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Camera 基本工作原理

一、Camera 工作原理介绍

1. 结构 .

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。细分的来讲,camera 设备由下边几部 分构成:

 1) lens(镜头) 一般 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) Senor 是一种半导体芯片,有两种类型:CCD 和 CMOS。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。 

3)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。 

4)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。


2. 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 AD 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 DATA。如果集成 了 DSP, RAW DATA 数据经过 AWB、 则 color matrix、 lens shading、 gamma、 sharpness、 AE 和 de-noise 处理,后输出 YUV 或者 RGB 格式的数据。
最后会由 CPU 送到 framebuffer 中进行显示,这样我们就看到 camera 拍摄到的景象 了。

3. YUV 与 YCbCr .
YUV 和 RGB 一样,是色彩空间中常用的色彩模型之一,两者可以相互转换。YUV 中 得 Y 表示亮度,U 和 V 表示色度。与 RGB 相比,它的优点在于占用更少的空间。 YCbCr 则是在世界数字组织视频标准研制过程中作为 ITU - R BT601 建议的一部分, 其实是 YUV 经过缩放和偏移的翻版。 其中 Y 与 YUV 中的 Y 含义一致, Cb , Cr 同样都指色 彩, 只是在表示方法上不同而已。在 YUV 家族中, YCbCr 是在计算机系统中应用最多的成 员, 其应用领域很广泛,JPEG、 MPEG 均采用此格式。 一般人们所讲的 YUV 大多是指 YCbCr。 YCbCr 有许多取样格式, 如 4∶4∶4 , 4∶2∶2 , 4∶1∶1 和 4∶2∶0。



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