車載攝像頭常用的感光材料為CMOS芯片（互補性金屬氧化物半導體器件）。這種采用CMOS的感光器件也叫CIS 芯片（CMOS Image Sensor）。

CIS芯片包括微透鏡、光電二極管、處理芯片以及IO接口。

CIS芯片是攝像頭模組的核心器件，占據了攝像頭模組50%的價值。目前CIS芯片行業的企業有安森美、豪威科技等。以美企為主。

我去這兩家官網逛了一下，有很多的型號可以選擇，像素從30萬像素到5000萬像素，也有不同的輸出幀率可選。下面對關鍵屬性參數進行說明：

CFA：Color Filter Array，色彩濾波陣列， 圖像傳感器一個非常重要的屬性，CFA的格式決定了我們所能看到的圖像顏色。

由于光電傳感器并不能區分光的波長（即不同的顏色），僅能感知光的強度。當前方法是在像素點上覆蓋色彩濾鏡（R、G、B中的一種），用于獲取圖像的顏色。每個像素點僅接收RGB三個分量中的一個分量，這也導致光線的能量的大量損耗。

色彩濾鏡有多種類型，有單色mono、RGGB、RCCB、RCCC等。

左：單色傳感器平面。右：帶有拜耳陣列的彩色傳感器平面

MONO：即單色傳感器。由于濾光會帶來亮度上的損失，沒有濾光片亮度會大大提高，100%透傳。如果不需要識別顏色，可以使用這種黑白圖像傳感器。

RGGB：為了適應人眼，手機攝影常用的是RGGB格式。這是因為人眼的視錐細胞對綠色更敏感，選擇50%空間安裝綠透鏡，剩下25%安裝紅和藍濾鏡。這種標準陣列也叫拜爾陣列RGB Bayer。

RGB-IR：IR是Infrared，即紅外線，其波長（約760nm~1mm）比紅光長，是不可見光。在光線比較暗的情況下，使用IR攝像頭增強現實效果。在RGB陣列中，修改部分像素點為IR像素點，只允許紅外光通過。

使用RGB-Ir技術可以通過一個傳感器設備同時捕捉到RGB彩圖和IR圖，也就是同時擁有白天和夜間的可視能力。

RGB-IR 適合于車內監控DMS。可以在光線條件受限的情況下觀察駕駛員和乘客。

RCCB： RCCB 中的C為Clear，即白色濾鏡。這樣可以在不喪失顏色的情況下得到更多的亮度信息。

RCCC:75%部分為透傳，其余25%為感受紅光的濾波器。適合紅色交通燈和汽車尾燈的檢測。

分辨率：Resolution

CFA參數決定了圖像的色域空間，傳感器的分辨率決定了圖像的分辨能力。如前視ADAS攝像頭的800萬像素（3840x2160），環視攝像頭300萬像素（1920x1536），1080P（1920x1080）、720P（1280x720）等。在對焦的情況下，像素點越多，圖片的分辨能力越強。但過大的分辨率會增加硬件成本，并給圖像后處理帶來挑戰。

這里的分辨率并不能直接等同于像素點的數量，像素點Pixel需要經過插值后才能成為真正的圖片，這部分內容后面再說。 像素點越多，圖像的分辨率才能越大。

以人臉識別為例，如果像素過低，將無法分辨出人臉甚至人類

像素大小：Pixel size

像素點越大，單個點能接收到的光線越多，信號質量越高。在相同分辨率下，照相機比手機的像素點可以設計的更大，照片質量更好。車載攝像頭的像素的尺寸大概在2.1um左右。

幀率：Frame per second，fps

即每秒鐘更新的圖像幀的個數。通常從30fps 到60fps不等。

圖像的刷新采用Rolling shutter，即逐行邊曝光邊掃描，導致拍攝快速運動目標時，會出現果凍效應，物體看上去發生變形傾斜。

而高速相機會采用Global Shutter全局曝光后掃描的方式，但掃描時間會壓縮曝光時間，相同幀率下有效曝光時間更短。

圖像原始格式：經過Image sensor 得到的數字底片的格式為RAW。無論視頻最后轉成什么格式，都需要從RAW格式轉。

RAW 格式：是未經處理過的數據，代表了各種顏色光的強度。8bit RAW即用8個bit描述一個像素點的亮度值，20bit RAW就是用20bit 來表示一個像素點。顯然bit位越多，越能分辨出顏色的細節。不過這種數據格式需要經過潤色處理才能使用。

圖像后處理：ISP （Image Signal Processing ）圖形信號處理器

ISP 相比于CPU，是專業的圖形信號處理芯片。圖像傳感器采集到的原始數據交由ISP進行處理后，最后傳輸給外部設備使用。

ISP作用：對圖像進行PS處理。包括噪點去除、顏色插值、白平衡校正、曝光矯正、HDR 等處理工作。并進一步的壓縮編碼，輸出外接設備所需要的圖像格式。

CIS芯片集成了ISP芯片，但功能受限，如果圖像處理性能無法滿足要求，還可以選擇獨立的ISP芯片進行圖像信號處理。

輸出格式：Output formats

經過Image sensor 測量得到的像素點信息將按照一定的格式進行格式化輸出。常見的格式有20bit RAW， 8/10 bit RAW， 8/10 bit YUV422等。

CIS芯片結構和信號處理流程

輸出接口：Output interfaces

經過ISP處理后的數據，最終按照Camera芯片的接口傳輸協議進行傳輸，目前采用的傳輸格式有MIPI CSI-2協議，LVDS協議等。

寫到這里關于CIS成像器芯片的介紹基本結束，關于芯片的具體參數可以根據芯片的數據手冊進行查找。

例：OmniVision_OX08B40芯片 技術參數

只有明白這些芯片的屬性，成像特點，才能在攝像頭仿真測試時，有效的發現問題和找出差異。這也是我作為仿真測試工程師去探究傳感器工作原理的初衷。