關于攝像頭Camera的基礎知識詳解

Camera工作原理

物體通過鏡頭（lens）聚集的光, 通過CMOS或CCD集成電路，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過內(nèi)部圖像處理器（ISP）處理轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像信號，最后轉(zhuǎn)換成標準的RGB、YUV等格式圖像信號。

Camera模組組成

攝像頭模組主要包含：?鏡頭(lens)、傳感器（sensor）、軟板（FPC）、圖像處理芯片（ISP）。

縮寫解析

AEC: Auto Exposure Control, 自動曝光控制

AWB: Auto White Balance, 自動白平衡

AF: Auto Focus, 自動對焦

TE: Time Exposure, 曝光時間

FBC: Frame Buffer Compressed, 幀緩沖壓縮

注意：3A算法指：AEC, AWB, AF算法。

Camera參數(shù)指標

IQ: Image Quality, 圖像質(zhì)量

(1)圖像解析度/分辨率(Resolution)

(2)圖像格式(imageFormat/Colorspace)

像素格式，比如: RGB24，RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。

(3)自動白平衡調(diào)整(AWB)

白平衡指不管在任何光源下，都能將白色物體還原為白色。白平衡是描述顯示器或相機中紅、綠、藍三基色混合生成后白色精確度的一項指標。

(4)色彩深度

色彩深度在計算機圖形學領域中表示在位圖或者視頻幀緩沖區(qū)中儲存1像素的顏色所用的位數(shù)，它也稱為位/像素（bpp）。色彩深度越高，可用的顏色就越多?，F(xiàn)在市場上的攝像頭均已達到24位，有的甚至是32位。

(5)圖像噪音

指的是圖像中的雜點干擾。

(6)幀率

幀率指的就是1秒鐘時間里傳輸、顯示圖片的幀數(shù)，每一幀就是一個畫面，快速連續(xù)的多幀就形成了運動的動態(tài)效果。高的幀率可以得到更加流暢，更加逼真的畫面。

(7)碼流

碼流就是指視頻數(shù)據(jù)在單位時間內(nèi)的數(shù)量大小，也叫碼率，是視頻編碼畫面質(zhì)量控制中最重要的部分，同樣的分辨率和幀率下，視頻碼流越大，畫面質(zhì)量越高，對應的存儲容量也就越大。

(8)曝光

曝光就是圖像的明暗程度，照片太暗稱為曝光不足，照片太亮稱為曝光過度。曝光由光圈、曝光時間、ISO三者共同決定。

光圈：控制進光量。

曝光時間：光到達的時間長度。

ISO：增益，或稱為感光度。

ISP

ISP(Image Signal Processor)，即圖像信號處理器，用于處理圖像信號傳感器輸出的圖像信號。它在相機系統(tǒng)中占有核心主導的地位，是構成相機的重要設備。ISP 通過一系列數(shù)字圖像處理算法完成對數(shù)字圖像的效果處理。主要包括3A、壞點校正、去噪、強光抑制、背光補償、色彩增強、鏡頭陰影校正等處理。

主流的CMOS和CCD sensor幾乎都是輸出Bayer mosaic格式的RAW數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)格式是無法直接觀看的，必須轉(zhuǎn)換成常見的RGB或YUV格式才能被主流的圖像處理軟件支持，這個轉(zhuǎn)換也是由ISP進行處理的。

(1)ISP內(nèi)部構成

如下圖所示，ISP 內(nèi)部包含 CPU、SUP IP、IF 等設備，事實上，可以認為 ISP 是一個 SOC，可以運行各種算法程序，實時處理圖像信號。