学习目的
本模块主要是了解一个摄像头模组的基本组成，每个组成部分的主要作用是什么，同时掌握一些基本术语。
学习考核
1）画出一个摄像头的基本构成示意图
2）说出每个模块的作用
3）说出Camera成像原理
4）总结Camera结构及原理相关的一些基本术语：SensorIC、Module、CCD、CMOS、像素、pixel size，光圈，焦距，VCM、BSI等。
1、Camera's pricipium工作原理
景物通过镜头（LENS）生成的光学图像投射到图像传感器（SENSOR）表面，然后转为电信号，经过A/D（模数转换）转换后变成数字图像信号，再送到数字信号处理芯片（DSP）中加工处理，再通过数据总线传输到手机中的System LSI进行处理，最后通过LCD就可以看到图像了。
CAMERA工作流程图
CAMERA处理流程
2、The structure of the Camera and subassembly（结构和组件）
1）CCD结构
CCD结构一般分为三层：LENS、分色滤光片、感光层（sensor）
第一层“LENS”
CAMERA的成像关键在于SENSOR，为了扩大CCD的采光率必须扩大单一像素的受光面积，在提高采光率的同时会导致画面质量下降。LENS就是相当于在SENSOR前面增加一副眼镜，SENSOR的采光率不是由SENSOR的开口面积决定而是由LENS的表面积决定。
第二层“分色滤色片”
目前分色滤色片有两种分色方法：
A. RGB原色分色法，就是三原色分色法，几乎所有的人类眼镜可以识别的颜色都可以通过R、G、B来组成，RGB就是通过这三个通道的颜色调节而成。
B. CMKY补色分色法，由四个通道的颜色配合而成，分别是青（C）、洋红（M）、黄（Y）、黑（K），但是调节出来的颜色不如RGB的颜色多。
第三层“感光层（SENSOR）”
CCD的第三层是SENSOR,SENSOR主要是将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片（DSP）,将影像还原。
2）LENS（镜头）
光是一种波，可见光只是整个光波中的一段。Lens就是一个能够截止不可见光波，而让可见光通过的带通滤波器。
一般CAMERA的镜头结构是由几片透镜组成，分忧塑胶透镜（PLASTIC）和玻璃透镜（GLASS），如1G3P、2G2P、4G等。
3）SENSOR（图像传感器）
图像传感器（SENSOR）是一种半导体芯片，器表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管收到光照射时，就会产生电荷。
目前SENSOR类型有两种：
CCD（Charge Couple Device），电荷耦合器件
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor），互补金属氧化物半导体
CCD/CMOS的差异 >>
A. 总体比较
CCD的优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。
CMOS的优点是集成度高（将AADC与讯号处理器整合，可以大幅缩小体积）、功耗低、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。
B. 成像效果
在相同像素下CCD的成像往往通透性、明锐性都很好，色彩还原、曝光可以保证基本正确。
CMOS的产品往往通透性一般，对事物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。
在采用CMOS为感光元器件的产品中，通过采用影像光源自动增益补强技术，自动亮度、白平衡控制技术，色饱和度、对比度、边缘增强以及伽马矫正等影像控制技术，完全可以达到与CCD蛇形头相媲美的效果。
C. 功耗比较
CCD功耗比较高，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需要高压查干山传输效果；另外由于CCD无法ADC和讯号处理器，导致需要使用3~4租电源。
CMOS功耗比较低，不到CCD的1/3，CMOS影像传感器将每一像素的电荷转换成电压，读取前就将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，只需要一组电源。
使用技巧>>
使用摄像头，尤其是采用CMOS 芯片的产品时就更应该注重技巧：
A. 不要在逆光环境下使用（这点CCD 同），尤其不要直接指向太阳，否则“ 放大镜烧蚂蚁”的惨剧就会发生在您的摄像头上。
B. 环境光线不要太弱，否则直接影响成像质量。克服这种困难有两种办法，一是加强周围亮度，二是选择要求最小照明度小的产品，现在有些摄像头已经可以达到5lux 。
C. 要注意的是合理使用镜头变焦，不要小瞧这点，通过正确的调整，摄像头也同样可以拥有拍摄芯片的功能。
3、 A/D转换器
A/D转换器即ADC（Analog DigitalConverter 模拟数字转换器）
ADC的两个重要指标是转换速度和量化精度，由于CAMERA SYSTEM中高分辨率图像的像素量庞大，因此对速度转换器的要求很高。同事量化精度对应的ADC转换器将每一个像素的亮度和色彩值量化为若干等级，这个登记就是CAMERA的色彩深度。由于CMOS已经具备数字化传输接口，所以不需要A/D
4、数字信号处理芯片（DSP）
数字信号处理芯片DSP（DIGITAL SIGNAL PROCESSING）功能：主要是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信息参数进行优化处理，并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。
DSP结构框架：
1）ISP（image signal processor）镜像信号处理器
2）JPEG encoder（JPEG图像解码器）
3）USB device controller（USB设备控制器）
5、The guide line of camera 技术指标
1）图像压缩方式
JPEG：（joint photographic expert group）
静态图像压缩方式。一种有损图像的压缩方式。压缩比越大，图像质量也就越差。当图像精度要求不高存储空间有限是，可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。
2）图像噪音
指的是图像中的杂点干扰。表现为图像中有固定的彩色杂点。
3）视角
与人的眼睛成像是想同的原理，简单说就是成像范围。
4）白平衡处理技术（AWB）
定义：要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。（在不同的环境光照下，人类的眼睛可以把一些“白”色的物体都看成白色，是因为人眼进行了修正。但是SENSOR没有这种功能，因此需要对SENSOR输出的信号进行一定的修正，这就是白平衡处理技术）。
色温表示光谱成分，光的颜色。色温低表示长波光成分多。
当色温改变时，光源中三基色（红绿蓝）的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色平衡，这就是白平衡调节。
图像传感器的图像数据被读取后，系统将对其针对江头的边缘畸变的运算修正，然后经过坏像素处理后被系统送进去进行白平衡处理。
5）电源
摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。
6）色彩深度
反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力，就是用多少二进制数字来记录三种原色。实际上就是A/D转换器的量化精度，是指将信号分成多少个等级，常用色彩位数（bit）表示。彩色深度越高，获得的影像色彩就月艳丽动人。
非专业的SENSOR一般是24位，专业型SENSOR至少是36位的。
7）输出/输入接口（IO）
串行接口（RS232/422）：传输速率慢，为115kbit/s；
并行接口（PP）：速度可达到1Mbit/s
红外接口（IrDA）：速率也是115kbit/s，一般笔记本电脑有此接口
通用串行总线USB：即插即用的接口标准，支持热插拔。USB1.1速率可达12Mbit/s，USB2.0可达480Mbit/s;
IEEE1394（火线）接口（亦称ilink）：其传输速率可达100M~400Mbit/s
8）图像格式（image Format/ Color space）
RGB24，I420是目前最常用的两种图像格式。
RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现为256级浓淡，从而可以再现256*256*256中颜色。
I420：YUV格式之一。
其他格式有：RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。
9）分辨率（Resolution）
我们厂看到的分辨率都以乘法形式表现的，比如1024*768，其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数，“768”表示垂直方向的点数。显而易见，所谓分辨率就是画面的解析度，由多少像素构成。数值越大，图像也就越清晰。分辨率不仅与显示尺寸有关，还要受显像管点距、视频带宽等因素影响。
SXGA（1280*1024） 又称130万像素
UXGA （1600*1280）又称200万像素
最大点阵2048*1536 又称300万像素
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