠，每個感光二極管都能受到足夠的光線，産生的信噪比就大，噪點也就縮小了。
(5) 圖像解析度/分辨率(Resolution)
二、Camera硬體接口
1、camera的硬體接口如下圖所示
主要由如下五部分組成，協同工作：
(1) 三路電壓AVDD/DVDD/IOVDD：
AVDD
模拟電源，主要給
感光區
和
ADC
供電，要求比較幹淨；
DVDD
數字電源，主要是給
ISP
供電；
IOVDD
數字IO電源，給
I2C
和
DVP
供電。
(2) PDN/RST：
RST：
用來
reset sensor
；
RESET
一般是低電平有效，當脈沖為低電平時，
reset sensor
，而正常工作時，應該設定為高電平。
複位時序時序通常是: 高 –> 低 –> 高，根據硬體需要加一定的延時；
PWN：PWN
一般高有效，當脈沖為高電平時，進入省電模式，而正常工作時為低電平。高電平時，一切對
camera
的操作都是無效的，包括複位。是以在
RST
之前，一定要将
PWN
管腳設定為正常工作模式(低電平)，否則複位無效。
(3) I2C 控制接口SCL/SDA
(4) MCLK 時鐘用于分頻給其他的clk使用；
(5) mipi 接口RCP/RCN、RDP/RDN
2、camera 的工作時序
camera
工作時的上電時序，要完全按照
datasheet
上面的先後及時間間隔來：
同樣
camera
的下電時序也是一樣：