摘要：數(shù)碼相機(jī)簡(jiǎn)稱：Digital Camera (DC)，是數(shù)碼照相機(jī)的簡(jiǎn)稱，又名：數(shù)字式相機(jī)。數(shù)碼相機(jī)，是一種利用電子傳感器把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)的照相機(jī)。文章發(fā)表在《微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)》上，是網(wǎng)絡(luò)工程師論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)碼相機(jī),TVP5040,TMS320DSC,系列DSP,CCD

　　數(shù)碼相機(jī)是集光學(xué)、機(jī)械、電子一體化的產(chǎn)品。它集成了影像信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸?shù)炔考?，具有?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實(shí)時(shí)拍攝等特點(diǎn)。光線通過(guò)鏡頭或者鏡頭組進(jìn)入相機(jī)，通過(guò)數(shù)碼相機(jī)成像元件轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通過(guò)影像運(yùn)算芯片儲(chǔ)存在存儲(chǔ)設(shè)備中。

　　目前，數(shù)字類消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求率增長(zhǎng)驚人。在這些產(chǎn)品中，成像和視頻類產(chǎn)品比重很大。在這些影像產(chǎn)品中，無(wú)論是數(shù)碼相機(jī)還是內(nèi)置數(shù)碼相機(jī)的可拍照手機(jī)，或者其它數(shù)字成像和視頻終端產(chǎn)品，都需要成像和視頻處理前端與其協(xié)同工作。

　　針對(duì)不同的市場(chǎng)，大部分廠商會(huì)根據(jù)CCD和CMOS的差異而采取不同的解決方案，而采用TMS320DSC系列DSP的數(shù)碼相機(jī)解決方案則可兼顧。從入門產(chǎn)品到最高級(jí)設(shè)計(jì)的整個(gè)相機(jī)系統(tǒng)或其它影像產(chǎn)品，都可由這個(gè)系列DSP的可編程能力而輕松實(shí)現(xiàn)，這是其優(yōu)勢(shì)之一。其次，成像和視頻處理前端TVP5031、TVP5040和TVP5145的可編程能力，使得開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)更新的算法和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)升級(jí)或更改模塊前端的處理。

　　經(jīng)過(guò)相關(guān)配置以后，DSP就可以接受TVP5040輸出的CCD原始數(shù)據(jù)了。2 NTSC/PAL數(shù)字視頻解碼器TVP5040TVP5040作為一款高質(zhì)量單芯片數(shù)字視頻解碼器，可能很方便的將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻。它包括業(yè)界領(lǐng)先的2個(gè)10位高速2x過(guò)抽樣A/D轉(zhuǎn)換器。接受標(biāo)準(zhǔn)的NTSC/PAL制式的復(fù)合視頻信號(hào)和S-Video信號(hào)輸入，輸出格式可以是8位、10位、16位或20位4：2：2(YcbCr)子采樣格式，也可以是8位或10位ITU-RBT，656定義的標(biāo)準(zhǔn)輸出(帶嵌入同步)。采樣可以是矩形像素或者遵循ITU-RBT.601協(xié)議。

　　一種數(shù)碼相機(jī)成像和視頻處理前端的設(shè)計(jì) :

　　模塊功能如圖2所示。TVP5040由一組內(nèi)部寄存器初始化并控制，它們?cè)O(shè)置所有的操作參數(shù)。為了能夠正確設(shè)置寄存器的參數(shù)，主機(jī)在上電復(fù)位時(shí)，必須向TVP5040下載微代碼，以使TVP5040的內(nèi)部微處理器對(duì)內(nèi)部寄存器編程。由于微代碼較大，TVP5040提供了不同的主機(jī)端口接口，包括I2C端口(I2C Interface)、3個(gè)并行主機(jī)接口(PHI Interface)和視頻端口接口(VIP Interface)用于下載和進(jìn)一步的配置。主機(jī)接口用于初始化內(nèi)部微處理器，讀寫狀態(tài)寄存器以及訪問(wèn)分片VBI數(shù)據(jù)(sliced VBI data)。

