C

amera

工

作

原

理作者：黃平禮日期：2011.01.04一

、cameramodule主

要

組

成

部

分二、

camera

工作原理原理介紹三、

camera在MT6229平臺(tái)上的工作原理介紹一

、cameramodule主

要

組

成

部

分Cameramodule主要的組成部分由：

lens和SensorIC,其中

有些SensorIC

是集成了DSP,有些是沒有集成DSP,

沒有集成

DSP的module

需要外部外掛DSP。1、

鏡

頭

(LENS)鏡頭是僅次于CMOS

芯片影響畫質(zhì)的第二要素，其組成是透鏡結(jié)構(gòu)，

由幾

片透鏡組成，

一般可分為塑膠透鏡(plastic)或玻璃透鏡

(glass)

。

當(dāng)然，所謂塑膠透鏡也非純粹塑料，而是樹脂鏡片，當(dāng)然其透光率感光性之類的光學(xué)指標(biāo)是比不上鍍膜鏡片的。通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有：

1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、

5G

等。透鏡越多，成本越高，相對(duì)成像效果會(huì)更出色；而玻璃透鏡又比樹

脂貴。因此一個(gè)品質(zhì)好的攝像頭應(yīng)該是采用多層玻璃鏡頭!現(xiàn)在市場(chǎng)上的多數(shù)攝像頭產(chǎn)品為了降低成本，

一般會(huì)采用廉價(jià)的塑膠鏡頭或一玻一塑鏡頭(即：1P

、2P

、1G1P

、1G2P

等),對(duì)成像質(zhì)量有很大影響!默電架工

3P2P1P飛展2

、SensorIC在攝像頭的主要組件中，最重要的個(gè)人認(rèn)為就是圖像傳感器了，因?yàn)楦泄?/p>

器件對(duì)成像質(zhì)量的重要性不言而喻。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DA轉(zhuǎn)換為

數(shù)字信號(hào)。由于Sensor的每個(gè)pixel只能感光R光或者B光或者G

光，因此每

個(gè)像素此時(shí)存貯的是單色的，我們稱之為RAW

DATA數(shù)據(jù)。要想將每個(gè)像

素的RAW

DATA數(shù)據(jù)還原成三基色，就需要ISP來處理。3、

數(shù)字信號(hào)處理芯片DSPDSP

結(jié)構(gòu)框架：(1).ISP(image

signal

processor)(鏡像信號(hào)處理器)(2).JPEG

encoder(JPEG圖像解碼器)ISP的性能強(qiáng)大是決定影像流暢的關(guān)鍵，

JPEG

encoder的性能也是關(guān)鍵指標(biāo)之一。而JPEG

encoder又分為硬件JPEG壓縮方式，和軟件RGB

壓縮方式。DSP

控制芯片的作用是：將感光芯片獲取的數(shù)據(jù)及時(shí)快速地傳到baseband

中并刷新感光芯片，因此控制芯片的好壞，直接決定畫面品質(zhì)(比如色彩飽和度、清晰度)與流暢度。二、

camera

工作原理原理介紹1

、Sensor

內(nèi)部

工

作

原

理2、DVP傳輸方式介紹3、Camera在MT6229平臺(tái)上的工作原理1、Sensor

內(nèi)部工作原理外部光線穿過lens后，經(jīng)過colorfilter濾波后照射到Sensor

面上，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DA轉(zhuǎn)換

為數(shù)字信號(hào)。如果Sensor沒有集成DSP,

則通過DVP

的方式傳輸?shù)絙aseband,此時(shí)的數(shù)據(jù)格式是RAW

RGB。colourimagesensorimagingcolour

filterarray

arrayilluminationlensp

tee

nnoisecorrectionafirecoveryenginenoisereductionantialiasinterpolationanti-vignettespetial

-distortionblacklevelscalingpeakingcontrolencodingscene如果集成了DSP,

則RAW

DATA

數(shù)據(jù)經(jīng)過AWB、color

matrix、lensshading、gamma、sharpness、AE和de-noise處理，后輸出YUV或者

RGB格式的數(shù)據(jù)。0V2665PLLtiminggeneratorSCCBslaveinterfaceMIPIcontrolinterfacedigital

gain10-bit

RAW音formatterFIFODVPMIPIimagesensorcorecolumnD[90]MCN

MCP

MDN

MDPandsystemcontrol

logic50/60Hz

autodetectioncontrolregister

bankimagesensorprocessarimage

outputsample/hold10-bitA/DRaincontrolimage

arrayinterfacecalibrationrowselectexterndblacklevelAmePWDN-H

天→NOWinutXVCLK-STROBERESETB0.0152665-D?2-SIOCVSYNCMDP-XDdMCNMCPsensor王2、DVP傳輸方式介紹DVP分為三個(gè)部分：1)輸出總線；2)輸入總線；3)電源總線。如下圖：PDNRESETXCLKI2C(SCK,SDA)DataVSYNCHSYNCPCLK—2.8V—2.8V—1.8V/1.5V/1.3VAVDDDOVDDVSYNCHSYNCSCLKSDATAXCLKPCLKPWDNRESETDATA8

or

10HWOutputInputPowerAVDDDOVDD

DVDDInterfaceBB

ISPnsor1)輸入總線介紹a、PWD

為camera的使能管腳。當(dāng)camera處于PWD

模式時(shí)，一切對(duì)camera

的操作都是無效的。因此，在RESET之前，一定要將PWD管腳置

為normal模式。b、RESET

為camera的復(fù)位管腳。此方式為硬復(fù)位模式，

一般管腳置為低，camera

處于硬復(fù)位狀態(tài)，camera

的各個(gè)IO口恢復(fù)到出廠默認(rèn)狀

態(tài)。只有在XCLK開啟后，將RESET置為低，硬復(fù)位才有效，否則復(fù)位無效。c、XCLK為camera工作時(shí)鐘管腳。此管腳為BB

