《摄像头 —— MCLK、VSYNC、HSYNC、PCLK》

 

MCLK： MCLK是指芯片的主时钟，由BB提供，是CCM sensor的时钟源，MCLK由sensor处理后变成传输数据所需要的PCLK，PCLK指pixel采样的时钟。

PCLK：有些方案给他起名字叫：DotCLK。是像素点同步时钟信号。也就是每个PCLK对应一个像素点。

VSYNC（垂直同步信号）：

• 用于标记一帧图像的开始或结束。
• 一个 VSYNC 脉冲表示一帧图像传输完成，下一帧即将开始。

• VSYNC 的频率决定了帧率（FPS）

 

HSYNC（水平同步信号）：

• 用于标记一行图像的开始或结束。
• 一个 HSYNC 脉冲表示一行像素数据传输完成，下一行即将开始。

• HSYNC 的频率决定了行频（每秒传输的行数）。

 

VSYNC、HSYNC 与曝光的关系

VSYNC（垂直同步信号）：

1. VSYNC 用于标记一帧图像的开始或结束。在摄像头中，一帧图像的曝光时间通常是在 VSYNC 信号之间的时间段内确定的。
2. 曝光时间是指摄像头传感器接收光线并转化为电信号的时间长度。VSYNC 信号的频率（即帧率）会影响每帧图像的曝光时间上限，因为一帧图像的采集必须在下一帧 VSYNC 信号到来之前完成。
3. 如果 VSYNC 频率较高（帧率较高），则每帧图像的曝光时间可能较短，反之则较长。但曝光时间还受到其他因素（如光圈大小、传感器增益等）的影响。

HSYNC（水平同步信号）：

1. HSYNC 用于标记一行图像的开始或结束。在曝光过程中，HSYNC 信号确保每一行像素在正确的时间点开始和结束曝光。
2. 虽然 HSYNC 本身不直接决定曝光时间，但它与 VSYNC 一起，通过定义帧和行的结构，间接影响了曝光时间的分配。例如，在一帧图像中，每一行的曝光时间可能受到 HSYNC 信号周期的限制。

 

VSYNC、HSYNC 与 PCLK 的关系

PCLK（像素时钟）：

1. PCLK 是像素点同步时钟信号，每个 PCLK 对应一个像素点的采集和传输。
2. PCLK 的频率决定了像素数据的传输速率，也间接影响了曝光过程中像素数据的读取速度。
3. 在摄像头中，PCLK 通常与 VSYNC 和 HSYNC 信号协同工作，以确保像素数据在正确的时间点被采集和传输。

 

VSYNC、HSYNC 与 PCLK 的协同作用：

1. VSYNC 信号触发一帧图像的采集开始，HSYNC 信号则在一帧图像内触发每一行像素的采集开始。
2. PCLK 信号在每一行像素采集过程中，按照固定的频率驱动像素数据的读取和传输。
3. 这三个信号共同确保了摄像头能够按照预定的帧率、行率和像素率采集和传输图像数据。

 

 下图为摄像头行扫描成像：

 

 其中为了解决在camera曝光周期外，打开红外灯。避免在camera夜视模式，红外灯影响camera成像。目标则是在保证夜视成像效果的前提下，尽可能拉长开红外的时常。

1.首先调整VSYNC，VSYNC（帧率）越小，曝光时间则长，会拉大a的长度。

2.行周期也就是b（HSYNC）缩小，hsync=每行像素数 / 像素时钟。行像素为camera固定，则在图像传输的前提下，尽可能提高像素时钟。

3.在c（camera一帧曝光时常）的时候，关闭红外e。然后在d的时长打开红外灯。

 

 

1.PCLK是由MCLK进行分频而来......

2.PCLK是个时钟，通过寄存器只能调节它的频率什么的，它是控制像素输出的一个时钟；

3.在曝光时间的算法中需要知道PCLK的值，是因为在sensor内没有时间观念，只有频率，所以在算曝光计算时需要将所要的曝光的秒数转换为曝光的clock数，同样的

   Clock数，在不同的频率下代表的时间是不同的，例如同样的1000个clock在12HZ和24HZ下代表的时间就差了二倍。

  而PClk的值一般是以提供给sensor的MCLK除以sensor内部除频后的值，而每个sensor的除频设计方式不太相同，所以需要对照datasheet才行。

4.我解释一下pll，PC-camera芯片晶振产生时钟，pll进行倍频输出MCLK给sensor，sensor再通过pll产生合适的PCLK，一般PC-camera芯片输出的MCLK是固定的几个值，

  而sensor这边输出的PCLK根据调节相应的寄存器在可以输出的值在一定范围内可随意调，sensor输出PCLK和曝光是两个独立的过程，对于曝光可以设置target值进行亮度调整，

  如果是非SOC sensor可以改变dummy line和dummy pixel来调节帧率，对于水波纹的消除可以根据PCLK可抑制消除，这样的PCLK有约束，如果真可输出频率范围内的频率输出则可以

  调节dummy pixel来消除。

5.MCLK = 倍率系数*Pclk

 

 

个人理解：

1.主控提供mclk

2.sensor将mclk分频成pclk

3.sensor通过pclk做像素采样

4.sensor采集完像素，通过mipi接口传输图像数据给主控，其中VSYNC和HSYNC用来告诉主控哪些数据是同一帧，哪些数据是同一行