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，將光信號轉換成電信號，再經過內部圖像處理器（ISP）處理轉換成數字圖像信號，最后轉換成標準的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參數指標

IQ: Image Quality, 圖像質量

(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中儲存1像素的顏色所用的位數，它也稱為位/像素（bpp）。色彩深度越高，可用的顏色就越多。現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，每一幀就是一個畫面，快速連續的多幀就形成了運動的動態效果。高的幀率可以得到更加流暢，更加逼真的畫面。

(7)碼流

碼流就是指視頻數據在單位時間內的數量大小，也叫碼率，是視頻編碼畫面質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 通過一系列數字圖像處理算法完成對數字圖像的效果處理。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數據，這種數據格式是無法直接觀看的，必須轉換成常見的RGB或YUV格式才能被主流的圖像處理軟件支持，這個轉換也是由ISP進行處理的。

(1)ISP內部構成

如下圖所示，ISP 內部包含 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。