提供camera的工作時(shí)鐘。d、I2C

為camera與BB通信管腳。BB與camera的通信總線。2)輸出總線介紹a、data為camera

的數(shù)據(jù)管腳。此數(shù)據(jù)腳可以輸出的格式有YUV、

RGB、JPEG。b

、VSYNC為camera

的幀同步信號(hào)管腳。

一個(gè)VYSNC信號(hào)結(jié)束表示一

幀(即一個(gè)畫面)的數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢。c、HSYNC

為camera

行同步信號(hào)管腳。

一個(gè)HSYNC

信號(hào)結(jié)束表示一行

的數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢。d、PCLK為像素同步信號(hào)管腳。

一個(gè)PCLK信號(hào)結(jié)束表示一個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢。3ukS~HHspko

surl?uKS~A3μ?A?3EIH業(yè)呼瓷關(guān)明

s-H

s~A`IdU

mIo:6

人XID3)Power

線介紹a

、AVDD為camera

的模擬電壓。b、DOVDD

為camera的GPIO口數(shù)字電壓。c、DVDD

為camera的核工作電壓。一般來說，要求先提供sensor

的GPIO口電壓，接著提供模擬電壓，

最后提供工作電壓。時(shí)序如下圖：tOt3DOVDDAVDDDVDD三、

camera

在MT6229平臺(tái)上的工作原理介紹MT6229

是支持RAW

RGB

Camera的一個(gè)平臺(tái)。因此Camera

module

可以選擇不帶ISP

的Sensor

。其主要結(jié)構(gòu)是Camera

module+MTK

DSPGRABBED

AREATGSensorRAWRGBMTKDSPLens/SensorCompensatiorISPResizerYUV444CAMERAColorProcessIIAGE

DIAStatisticMTKDSP

包括ISP、IMAGEDMA、IPP及RESIZE,

其中ISP分為TG、lens/sensor

compensation、color

process三個(gè)單元。TG為時(shí)鐘接收器，負(fù)責(zé)從camera接受數(shù)據(jù)，

lens/sensorcompensation

只將RAWRGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為RGB565,

其他格式不做處理，

colorprocess將RGB565/YUV422轉(zhuǎn)為YCbCr888

。ISP部分這里不做詳述，后面的效果調(diào)試將做詳細(xì)描述，重點(diǎn)對(duì)IMAGEDMA及RESIZE做詳細(xì)的描述。1)RESIZE分為：

DRZ、PRZ。DRZ即drop

resize,

負(fù)責(zé)列與行的壓縮，中間格式不變。PRZ

即postresize,分為兩個(gè)部分：粗略壓縮與精細(xì)壓縮。粗略壓縮即簡(jiǎn)單的按照比例壓縮，例如1,1/4,1/16,1/64;精細(xì)壓

縮即對(duì)列于行進(jìn)行壓縮，中間先是將YUV444

轉(zhuǎn)為YUV420,

這樣提

高了壓縮速度。RSZDRZPRZIVLAGEDAMPATAIP:P+RAW2)IPP分為IPP1,IPP2,IPP3

。IPP的作用是將YUV轉(zhuǎn)換為RGB,如下圖：DropRESZPostRESZ

MemoryIMGDMAGIF

DecPNG_DecIPP2IPP1IPP3YUVYuVRGB”RGBIMGDMARGBrov?

PostRESZBy

Pkel

YUV444ResizerBy

PixeYYuvf?3)IMAGE

DMA包括JPEG

DMA

、VIDEO

DMA

、IBW1/2/3/4DMA

、IBR1/2

DMA得

津

漏Image

Process

EngineBy

PixelRGBBBBD

IPEG

EhcoderBy

BlockDMAVideoBuffer(YUV420)LCD

IFDCImage

DMA4B/1BW4ByPixe

By

PixelLCDFrameBuffer(RGB

505/RGBB?B]e(YBUu

f4e

2.YUv420)EncodJPEGImage(RBGu

fe5r85/

RGB

888/BGR

888]Image(R

5/RGB888)6r5eBffGBuBy

Pxel

By

PkelBy

PikelLineJPEG

encode

DMA主要負(fù)責(zé)將YUV444數(shù)據(jù)按照8X8模塊，壓縮為YUV422/420,

如果數(shù)據(jù)最后一個(gè)模塊不是8X8,則用

0補(bǔ)齊。然后將YUV422/420傳送到JPEG

ENCODE.image

buffer

write

1主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從IPP2傳輸?shù)絋humbnailbuffer;image

buffer

write2主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從IPP1傳輸?shù)絤emory或LCD

buffer。image

buffer

wtite3主要負(fù)責(zé)將RGB888/YUV444傳送到DRZ.

image

buffer

wtite4主要負(fù)責(zé)將RGB888/YUV444傳送到PRZ.

image

buffer

read

1

主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)RGB565/RGB888/BGR888從memory傳輸?shù)絀PP3.image

buffer

read2主要負(fù)責(zé)從memory讀取phone

frame,

經(jīng)

過壓縮、轉(zhuǎn)化后疊加到CRZ

buffer上。Icon/Menuframe

buffer88LCMRGB565lmageframebuffer8

RGB565LCDInterfaceCamerapreviewIMAGEDMApath:IBR2/OVL3YUV444IBW43Overlay

framebufferTV-output

framebuf