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Camera Sensor基础知识

时间:2021-03-04 13:31:43      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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1. 感光原理

Camera Sensor是由数百万上千万数量小方块的CCD或CMOS感光元件(简称像素),以平面阵列方式排列组成,其感光原理是于感光元件表层上整合RGB(红、绿、蓝)三原色的滤镜,通过对一个一个的感光点对光进行采样和量化形成图像。Sensor中每一个感光点只对应一个彩色滤光片,因此只能感光RGB中的一种颜色。通常所说的30万像素或130万像素等,指的是有30万或130万个感光点。如果一台拥有一千二百万像素的数码相机,明显地就是最少12,000,000小方块的感光元件了

技术图片

Sensor的彩色滤镜阵列元件,基本上是采用了Bayer图样(RGRG/GBGB排列如上图)的排列方式,实现RGB三原色滤镜依序,以Striped Array(条状阵列)形式,红、蓝、绿相互交替,各施其职,分别去 "捕捉" 三原色的光能量。以光学的角度而言,应该说成是光线通过镜头的不同镜片组,投射抵达至整合了Bayer图样的条状阵列RGB滤镜的图像传感器,而图像传感器记录了进光量的电荷,转成数字参数,成为了RAW文件的图像信息即RAW DATA。
 绿色滤镜元件,是红、蓝的2倍,只因人类眼睛识别颜色不是线性的,我们的眼睛对于绿色,显然是比较敏感。因此护眼常识都在鼓励人们多看绿色的缘故。理论上RGB的3原色滤镜数量比例是1: 2: 1。
Bayer RGB是属于 RGB RAW data的,但是 RGB RAW data不一定是Bayer pattern。Sensor输出的RAW格式图像大小取决于自身特性与配置,例如某款Sensor配置为10-bit RGB RAW并且图像尺寸为1024*768,那么单帧图像大小为1024*768*10bit=7680kb。
当然也有些Sensor内置格式转换单元,可以直接输出YUV数据或者RGB数据。
 
2. 输出接口-DVP
 
技术图片

 

DVP(Digital Video Port) 是传统的sensor输出接口,采用并行输出方式,数据位宽有8bit、10bit、12bit、16bit等,是CMOS电平信号(重点是非差分信号)。

几个信号:

PCLK:pixel clock ,像素时钟,每个时钟对应一个像素数据;
HSYNC:horizonal synchronization,行同步信号
VSYNC:vertical synchronization,帧同步信号;
DATA:像素数据,视频数据,具体位宽要看ISP是否支持;
MCLK:或者XCLK,ISP芯片输出给驱动sensor的时钟;
SCL,SDA:IIC用来读写sensor的寄存器,配置sensor。

PCLK、HSYNC、VSYNC对应关系
ISP与Sensor通过DVP接口连接,ISP首先会给Snsor一个MCLK,sensor内部的PLL会对计算,产生PCLK,PCLK由幅面(F_W、F_H)、帧率(FPS)决定,并存在如下关系:

PCLK = F_W * F_H * FPS

以F_W = 3556,F_H = 1125,A_W = 1920, A_H = 1080,FPS = 25(1080P25)为例,说明几个对应关系:

- PCLK是一个像素传输的时间,所以HSYNC时间是PCLK的3556倍;

- 在这3556个像素中,只有1920个像素是有效的(A_W大小),在剩下的1636个像素点时间内sensor是不传输数据的;

- VSYNC是帧同步信号,所以VSYNC时间是PCLK的3556*1125倍;

- 同样只有在1920*1080个有效像素时间内,sensor在传输数据;

Camera Sensor基础知识

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原文地址:https://www.cnblogs.com/DF11G/p/14479235.html

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