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1.1 Camera 工作原理1.2 Camera 模組組成1.3 Camera 常見縮寫解釋1.4 Camera 部分名詞解釋1.5 參考文獻(xiàn)

一、Camera 基礎(chǔ)知識(shí)1.1 Camera 工作原理

外部光線穿過鏡頭Lens 后， 經(jīng)過 Color Filter 濾波后照射到CMOS Sensor 上， CMOS Sensor 將從 Lens 上傳導(dǎo)過來的光線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過內(nèi)部的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。如果 Sensor 沒有集成 DSP（數(shù)字信號(hào)處理），則通過 DVP（數(shù)字視頻端口） 的方式傳輸?shù)?基帶Baseband上，此時(shí)的數(shù)據(jù)格式是 RAW DATA。如果集成 了 DSP， RAW DATA 數(shù)據(jù)經(jīng)過 AWB、 則 Color Matrix、 Lens Shading、 Gamma、 Sharpness、 AE 和 De-noise 處理，后輸出 YUV 或 RGB 格式的數(shù)據(jù)。最后會(huì)由 CPU 送到 framebuffer 中進(jìn)行顯示，這樣我們就看到 camera 拍攝到的影像了Camera 工作原理舉例：

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1.2 Camera 模組組成

Camera 模組主要包含 鏡頭Lens、傳感器Sensor 、軟硬結(jié)合板FPC、ISP圖像處理器，音圈馬達(dá)VCM等 。Camera 模組舉例：

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1.3 Camera 常見縮寫解釋

縮寫	全文	備注
CMOS	Complementary Metal-Oxide-Semiconductor	互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體
ISP	Image Singal Process	圖像信號(hào)處理
DSP	Digital Signal Processing	數(shù)字信號(hào)處理
DVP	Digital Video Port	數(shù)字視頻端口
IFE	Image front-end Engine	圖像前端引擎
BPS	Bayer Processing Segment	Bayer 處理階段
IPE	Image-processing engine	圖像處理引擎
NPS	Noise Processing Segment	降噪處理階段
PPS	Post Processing Segment	濾波處理階段
AE	Auto Exposure	自動(dòng)曝光
TE	Time Exposure	曝光時(shí)間
AF	Auto Focus	自動(dòng)對(duì)焦
AWB	Auto White Balance	自動(dòng)白平衡
IQ	Image Quality	效果相關(guān)的圖像質(zhì)量
DPC	Defect pixel Correction	壞點(diǎn)校正
BLC	Black Level Correction	黑電平校正
Demosaic	Demosaic	去馬賽克
Bokeh	Bokeh	人像虛化，焦外成像
ASF	Adaptive Spatical Filter	邊緣銳化
CAC	Chromatic Aberrations Correction	去紫邊
FBC	Frame Buffer Compressed	幀緩沖壓縮
CPAS	Camera Peripheral And Support	相機(jī)外設(shè)
CSID	Camera Serial Interface Decoder Module	相機(jī)串行接口解碼器
CCI	Camera control interface	相機(jī)控制界面
VPU	Video Processing Unit	視頻編解碼處理單元
DPU	DisplayProcessing Unit	顯示處理單元
HDR	High-Dynamic Range	高動(dòng)態(tài)范圍
LSC	Lens Shading Correction	校正Lens 中間亮四周暗
CDAF	Contrast Detection Auto Focus	反差對(duì)焦
PDAF	Phase Detection Auto Focus	相位對(duì)焦
LDAF	Laser Detection Auto Focus	激光對(duì)焦

1.4 Camera 部分名詞解釋

AE 自動(dòng)曝光根據(jù)可用光源調(diào)節(jié)自動(dòng)設(shè)置曝光值，避免找錯(cuò)主體拍攝時(shí)候過曝或曝光不足，主要有光圈 、曝光時(shí)間、感光度ISO三者共同決定。

AF 自動(dòng)對(duì)焦通過對(duì)既得圖像對(duì)比度移動(dòng)鏡頭，使圖像對(duì)比度達(dá)到最大

AWB 自動(dòng)白平衡根據(jù)光源條件調(diào)節(jié)調(diào)整圖片顏色的保真程度，避免物體在不同光線照射下出現(xiàn)不同程度的色差。

CDAF Contrast Detection Auto Focus 反差對(duì)焦

反差對(duì)焦是目前普及率最高、使用最廣泛、成本相對(duì)較低的自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)，也稱對(duì)比度對(duì)焦。

對(duì)焦的過程就是通過移動(dòng)鏡片來使對(duì)焦區(qū)域的圖像達(dá)到最清晰的過程，所以對(duì)焦成功以后，直觀的感受就是焦點(diǎn)的清晰度最高，而焦點(diǎn)以外的區(qū)域表現(xiàn)為相對(duì)模糊的狀態(tài)。

采用反差對(duì)焦的相機(jī)，當(dāng)我們對(duì)準(zhǔn)被攝物體時(shí)，鏡頭模組內(nèi)的馬達(dá)便會(huì)驅(qū)動(dòng)鏡片從底部向頂部移動(dòng)，在這個(gè)過程中，像素傳感器將會(huì)對(duì)整個(gè)場(chǎng)景范圍進(jìn)行縱深方向上的全面檢測(cè)，并持續(xù)記錄對(duì)比度等反差數(shù)值。找出反差最大位置后，運(yùn)動(dòng)到頂部的鏡片則會(huì)重新回到該位置，完成最終的對(duì)焦。

