camera基本概念和工作原理

基本工作原理
光线通过镜头Lens进入摄像头内部,然后经过IR Filter过滤红外光,最后到达sensor(传感器),senor分为按照材质可以分为CMOS和CCD两种,可以将光学信号转换为电信号,
再通过内部的ADC电路转换为数字信号,然后传输给DSP(此时的数据格式Raw Data)加工处理,转换成RGB、YUV等格式输出。

CCD和CMOS传感器的六大技术指标:

camera基本概念和工作原理

camera基本概念和工作原理

1,Image Sensor类型

a)YUV Sensor

YUV Sensor输出的Data格式为YUV,图像的效果处理使用Sensor内部的ISP,BB端接收YUV格式的data后只进行格式的转换,效果方面不进行处理,
由于Sensor内部的ISP处理能力有限,且YUV Sensor的数据量比较大(YUV422的格式1个pixel2个byte),一般Size都比较小,常见的YUV sensor都是5M以下

b)Raw Sensor

Raw Sensor输出的Data格式为Raw,图像的效果处理使用BB端的ISP,BB端接收Raw data后进行一系列的图像处理(OB,Shading,AWB,Gamma,EE,ANR等),效果方面由BB端控制,
需要针对不同的模组进行效果调试,Raw sensor是目前的主流,数据量比YUV Sensor小(RAW10 格式的sensor 1个pixel 10个bit)使用平台ISP处理,能支持较大的size

mipi几条lane
mipi data是成对的差分信号,MIPI_RDN和MIPI_RDP,有几对这样的pin脚,则说明是几条lane,同一颗sensor由于register setting不同,输出的信号有可能是2 lane或者4lane等

parallel高低八位
Parallel接口一般Data有10根pin,分别叫做Data0~Data9,Parallel sensor输出的data信号是8根pin时,这八根pin接到的是Data0~Data7还是Data2~Data9,需要配置正确,叫做接到高八位或者低八位

Data Format
Sensor输出的数据格式,
对于YUV Sensor来说,Data Fomat一般有YUYV,YVYU,UYVY等,配置不对可能会导致颜色和亮度错掉
对于Raw Sensor来说,Data Format就是First Pixel的颜色,分为R,Gr,Gb,B,配置不对会导致颜色错误

MCLK:BB提供给Sensor的外部clock
电子元件工作都得要个时钟吧,摄像头要工作,这个就是我们所要的时钟,由主控制芯片提供,这个时钟一定要有,要不然摄像头不会工作的。

PCLK:Parallel接口的Sensor输出的clock,该clock变化一次,data更新一次
像素时钟信号是一个非常重要的时钟信号。像素时钟信号的频率与液晶面板的工作模式有关,液晶面板分辨率越高,像素时钟信号的频率也越高。
在一行内,像素时钟的个数与液晶面板一行内所具有的像素数量相等。例如,对于1024×768的液晶面板,一行有1024个像素,则在一行中(对应于有效视频区间)像素时钟的个数也是1024个.

作用:
1.数字RGB信号在像素时钟信号的作用下,按照一定的顺序,由驱动板传输到液晶面板中,使各电路按照一定的节拍协调地工作
2.确保数据传输的正确性。无论是驱动板电路,还是液晶面板电路,在读取数字RGB信号时,都是在像素时钟的作用与控制下进行的,
各电路只有在像素时钟的下降沿(或上升沿)到来时才对数字RGB数据进行读取,以确保读取数据的正确性

mipi 信号
mipi信号包括mipi clock和mipi data,该信号是高速信号,用来传输mipi数据包

我们需要通过MCLK给摄像头提供时钟,RESET是复位线,PWDN在摄像头工作时应该始终为低。
PCLK是像素时钟,HREF是行参考信号,VSYNC是场同步信号。
一旦给摄像头提供了时钟,并且复位摄像头,摄像头就开始工作了,通过HREF,VSYNC和PCLK同步传输数字图像信号。数据是通过D0~D7这八根数据线并行送出的。

摄像头驱动比较简单,完成下面三大步就可以:

1.摄像头的上电、时钟这些基本条件;
上电时对照规格书,确认上电时序;MCLK摄像头的主时钟是否提供
可以拿示波器抓到上电时的波形和MCLK24MHZ的时钟,信号就说明我们完成了这一步

2.IIC保证摄像头的初始化;

注意下面几个参数:

(1)、IIC地址

(2)、数据接口选择(DVP\MIPI等);

(3)、图像数据格式 ,这就是我们前面提到的YVU\UVY之类不同的数据顺序;

(4)、时钟信号设置;

(5)、输出信号的极性,就是我们PCLK(采样边沿)0、VSYNC、HSVNC这些信号的极性,不正确时会没有图像之类现象,这个也要注意了。

完成上面两步,摄像头基本配置完成,可以用示波器确认下输出端PCLK、VHSN、SVSN、D1-D7的波形输出,完成这一步就可以确认IIC通信是否正常,

3.摄像头工作后传回数据到主控。

主要的寄存器:分辨率、YUV顺序、X轴、Y轴镜相、翻转

以上工作完成后,也许还有一些问题,分辨率太小; YUV顺序不对图像不对; XY图像方向。
这些工作完成后,如果还有什么细节的问题,如果你想花时间,看规格书里面的寄存器可以解决的,如果不想看,找模组厂的FAE,他们专业的,很快会帮你搞定。

同步信号的时延参数
t1:表示VSYNC前、后插入周期

t2:表示HREF前插入周期

t3:表示 HREF宽度

t4:表示HREF后插入周期

完成这三个步骤就完成了摄像头基本工作的调试。

.最后这部分为Camera的数据流简要介绍
camera data path

sensor –>TG–>ISP –>Platform Data Processor –>port1
–>port2

说明:

1) TG(Timing Generate):从sensor获取数据,并送给ISP处理.

2) Platform Data Processor: 包括平台在后端对图像数据进行resize、rotate、flip、format convert等处理.它可以同时有两个buffer输出.

当normal preview时,port1输出给display,port2输出给face detection或者app preview callback

当normal capture时,port1输出大图给jpeg encoder,port2输出小图给回显和thumbnail encode.

当video record时,port1输出给display,port2输出给video encoder.

Original: https://blog.csdn.net/lx123010/article/details/123681765
Author: 芒果520
Title: camera基本概念和工作原理

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