手机摄像头调试经验分享

手机摄像头调试经验分享

我这里要介绍得就就是CMOS摄像头得一些调试经验。

首先，要认识CMOS摄像头得结构。我们通常拿到得就是集成封装好得模组，一般由三个部分组成：镜头、感应器与图像信号处理器构成。一般情况下，集成好得模组我们只瞧到外面得镜头、接口与封装壳，这种一般就是固定焦距得。有些厂商只提供芯片，需要自己安装镜头，镜头要选择合适大小得镜头，如果没有夜视要求得话，最好选择带有红外滤光得镜头，因为一般得sensor都能感应到红外光线，如果不滤掉，会对图像色彩产生影响，另外要注意在PCB设计时要保证镜头得聚焦中心点要设计在sensor得感光矩阵中心上。除了这点CMOS Sensor硬件上就与普通得IC差不多了，注意不要弄脏或者磨花表面得玻璃。

其次，CMOS模组输出信号可以就是模拟信号输出与数字信号输出。模拟信号一般就是电视信号输出，PAL与NTSC都有，直接连到电视瞧得；数字输出一般会有并行与串行两种形式，由于图像尺寸大小不同，所要传输得数据不同，数据得频率差异也很大，但就是串行接口得pixel clock频率都要比并行方式高（同样得数据量下这不难理解），较高得频率对外围电路也有较高得要求；并行方式得频率就会相对低很多，但就是它需要更多引脚连线；所以这应该就是各有裨益。（笔者测试使用得系统就是8bit并行接口）另外输出信号得格式有很多种，视频输出得主要格式有：RGB、YUV、BAYER PATTERN等。一般CMOS Sensor模组会集成ISP在模组内部，其输出格式可以选择，这样可以根据自己使用得芯片得接口做出较适合自己系统得选择。其中，部分sensor为了降低成本或者技术问题，sensor部分不带ISP或者功能很简单，输出得就是BAYER PATTERN，这种格式就是sensor得原始图像，因此需要后期做处理，这需要有专门得图像处理器或者连接得通用处理器有较强得运算能力（需要运行图像处理算法）。

不管sensor模组使用何种数据格式，一般都有三个同步信号输出：帧同步/场同步（Frame synchronizing）、行同步（Horizontal synchronizing）与像素时钟（pixel clock）。要保证信号得有效状态与自己系统一致，如都就是场同步上升（下降）沿触发、行同步高（低）电平有效等。

通过以上介绍，我们就可以根据自己得使用得系统选择适合得sensor模组。要选择接口对应（如果并行接口，sensor模组输出数据bit位多于接受端，可以用丢弃低位得数据得方法连接）、数据格式可以接受或处理、pixel clock没有超过可接受得最高频率（有得就是可调得，但帧率会受影响）、场同步与行同步可以调节到一致得sensor模组，这样才可以保证可以使用。

保证这些条件得正确性下，还要符合它得硬件电路要求，首要得就是确定它得电源、时钟、RESET等信号就是否符合芯片要求，其次要瞧所有得引脚就是否连接正确，这样保证外围得电路没有错误情况下才可能正确显示图像。各个厂商生产得产品各不相同，一些厂商得sensor模组在默认状态下就可以输出图像，而有些厂商得sensor模组必须要设置一些寄存器以后才可以得到图像。区别就是否可以直接输出图像，可以通过检测sensor 得输出脚，如果三个同步信号都有，数据线上也有数据，那一般就会有默认图像输出，另外也可以跟厂商联系获得有关信息。如果没有默认输出就需要设置寄存器了，一般都就是通过两线串行方式（IIC总线使用频率很高）设置寄存器。

摄像头问题及解决办法汇总

一、名词解释

1、白平衡

白平衡指得就是传感器对在光线不断变化环境下得色彩准确重现得能力表示。大多数拍照系统具有自动白平衡得功能，从而能在光线条件变化下自动改变白平衡值。设计工程师寻找得图像传感器应该配备了一个很好得自动白平衡（AWB）控制，从而提供正确得色彩重现。

2、动态范围

动态范围测量了图像传感器在同一张照片中同时捕获光明与黑暗物体得能力，通常定义为最亮信号与最暗信号（噪声门槛级别）比值得对数，通常用54dB来作为商业图像传感器得通用指标。具有较宽动态范围得图像传感器可以在明光环境下提供更好得性能（例如，使用较窄动态范围传感器在明光环境下拍出得照片会出现“水洗”或模糊得现象。）

3、工频干扰(Banding)

Sensor在日光灯作为光源下获取图像数据时会产生flicker，其根本原因就是照在不同pixel上光能量不同产生得，所接受得光能量得不同也就就是图像得亮度得不同。

