4. 对焦曲线(Focus Curve)标定：VCM马达特性、标定流程、曲线拟合与参数存储
对焦曲线标定，说白了就是给镜头马达画一张「位置-清晰度」的地图。没有这张地图，AF算法就像蒙着眼睛走路——你永远不知道马达该转多少步才能对上焦。
我刚开始做RK平台相机时，就吃过这个亏。当时图省事，直接用了一组公版曲线，结果某款模组在微距端死活拉风箱。后来一查，VCM马达的磁滞效应把曲线拉偏了将近15%。从那以后，我再也不敢跳过标定这一步了。
4.1 VCM马达特性与标定必要性
VCM（音圈马达）本质上是个线性电机，靠电流驱动弹簧-透镜组移动。理想情况下，电流和位移是线性关系。但现实中有三个坑：
- 磁滞效应：同一个电流值，从近端往远端走和从远端往近端走，透镜位置不一样。差值通常在5%~20%。
- 弹簧非线性：在行程两端，弹簧力变化导致电流-位移曲线弯曲。
- 个体差异：同一批次马达，阻尼、灵敏度也有±10%的波动。
核心结论：每颗模组必须单独标定，公版曲线只能用于原型验证。
我见过一个团队，量产时没做个体标定，结果1000台设备里有80台微距对焦不准。返工成本够买三套标定设备了。
4.2 标定流程：从硬件搭建到数据采集
标定流程分五步走。我习惯用下面这张图来跟硬件同事对齐：
4.2.1 硬件准备
你需要：
- 一个稳定的光源（色温5000K±200K，照度1000lux以上）
- 一块高对比度标板（ISO 12233或自制的黑白条纹板）
- 模组固定夹具（确保镜头光轴与标板垂直）
- RK平台开发板（串口或ADB连接）
我的经验：标板距离取3个典型值——远景（3m以上）、中景（50cm）、微距（最近对焦距离）。每个距离扫一次，能覆盖大部分使用场景。
4.2.2 行程扫描与数据采集
扫描策略我推荐「双向扫描+过采样」：
// 伪代码：双向扫描逻辑
for (direction in [FORWARD, BACKWARD]) {
for (step = 0; step <= MAX_DAC; step += STEP_SIZE) {
set_vcm_position(step);
delay(10); // 等待马达稳定
mtf_value = calculate_mtf(current_frame);
record(direction, step, mtf_value);
}
}
为什么要双向？因为磁滞效应。正向和反向的峰值位置可能差几十个DAC步。我建议步长取4~8个DAC码值，太粗会漏掉峰值，太细浪费时间。
4.3 曲线拟合：把离散点变成可用曲线
原始数据是一堆离散的(DAC, MTF)点，直接拿来用会有两个问题：
- 噪声点导致峰值误判
- 采样间隔导致精度不够
所以需要拟合。我常用的方法有三种：
| 方法 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 分段线性插值 | 快速原型、低算力平台 | 计算量小，实现简单 | 曲线不光滑，导数不连续 |
| 高斯拟合 | 单峰清晰度曲线 | 峰值定位准，抗噪好 | 多峰场景失效 |
| 多项式拟合（3~5阶） | 通用场景 | 灵活，可处理多峰 | 阶数选择依赖经验 |
我个人习惯用分段3阶多项式。把行程分成远景段、中景段、微距段，每段单独拟合。这样既保证了精度，又避免了高阶多项式的龙格现象。
注意：拟合时一定要剔除异常点。我遇到过标板上有灰尘导致MTF值异常偏低的情况，如果不剔除，拟合出来的曲线峰值会偏移10个DAC以上。
4.4 参数存储：数据格式与校准文件
拟合完成后，需要把曲线参数存到设备里。RK平台通常用两种方式：
- OTP（一次性可编程）：模组出厂时写入，不可修改。适合量产。
- 校准文件（.bin或.json）：放在文件系统里，可更新。适合开发调试。
我推荐的数据结构如下：
// 对焦曲线参数结构体
typedef struct {
uint16_t dac_min; // 最小DAC值
uint16_t dac_max; // 最大DAC值
uint16_t peak_dac_forward; // 正向峰值DAC
uint16_t peak_dac_backward; // 反向峰值DAC
float poly_coeff[4]; // 3阶多项式系数 [a0, a1, a2, a3]
uint8_t segment_count; // 分段数
uint16_t segment_boundary[4]; // 分段边界DAC值
float segment_coeff[4][4]; // 每段多项式系数
uint16_t crc16; // 校验和
} FocusCurveParams;
存储建议：OTP空间有限（通常只有512字节），所以参数要压缩。我一般只存分段边界和系数，峰值DAC在运行时实时计算。CRC校验必须加，否则OTP读出错误会导致AF完全失效。
4.5 避坑指南：我踩过的三个坑
- 温度漂移：VCM马达的线圈电阻随温度变化，导致同样DAC值下磁场强度不同。我曾经在冬天标定完，夏天发现对焦不准。解决方案是加温度补偿系数，每10°C修正一次曲线。
- 老化效应：弹簧用久了会疲劳，曲线会缓慢偏移。量产时建议做加速老化测试，确认100万次动作后曲线偏移量在允许范围内。
- 模组批次差异：不同批次的VCM马达，灵敏度可能差20%。我后来在产线加了抽检机制，每批次抽10颗，如果偏差超过阈值就调整标定参数。