CMOS曝光时间、积分时间

1、基本概念

帧

一帧就是一副图像，

H_Blank

行消隐或称水平消隐

假定曝光起始位置在图像的左上角，对于行曝光，曝光从第一个像素开始直至最后一个曝光结束，这时曝光位置要从此行的尾部快速移动到下一行头部，开始下一行的曝光，这段行与行之间的返回过程称为H_BLANK

V_BLANK

场消隐或称垂直消隐

假定曝光起始位置在图像的左上角，曝光完成一帧图像后，曝光位置要从图像的右下角返回左上角，开始新一帧曝光，这段时间间隔称为V_Blank

帧率

Frame Rate

以帧为单位，sensor单位时间内(1秒)曝光并输出图像的频率，通常使用fps (frame per second) 表示

dummy_line

用来填充V_Blank的行

frame_offset

最小的dummy_line，是指一帧曝光结束到下次准备好重新开始的时间

最大曝光时间 = VTS - frame_offset，最小曝光时间不是frame_offset，而是datasheet中定义的一个最小曝光行

line_length (行长)

一行的长度，包含H_Blank

line_length = width_number_of_effective_cloumns + H_Blank

H_BLANK变化，line_length也会变化，同时帧率也会变化，前提是V_Blank和frame_length不发生变化

pclk

控制像素输出的时钟，即pixel采样时钟，一个clk采集一个像素点，单位MHz，表示每个单位时间内采集的pixel数量

line_time

曝光一行的时间

frame_length (帧长)

一帧的行数，包含V_Blank，frame_length = height_number_of_effective_rows + V_Blank

V_Blank变化，frame_length也会变化，同时帧率也会变化，前提是H_Blank和line_length不会发生变化

exposure_time

曝光时间是指一帧曝光了多长时间，这里是绝对时间，单位是秒(s)，毫秒(ms)、或者微妙(us)表示

integration_time

积分时间，单位为行(H),通常也称为曝光行

对于逐行曝光的sensor来说，积分时间是指这一帧曝光了多少行

与sensor相关的曝光计算

line_time的计算

line_time = line_length/pclk

单位通常是微妙

exposure_time

exposure_time = integration_time * line_times

fps

fps = pclk/(VTS * HTS) = pclk/(frame_length*line_length) = 1 / (frame_length * line_time)

这里的fps指的是sensor供应商提供的配置里的频率，sensor供应商提供的通常是比较准确的帧率

这里的pclk指的是sensor内部硬件生成的精确的频率，sensor供应商一般不提供这个硬件生成的精确pclk

注意: fps表示一秒内帧数，此公式中line_time单位秒

调节帧率一般都会通过调整VTS来完成(也就是调整V_Blank,如增加了帧与帧间隔的时长，自然每秒内处理的帧数就少了)，改VTS 和 HTS是一样的，但是可能有些sensor对行长有8倍、16倍的要求，需要找原厂确认，要注意sensor厂家不同对不同sensor的涉及要求有所区别

frame_length (帧长)

VTS = frame_length = height_number_of_effective_rows + dummy_line (V_Blank)

VTS >= height_number_of_effective_rows + frame_offset

min_integration_time <= integration_times <= VTS_frame_offset

电子卷帘快门 (Rolling Shutter) 工作原理

以下三句话是一个意思

一帧图像曝光时间是11ms

一帧图像用积分时间11行完成了11ms的曝光，假设1H曝光时间是1ms

一帧图像曝光11ms，一帧内所有的像素曝光了11ms

HDR（High Dynamic Range）

这里演示的是DOL（digital overlap）模式的HDR的工作原理

DOL2： sensor完成一帧曝光，sensor生成2幅图像，图像传输到ISP，ISP再将两幅图像合成为一帧图像

DOL3： sensor完成一帧曝光，sensor生成3幅图像，图像传输到ISP，ISP再将两幅图像合成为一帧图像