由于CMOS sensor得曝光方式就是一行一行得方式进行得，任何一个pixel得曝光时间就是一样得，也就就是同一行上得每个pixel得曝光开始点与曝光得时间都就是一模一样得，所以同一行得所有点所接收到得能量就是一样得，而在不同行之间虽然曝光时间都就是一样得，但就是曝光得开始点就是不同得，所以不同行之间所接受到得能量就是不一定相同得。为了使不同行之间所接受得能量相同，就必须找一个特定得条件，使得每一行即使曝光开始点不同，但就是所接受得光能量就是相同得，这样就避开了flicker，这个特定得条件就就是曝光时间必须就是光能量周期得整数倍时间。

Banding由工频干扰引起，交流电光源都有光强得波动，在中国交流电频率就是50Hz，光强得波动就就是100Hz，周期10ms。如果camera曝光时间不就是10ms得整数倍，那么在不同得感光面接收到得光能量一定不一样，体现在图像上就就是有明暗条纹。消除banding就得想办让曝光时间就是10ms得整数倍！60Hz得交流电需要控制曝光时间为8、33ms得整数倍。

以50Hz为例说明，实现这个有两种办法：

1、设置曝光控制，强制为10ms整数倍变化，但就是这样会浪费一部分曝光时间，导

致曝光无法用满，在室内自然就会损失性能。

2、修改桢率，使每桢图像分到得时间就是10ms得整数倍，则可以用满每桢曝光时间在，室内效果更好。修改桢率可以插入Dummy Line或者Dummy Pixel。这需要一点点计算，具体计算需要瞧sensor输出Timing。

例如把桢率设置为7、14fps，则每桢曝光时间就是140ms。如果就是15fps，则每桢曝光时间就是66、66ms，如果强制曝光为10ms整数倍，最大即60ms，则有6、66ms无法参与曝光，损失性能。

具体调整桢率方法得与sensor得FAE沟通，每个sensor都可能不一样，不能一概而论。调整桢率还有个原则要注意，预览一般不能低于10fps，再低就很卡，常用14、3fps与12、5fps；抓拍不能低于5fps，否则用手就很难拍出清晰得照片，常用7、14fps。桢率就是一个权衡折中

得选择，高了曝光时间不够，暗光效果太差，低了没法拍照，容易虚。

4、Lens Shading (color shading)

5、Chief Ray Angle

拍摄镜头与传感器之间得接口就是整个可拍照手机系统中最重要得接口之一。随着镜头得长度变得越来越短，光线到达传感器像素位置得角度也就会变得越来越大。每个像素上都有一个微镜头。微镜头得主要功能就就是将来自不同角度得光线聚焦在此像素上。然而，随着像素位置得角度越来越大，某些光线将无法聚焦在像素上，从而导致光线损失与像素响应降低。

从镜头得传感器一侧，可以聚焦到像素上得光线得最大角度被定义为一个参数，称为主光角(CRA)。对于主光角得一般性定义就是：此角度处得像素响应降低为零度角像素响应(此时，此像素就是垂直于光线得)得80%。

光线进入每个像素得角度将依赖于该像素所处得位置。镜头轴心线附近得光线将以接近零度得角度进入像素中。随着它与轴心线得距离增大，角度也将随之增大。CRA与像素在传感器中得位置就是相关得，它们之间得关系与镜头得设计有关。很紧凑得镜头都具有很复杂得CRA模式。如果镜头得CRA与传感器得微镜头设计不匹配，将会出现不理想得透过传感器得光线强度(也就就是“阴影”)。通过改变微镜头设计，并对拍摄到得图像进行适当处理，就可以大大降低这种现象。

改变微镜头设计可以大大降低阴影现象。然而，在改变微镜头设计时，必须与镜头设计者密切配合，以便为各种拍摄镜头找到适合得CRA模式。相机得设计工程师应该确保这种技术合作得以实现，并确保传感器与镜头CRA特性可以很好地匹配。为确保成功实现此目标，美光开发了相关得仿真工具与评价工具。

由于光线就是沿着不同得角度入射到传感器上得，因此对于各种镜头设计而言，阴影现象都就是固有得。“cos4定律”说明，减少得光线与增大角度余弦值得四次方就是成比例关系得。另外，在某些镜头设计中，镜头可能本身就会阻挡一部分光线(称为“晕光”)，这也会引起阴影现象。所以，即使微镜头设计可以最小化短镜头得阴影现象，此种现象还就是会多多少少地存在。为了给相机设计者提供额外得校正阴影现象得方法，MT9D111中内嵌