手机摄像头工作原理-软件培训

Camera工作原理 作者 黄平礼日期 2011 01 04 一 cameramodule主要组成部分二 camera工作原理原理介绍三 camera在MT6229平台上的工作原理介绍 一 cameramodule主要组成部分 Cameramodule主要的组成部分由 lens和SensorIC 其中有些SensorIC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 或玻璃透镜 glass 当然 所谓塑胶透镜也非纯粹塑料 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 现在市场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 1P 2P 1G1P 1G2P等 对成像质量有很大影响 2 SensorIC在摄像头的主要组件中 最重要的个人认为就是图像传感器了 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转换为数字信号 由于Sensor的每个pixel只能感光R光或者B光或者G光 因此每个像素此时存贮的是单色的 我们称之为RAWDATA数据 要想将每个像素的RAWDATA数据还原成三基色 就需要ISP来处理 3 数字信号处理芯片DSPDSP结构框架 1 ISP imagesignalprocessor 镜像信号处理器 2 JPEGencoder JPEG图像解码器 ISP的性能强大是决定影像流畅的关键 JPEGencoder的性能也是关键指标之一 而JPEGencoder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 将感光芯片获取的数据及时快速地传到baseband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 二 camera工作原理原理介绍 1 Sensor内部工作原理2 DVP传输方式介绍3 Camera在MT6229平台上的工作原理 1 Sensor内部工作原理外部光线穿过lens后 经过colorfilter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RAWRGB 如果集成了DSP 则RAWDATA数据经过AWB colormatrix lensshading gamma sharpness AE和de noise处理 后输出YUV或者RGB格式的数据 2 DVP传输方式介绍 DVP分为三个部分 1 输出总线 2 输入总线 3 电源总线 如下图 1 输入总线介绍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工作时钟管脚 此管脚为BB提供camera的工作时钟 d I2C为camera与BB通信管脚 BB与camera的通信总线 2 输出总线介绍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VYSNC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输出完毕 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 Data PCLK V sync H sync的关系如下 3 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 三 camera在MT6229平台上的工作原理介绍 MT6229是支持RAWRGBCamera的一个平台 因此Cameramodule可以选择不带ISP的Sensor 其主要结构是Cameramodule MTKDSP MTKDSP包括ISP IMAGEDMA IPP及RESIZE 其中ISP分为TG lens sensorcompensation colorprocess三个单元 TG为时钟接收器 负责从camera接受数据 lens sensorcompensation只将RAWRGB数据转为RGB565 其他格式不做处理 colorprocess将RGB565 YUV422转为YCbCr888 ISP部分这里不做详述 后面的效果调试将做详细描述 重点对IMAGEDMA及RESIZE做详细的描述 1 RESIZE分为 DRZ PRZ DRZ即dropresize 负责列与行的压缩 中间格式不变 PRZ即postresize 分为两个部分 粗略压缩与精细压缩 粗略压缩即简单的按照比例压缩 例如1 1 4 1 16 1 64 精细压缩即对列于行进行压缩 中间先是将YUV444转为YUV420 这样提高了压缩速度 2 IPP分为IPP1 IPP2 IPP3 IPP的作用是将YUV转换为RGB 如下图 3 IMAGEDMA包括JPEGDMA VIDEODMA IBW1 2 3 4DMA IBR1 2DMA JPEGencodeDMA主要负责将YUV444数据按照8X8模块 压缩为YUV422 420 如果数据最后一个模块不是8X8 则用0补齐 然后将YUV422 420传送到JPEGENCODE imagebufferwrite1主要负责将数据从IPP2传输到Thumbnailbuffer imagebufferwrite2主要负责将数据从IPP1传输到memory或LCDbuffer imagebufferwrite3主要负责将RGB888 YUV444传送到DRZ imagebufferwrite4主要负责将RGB888 YUV444传送到PRZ imagebufferread1主要负责将数据RGB565 RGB888 BGR888从memory传输到IPP3 imag