所以使用反差對(duì)焦的手機(jī)在拍照過程中，如果取景框中的物體位置、內(nèi)容發(fā)生了變動(dòng)，我們的肉眼就可以觀察到屏幕上的內(nèi)容由模糊到清晰再到模糊的過程，有一種鏡片在前后推拉的直觀感受。

因?yàn)榉床顚?duì)焦的工作方式是進(jìn)行對(duì)比度檢測(cè)，因此相機(jī)鏡片必須要前后移動(dòng)完整記錄所有的圖像信息，然后計(jì)算對(duì)比度最高的位置，才能最終完成對(duì)焦。所以反差對(duì)焦的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)

PDAF Phase Detection Auto Focus 相位對(duì)焦

單反相機(jī)普遍采用相位對(duì)焦系統(tǒng)，相比于數(shù)碼單反相機(jī)上的相位對(duì)焦，手機(jī)上的相位對(duì)焦則是直接將自動(dòng)對(duì)焦傳感器和像素傳感器直接集成在一起，即從像素傳感器上拿出左右相對(duì)的成對(duì)像素點(diǎn)，分別對(duì)場(chǎng)景內(nèi)的物體進(jìn)行進(jìn)光量等信息的檢測(cè)，通過比對(duì)左右兩側(cè)的相關(guān)值的情況，便會(huì)迅速找出準(zhǔn)確的對(duì)焦點(diǎn)，之后鏡片馬達(dá)便會(huì)一次性地將鏡片推到相應(yīng)位置，完成對(duì)焦。

由于取消了之前的檢測(cè)過程，且鏡片馬達(dá)需要移動(dòng)的距離更短，對(duì)焦速度明顯變快，在畫面上也不會(huì)有來回對(duì)焦的情況，對(duì)于拍視頻而言，效果也更加自然。不過，相位對(duì)焦并不是那么完美，它對(duì)光線的要求就比較高，在弱光拍攝環(huán)境下，相位對(duì)焦就無能威力了。

LDAF Laser Detection Auto Focus 激光對(duì)焦

激光對(duì)焦是通過后置攝像頭旁邊的紅外激光傳感器向被攝物體發(fā)射低功率激光，經(jīng)過反射后被傳感器接收，并計(jì)算出與被攝物體之間的距離。之后鏡間馬達(dá)便直接將鏡片推到相應(yīng)位置，完成對(duì)焦。和相位對(duì)焦一樣，同樣是一次完成。

激光對(duì)焦技術(shù)對(duì)于微距、弱光環(huán)境以及反差不夠明顯的區(qū)域，效果顯著，能夠有效提高手機(jī)在這些情況下的對(duì)焦成功率，只是在對(duì)焦速度上，激光對(duì)焦比較一般。而在光線正常的條件下，激光對(duì)焦的速度和相位對(duì)焦一樣非常之快

YUV Sensor 低端5M以下

YUV Sensor輸出的Data格式為YUV，圖像的效果處理使用Sensor內(nèi)部的ISP，BB端接收YUV格式的data后只進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換，效果方面不進(jìn)行處理，由于Sensor內(nèi)部的ISP處理能力有限，且YUV Sensor的數(shù)據(jù)量比較大（YUV422的格式1個(gè)pixel2個(gè)byte），一般Size都比較小，常見的YUV sensor都是5M以下

RAW Sensor 主流模組

Raw Sensor輸出的Data格式為Raw，圖像的效果處理使用BB端的ISP，BB端接收Raw data后進(jìn)行一系列的圖像處理（OB，Shading，AWB，Gamma，EE，ANR等），效果方面由BB端控制，需要針對(duì)不同的模組進(jìn)行效果調(diào)試，Raw sensor是目前的主流，數(shù)據(jù)量比YUV Sensor小（RAW10 格式的sensor 1個(gè)pixel 10個(gè)bit）使用平臺(tái)ISP處理，能支持較大的size

三路電壓

camera包含的三路電壓：模擬電壓（VCAMA） AVDD模擬供電，主要給感光區(qū)域和ADC部分供電數(shù)字電壓（VCAMD）DVDD數(shù)字供電，主要給ISP供電IO口電壓（VCAMIO）VDDIO數(shù)字IO電魚主要給I2C 部分供電

ps:還有一個(gè)VCAM_AF 是對(duì)Camera 自動(dòng)對(duì)焦馬達(dá)供電

I2C信號(hào)BB與Sensor端通過I2C來通信（讀寫寄存器），包括SCL（I2C Clock） SDA（I2C Data）信號(hào)

mipi幾條lane

mipi data是成對(duì)的差分信號(hào)，MIPI_RDN和MIPI_RDP，有幾對(duì)這樣的pin腳，則說明是幾條lane，同一顆sensor由于register setting不同，輸出的信號(hào)有可能是2 lane或者4lane等

Data Format

Sensor輸出的數(shù)據(jù)格式，對(duì)于YUV Sensor來說，Data Fomat一般有YUYV，YVYU，UYVY等，配置不對(duì)可能會(huì)導(dǎo)致顏色和亮度錯(cuò)掉，例如下圖

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MCLK

BB提供給Sensor的外部clock

PCLK

Parallel接口的Sensor輸出的clock，該clock變化一次，data更新一次

mipi 信號(hào)

mipi信號(hào)包括mipi clock和mipi data，該信號(hào)是高速信號(hào)，用來傳輸mipi數(shù)據(jù)包

參考文獻(xiàn)：

【騰訊文檔】Camera學(xué)習(xí)知識(shí)庫https://docs.qq.com/doc/DSWZ6dUlNemtUWndv

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