4. 同步核心概念：帧同步、曝光同步、时间戳同步与软硬件权衡

多Camera同步是AR系统实现空间一致性、低延迟与高鲁棒性的基石。在HAL（硬件抽象层）视角下，同步并非单一机制，而是由帧同步（Frame Sync）、曝光同步（Exposure Sync）和时间戳同步（Timestamp Sync）三个层次构成。每一层解决不同粒度的时序问题，且硬件与软件方案之间存在明确的权衡。

4.1 帧同步（Frame Sync）

帧同步确保多个Camera在同一时刻开始并结束一帧的传输。这是最粗粒度的同步，通常由硬件触发信号（如VSYNC、FSYNC）驱动。HAL层需要将多个Sensor的帧起始信号对齐到同一个硬件时钟域。

4.1.1 帧同步实现方式对比

4.2 曝光同步（Exposure Sync）

曝光同步比帧同步更精细。它要求多个Camera的曝光窗口在时间上完全重叠，避免因运动物体在不同Camera的曝光中心时刻不同而产生视差伪影。HAL层需要控制每个Sensor的曝光起始时间和曝光时长。

4.2.1 曝光同步的HAL配置要点

• 全局曝光（Global Shutter）：所有像素同时曝光，同步最简单，但成本高、噪声大。
• 卷帘曝光（Rolling Shutter）：逐行曝光，同步需对齐每行的曝光起始点，HAL需配置VTS（Vertical Timing Signal）偏移。
• 曝光时长匹配：不同Camera的曝光时间必须一致，否则会导致亮度差异和运动模糊不一致。

4.3 时间戳同步（Timestamp Sync）

时间戳同步解决的是“数据到达HAL层时，如何标记其采集时刻”的问题。AR系统依赖精确的时间戳来融合多Camera数据与IMU数据。HAL层需要将硬件事件（如SOF、EOF）映射到统一的系统时钟域。

4.3.1 时间戳同步的关键参数

4.4 硬件与软件同步的权衡

在实际AR产品中，纯硬件同步和纯软件同步是两个极端，大多数系统采用混合同步（Hybrid Sync）方案。HAL层设计者需要根据成本、功耗、延迟和灵活性做出权衡。

4.4.1 权衡决策表

4.4.2 HAL层混合同步实现伪代码

// HAL层混合同步实现示意
void processSyncRequest(camera3_capture_request_t *requests[], int num_cameras) {
    // 1. 硬件同步：等待所有Camera的FSYNC信号
    waitForHardwareFSYNC(ALL_CAMERAS, timeout_ms=10);

    // 2. 软件同步：对齐曝光参数
    for (int i = 0; i < num_cameras; i++) {
        // 读取当前Camera的曝光配置
        uint32_t exposure_time = requests[i]->settings->exposure_time;
        // 强制所有Camera使用最长的曝光时间（保证同步窗口重叠）
        if (exposure_time < max_exposure) {
            requests[i]->settings->exposure_time = max_exposure;
        }
    }

    // 3. 下发硬件配置
    for (int i = 0; i < num_cameras; i++) {
        configureSensor(requests[i]->camera_id, requests[i]->settings);
    }

    // 4. 时间戳校正：在收到帧完成中断后，补偿时钟漂移
    for (int i = 0; i < num_cameras; i++) {
        uint64_t raw_timestamp = readHardwareTimestamp(camera_id);
        uint64_t corrected_timestamp = applyDriftCompensation(raw_timestamp, camera_id);
        // 写入buffer时间戳
        buffers[i]->timestamp = corrected_timestamp;
    }
}