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Camera工作原理 作者： 黄 平 礼 日期： 2011.01.04 一、 camera module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、 camera module主要组成部分 Camera module 主要的组成部分由： lens和 Sensor IC，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、 Sensor IC 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 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。 3、数字信号处理芯片 DSP DSP结构框架 : (1). ISP（ image signal processor）（镜像信号处理器） (2). JPEG encoder（ JPEG图像解码器） ISP的性能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 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。 如果集成了 DSP，则 RAW DATA 数据经过 AWB、 color matrix、 lens shading、 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 RAW RGB Camera的一个平台。因此 Camera module可以选择不带 ISP的 Sensor。其主要结构是 Camera module+MTK DSP MTK DSP 包括 ISP、 IMAGE DMA、 IPP及 RESIZE，其中 ISP分为 TG、 lens/sensor compensation、 color process三个单元。 TG为时钟接收器，负责从 camera接受数据， lens/sensor compensation只将 RAW RGB数据转为 RGB565，其他格式不做处 理， color process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 IMAGE DMA及 RESIZE做详细的描述。 1） RESIZE分为： DRZ、 PRZ。 DRZ即 drop resize，负责列与行的压缩，中间格式不变。 PRZ即 post resize，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） IMAGE DMA包括 JPEG DMA、 VIDEO DMA、 IBW1/2/3/4 DMA、 IBR1/2 DMA JPEG encode DMA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 JPEG ENCODE. image buffer write 1 主要负责将数据从 IPP2传输到 Thumbnail buffer； image buffer write 2主要负责将数据从 IPP1传输到 memory或 LCD buffer。 image buffer write 3主要负责将 RGB888/YUV444传送到 DRZ. image buffer write 4主要负责将 RGB888/YUV444传送到 PRZ. image buffer read 1 主要负责将数据 RGB565/RGB888/BGR888从 memory传输到 IPP3. image buffer read 2 主要负责从 memory读取 phone frame，经 过压缩、转化后叠加到 CRZ buffer上。 Camera preview IMAGE DMA path： Camera capture IMAGE DMA path：
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