　　論文一種數(shù)碼相機(jī)成像和視頻處理前端的設(shè)計(jì)

　　CCD控制器采集處理CCD圖像傳感器的數(shù)據(jù)。CCD所需的A/D轉(zhuǎn)換和時(shí)序生成由外部芯片提供。CCD時(shí)序生成器(CCD timing generator)可以向外部時(shí)序產(chǎn)生電路提供HD/VD信號(hào)，也可以接收外部傳來(lái)的HD/VD信號(hào)并與其保持同步。CCD控制器最高可以處理12位寬的圖像數(shù)據(jù)，可以支持高達(dá)30MHz的點(diǎn)時(shí)鐘。

　　這里采用TVP5040生成CCD控制器所需時(shí)序，并傳送HD/VD、場(chǎng)ID和像素時(shí)鐘信號(hào)。鉗位電路(clamper)采樣CCD黑像素的數(shù)字，然后每個(gè)像素的值都減去這個(gè)黑電平值。用戶可以通過(guò)寄存器設(shè)置黑電平像素的位置，用于求黑像素的數(shù)量(8個(gè)或16個(gè))。另外，也可以將黑電值設(shè)置成一個(gè)常數(shù)。

　　輸出格式化器模板(output formatter)提供反混淆濾波(anti-aliasing filter)、A-律壓縮和水平、垂直降采樣。反混淆濾波由一個(gè)簡(jiǎn)單的三階濾波器構(gòu)成。A-律表壓縮將10位以上的鉗位后數(shù)據(jù)壓縮成8位。最后是一個(gè)可編程降采樣模板，從每8個(gè)像素中抽取N個(gè)像素。CCD控制器提供2個(gè)數(shù)據(jù)通道。

　　一種數(shù)碼相機(jī)成像和視頻處理前端的設(shè)計(jì) :

　　由于TVP5040輸出10位數(shù)據(jù)，所以本設(shè)計(jì)保留最高位，低兩位接地或者懸空。TMS320DSC接收 TVP5040的VD、HD以及場(chǎng)信號(hào)并與其保持同步。圖像數(shù)據(jù)輸入TMS320DSC系列DSP時(shí)，在輸入點(diǎn)時(shí)鐘的上升沿和下降沿被鎖存，可通過(guò)寄存器DET設(shè)置。

　　CCD控制器可以將數(shù)據(jù)直接存入SDRAM，也可以通過(guò)預(yù)覽引擎(preview engine)Burst壓縮單元將數(shù)據(jù)壓縮后存入SDRAM。TVP5040輸出的寫信號(hào)(WEN)用于從CCD接口直接將數(shù)據(jù)寫入SDRAM，可通過(guò)EWEN位進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)WEN信號(hào)為高讀寫位(RDWE)，即位是“1”時(shí)，圖像數(shù)據(jù)就載入SDRAM。

　　Void main(){TVP5040INIT()//初始化TVP5040SdramInit()//初始化SDRAMCCDCInit()//初始化CCD控制器CCDCSetLinePerFrame()//設(shè)置每幀圖像的行數(shù)CCDCSetRawDataMode()//設(shè)置內(nèi)部生成時(shí)序信號(hào)的寬度、極性、位置和方向CCDCGetFrame()//獲取一幀圖像數(shù)據(jù)送入SDRAM}

　　然后，就可以對(duì)SDRAM中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理了，比如進(jìn)行圖像的壓縮或增強(qiáng)處理等，這些超出了本文的討論范圍，就不多述了。5 結(jié)論上述系統(tǒng)在數(shù)碼相機(jī)設(shè)計(jì)方案中取得了非常好的效果。實(shí)踐證明，這種高性能、可編程的、基于DSP的解決方案，使得產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用變得更加容易，為產(chǎn)品更快的進(jìn)入市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。

　　發(fā)表電子論文的期刊：《微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)》雜志創(chuàng)辦于1972年，是2004版北大計(jì)算機(jī)核心期刊，我國(guó)微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的唯一專業(yè)性國(guó)家中文核心期刊，同時(shí)也是中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)刊。