基于SoC的数字摄像系统原理介绍

    1、概述

    与模拟摄像机相比较，数字摄机具有如下特点：

    图像以数字方式存储，这样便于保存、传送和重复使用，从而免除胶片冲洗和图像扩印。

    利用电脑可对图像进行修改、编辑等加工处理，也可输入电视和上网观看。

    可通过电脑网络进行远距离传送，且具有速度快、干扰小、质量高等优点。

    本文介绍的数字摄像系统是由单片大规模集成电路LSI组成，它能以30帧/s的速率传送全运动图像或连续图像，并具有体积小、功耗低、传输速度快、分辨率高的特点。

    2、工作原理

    数字摄像系统的原理如图1所示。该系统由CCD信号处理器、M-JPEG编解码器、32位RISC-CPU、NTSC编码器、DRAM控制器和各种外设接口等组成，是典型的嵌入式系统。

    来自CCD的信号，经彩色校正的Y/C分离后，通过A/D转换器转换为10位的数字信号，写入动态存储器DRAM中的帧缓冲器，作为YUV（4：2：2）图像数据。这些数据又被传送到NTSC/PAL编码器进行编码，最后由LCD显示习显示。当释放快门时，这些数据同样要传送到M-JPEG芯片中，经1/10和1/20压缩编码处理后存储到DRAM中的JPEG编码区域。RISC-CPU把压缩数据转换成文件格式数据，然后写到外部存储器中，如微驱动。在放像时，数据的流向与上述（摄像）相反。解码后的图像在LCD显示屏上显示。

    该系统采用三总线分技术，即把信号总线（228MB/s）、CPU总线（114MB/s）和外设总线（57MB/s）分开，使用RISC芯片（32位嵌入式微处理器）能有效、高速地处理信号，以避免需要存储大容量图像数据和外设处理速度慢的矛盾。这种总线分离技术不仅能解决通信拥挤问题，还能实现高速、高分辨率图像处理、是该系统重要特点这一。

    3、几个重要电路

    3.1CCD信号处理电路

    为了能对1360×1042（1.5M）像素的信号进行实时处理，该电路采用像素原色逐行扫描CCD摄像技术。CCD信号处理器是数字摄像机（DSC）中的关键电路，它的优劣将直接影响DSC的性能。该电路由原始数据校准模块、彩色处理模块、数字放大模块、RGB-YUV转换模块和图像质量调节模块组成，如图2所示。其中原始数据校准模块由数字钳位、像素校准白色平衡、自动强制和伽码校准电路组成。