回想這工作的這幾年，嘗盡社會的辛酸艱難，從一開始什么都沒有到30萬，從30萬到200萬，從200萬到1300萬，不是炫耀，我只是想通過我自己的經(jīng)歷告訴我的朋友們「手機像素越高，拍的照片越清晰」

攝像頭結構

我初中的時候，有一次我考了年級第7名，學校獎勵了 200塊錢，我當時非常開心，第一時間就想去買一個照相機，我想把自己那時看到的畫面都記錄下來，可惜的是，我看上那個最便宜的也要兩百多，然后我媽跟我說先把錢存她那里，等過陣子有錢了再給我買，然后，你可能想知道然后怎么了，然后就沒有然后了，我最開始的照相機就是大學的時候，我哥給我買的那個大塊頭手機，鈴聲一響起來，一頭熟睡的母豬都能被吵醒。

最開始的照相機是那種手動對焦的，就是轉動馬達讓感光芯片能接收到最好的信號，俗稱對焦。

最原始的Camera成像原理

說起成像原理，我們不得不說小孔成像，就是有了小孔成像，我們才有了相機這么神奇的東西。

小孔成像是是比較古老的方式了，隨著現(xiàn)在技術的發(fā)展，已經(jīng)使用了新的方式替代小孔成像，因為小孔成像的孔很小，也造成了拍攝存在很多局限性。

現(xiàn)代Camera 工作原理

camera工作原理是外部光線穿過 lens 后， 經(jīng)過 color filter 濾波后照射到 Sensor 面上， Sensor 將從 lens 上傳導過來的光線轉換為電信號，再通過內(nèi)部的 AD 轉換為數(shù)字信號。如果 Sensor 沒有集 成 DSP，則通過 DVP 的方式傳輸?shù)絙aseband，此時的數(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（手機一般在cpu isp端做），后輸出 YUV 或者 RGB 格式的數(shù)據(jù)。最后會由 CPU 送到 framebuffer 中進行顯示，這樣我們就看到 camera 拍攝到的景象了。

我們先用眼睛通過目鏡確定當前拍攝的這個人是不是一個靚仔，然后呢，讓這個靚仔做一個比較帥點的姿勢，然后按下快門就，擋光板抬起，把光線照到感光器上，感光器是一個模擬圖片，通過ADC轉換數(shù)字信號，存儲到存儲芯片上。

Camera硬件原理圖

硬件原理圖分析

POWER:

VDD_CAMA28? ----2.8v?? camera的模擬電壓

VDD_CAMD28? ----1.5v?? camera的工作電壓

VDD_CAMIO28? ----2.8v?? camera的GPIO口數(shù)字電壓

OUTPUT:

CAM_DATA: 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

CAM_VSYNC: camera的幀同步信號管腳。一個VYSNC信號結束表示一幀（即一個畫面）的數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢

CAM_HSYNC: camera行同步信號管腳。一個HSYNC信號結束表示一行的數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢

CAM_PCLK:?像素同步信號管腳。一個PCLK信號結束表示一個數(shù)據(jù)已經(jīng)輸出完畢

INPUT:

CAM_PWDN:? camera的使能管腳，當camera處于PWDN模式時，一切對camera的操作都是無效的，因此，在RST之前，一定要將PWDN管腳置為normal模式

CAM_RST:? camera的復位管腳。此方式為硬復位模式，一般管腳置為低，camera處于硬復位狀態(tài)，camera的各個IO口恢復到出廠默認狀態(tài)。只有在XCLK開啟后，將RESET置為低，硬復位才有效，否則復位無效。

CAM_MCLK:? camera工作時鐘管腳。此管腳為主控提供camera的工作時鐘

CAM_I2C:? camera與主控的通信管腳 Camera主要的通信接口是i2c，數(shù)據(jù)傳輸是mipi

我們在軟件調(diào)試時，camera大致流程：

第一步：給sensor進行上電和輸出時鐘信號；

第二步：然后通過i2c進行通信，通過發(fā)送地址，cpu查找camera；

第三步：在打開camera時，通過i2c下發(fā)，對sensor寄存器進行適配和準備工作；

第四步：camera數(shù)據(jù)輸出，通過mipi給到cpu端進行采集；

Sensor類型

4.1、常見的攝像頭傳感器類型主要有兩種

CCD（Chagre Couled Device），即電荷耦合器，目前被廣泛應用于大部分數(shù)碼相機上，這是一種特殊的半導體材料，它由大量獨立的光敏元件組成，這些光敏元件通常按矩陣排列。光線透過鏡頭照射到CCD上，并轉換成電荷，每個元件上的電荷量取決于其受到的光照強度。當攝影者按動快門時，CCD可將各個元件的信息傳送到模/數(shù)轉換器上，然后將模擬電信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，數(shù)字信號再以一定的格式壓縮后存入緩存內(nèi)，這樣就完成了數(shù)碼相片的整個拍攝。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），即互補金屬氧化物半導體，它在微處理器和閃存等半導體技術上占有重要的地位，也是一種可用來感受光線變化的半導體，其組成元素主要是硅和鍺，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現(xiàn)基本功能。這兩個互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。由于CMOS結構相對簡單，與現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝相同，從而生產(chǎn)成本可以降低，理論上講，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號，CCD是以行為單位的電流信號，相比較而言，前者更為敏感、速度更快、更為省電。目前CMOS技術發(fā)展還不成熟，這種高質量的CMOS還只應用于一些專業(yè)的數(shù)碼相機上，而在一些低檔數(shù)碼相機上常使用廉價低檔的CMOS，成像質量一般比較差。所以目前要購買消費級數(shù)碼相機的話，建議用戶最好選擇以CCD為影像傳感器的產(chǎn)品

4.2、圖像采集數(shù)據(jù)的模式有兩種

Color Filter Array---CFA 圖像傳感器都采用一定的模式來采集圖像數(shù)據(jù)，常用的有 BGR 模式和 CFA 模式。

BGR 模式：BGR 模式是一種可直接進行顯示和壓縮等處理的圖像數(shù)據(jù)模式，它由 R( 紅)、G( 綠) 、B( 藍) 三原色值來共同確定 1 個像素點，例如富士數(shù)碼相機采用的 SUPER CCD 圖像傳感器就采用這種模式，其優(yōu)點是圖像傳感器產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)無需插值就可直接進行顯示等后續(xù)處理，圖像效果最好，但是成本高，常用于專業(yè)相機中。

CFA 模式：為了減少成本，縮小體積，市場上的數(shù)碼相機大多采用 CFA 模式，即在像素陣列的表面覆蓋一層彩色濾波陣列（Color Filter Array，CFA），彩色濾波陣列有多種，現(xiàn)在應用最廣泛的是 Bayer 格式濾波陣列，滿足 GRBG 規(guī)律，綠色像素數(shù)是紅色或藍色像素數(shù)的兩倍，這是因為人眼對可見光光譜敏感度的峰值位于中波段，這正好對應著綠色光譜成分。在該模式下圖像數(shù)據(jù)只用R, G, B三個值中的一個值來表示一個像素點，而缺失另外兩個顏色值，這時得到的是一副馬賽克圖片，為了得到全彩色的圖像，需要使用其周圍像素點的色彩信息來估計缺失的另外兩種顏色，這種處理叫做色彩插值。

小結

這是camera硬件工作原理的介紹，那么在后面的文章中，我們將會逐步結合代碼去分析，怎樣驅動camera工作起來。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Camera摄像头工作原理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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