Camera 概述
1 工作原理
景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器(SENSOR)表面,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变成数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)中加工处理,后输出 YUV 或者 RGB 格式的数据。
2 主要部件
一般来说,camera 主要是由 lens 和 sensor IC 两部分组成,其中有的 sensor IC 集成 了 DSP,有的没有集成,但也需要外部 DSP 处理。
1、lens(镜头)
camera 的镜头结构是有几片透镜组成,分有塑胶透镜(Plastic)和玻璃透 镜(Glass) ,通常镜头结构有:1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G 等。
2、sensor(图像传感器)
Sensor 是一种半导体芯片,有两种类型:CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦合器件的缩写 和 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)互补金属氧化物半导体。
Sensor 将从 lens 上传导过来的光线转换为电信号, 再通过内部的 AD 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 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 来处理。 ISP(图像信号处理) 主要完成数字图像的处理工作,把 sensor 采集到的原始数据转换为显示支持的格式。
备注
1、CCD传感器,电荷信号先传送,后放大,再A/D,成像质量灵敏度高、分辨率好、噪声小;处理速度慢;造价高,工艺复杂。
2、CMOS传感器,电荷信号先放大,后A/D,再传送;成像质量灵敏度低、噪声明显;处理速度快;造价低,工艺简单。
3、CAMIF(camera 控制器
芯片上的 camera 接口电路,对设备进行控制,接收 sensor 采集的数据交给 CPU,并送入 LCD 进行显示。
3 摄像头接口
摄像头常见的两种接口:UVC接口和DVP接口。
USB接口,只有数据线,没有时钟线。
DVP(Digital Video Port/Parally Port)接口,主要由电源总线,输入总线,输出总线组成。
输入总线
PWDN:camera的使能管脚,可以配置为两种模式,一种为standby,一种为normal work。当配置为standby时,包括复位在内的一切操作对camera是无效的,所以该管脚要设为normal work复位才有效。
MCLK:提供给camera的工作时钟。
IIC_SDA/IIC_SCL:用来读写sensor的寄存器,配置寄存器。
输出总线
PCLK:像素同步信号管脚。
VSYNC:帧同步信号。
HSYN:行同步信号。
DATA[0-7]:输出数据管脚。
电源总线
AVDD:camera的模拟电压,主要给camera的感光区和ADC部分供电。
IOVDD:camera的GPIO口模拟电压,主要给IIC或者DVP部分供电。
DVDD:camera的数字工作电压,若供电不稳定可能会导致花屏。