Základná štruktúra a princíp fungovania kamerového modulu

Základná štruktúra modulu kamery

I. Štruktúra a princíp fungovania kamery

Scéna sa nasníma cez objektív, vygenerovaný optický obraz sa premietne na snímač a potom sa optický obraz prevedie na elektrický signál, ktorý sa prevedie na digitálny signál prostredníctvom analógovo-digitálnej konverzie.Digitálny signál je spracovaný DSP a potom odoslaný do počítača na spracovanie a nakoniec prevedený na obraz, ktorý je možné vidieť na obrazovke telefónu.

Funkcia čipu digitálneho spracovania signálu (DSP): optimalizácia parametrov digitálneho obrazového signálu pomocou série zložitých matematických algoritmov a prenos spracovaných signálov do počítačov a iných zariadení cez USB a iné rozhrania.Rám štruktúry DSP:
1、 ISP (procesor obrazového signálu)
1. ISP (procesor obrazového signálu)
2, kodér JPEG
2. Kodér JPEG
3、 Ovládač zariadenia USB
3. Ovládač zariadenia USB

Existujú dva typy bežných kamerových senzorov,

Jedným z nich je snímač CCD (Chagre Couled Device), teda zariadenie spojené s nábojom.
Druhým je snímač CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), teda doplnkový polovodič z oxidu kovu.
Výhoda CCD spočíva v dobrej kvalite zobrazenia, ale výrobný proces je komplikovaný, náklady sú vysoké a spotreba energie je vysoká.Pri rovnakom rozlíšení je CMOS lacnejší ako CCD, ale kvalita obrazu je nižšia ako CCD.V porovnaní s CCD má obrazový snímač CMOS nižšiu spotrebu energie.Okrem toho sa s pokrokom v procesnej technológii neustále zlepšuje aj kvalita obrazu CMOS.Preto všetky súčasné fotoaparáty mobilných telefónov na trhu používajú snímače CMOS.

Jednoduchá štruktúra fotoaparátu mobilného telefónu
Objektív: zbiera svetlo a premieta scénu na povrch zobrazovacieho média.
Obrazový snímač: zobrazovacie médium, ktoré premieňa obraz (svetelný signál) premietaný objektívom na povrch na elektrický signál.
Motor: riadi pohyb šošovky tak, aby šošovka premietala čistý obraz na povrch zobrazovacieho média.
Farebný filter: Scéna videná ľudským okom je v pásme viditeľného svetla a obrazový snímač dokáže rozpoznať svetelný pás viac ako ľudské oko.Preto sa pridáva farebný filter na odfiltrovanie prebytočného svetelného pásma, takže obrazový snímač dokáže zachytiť skutočné scény videné očami.
Čip pohonu motora: používa sa na ovládanie pohybu motora a pohon objektívu na dosiahnutie automatického zaostrovania.
Substrát dosky s plošnými spojmi: Prenáša elektrický signál obrazového snímača do zadnej časti.
II.Súvisiace parametre a podstatné mená
1. Bežné obrazové formáty
1.1 RGB formát:
Tradičný červený, zelený a modrý formát, ako napríklad RGB565 a RGB888;16-bitový dátový formát je 5-bit R + 6-bit G + 5-bit B. G má o jeden bit viac, pretože ľudské oči sú citlivejšie na zelenú.
1.2 YUV formát:
Formát Luma (Y) + chroma (UV).YUV označuje pixelový formát, v ktorom sú parameter jasu a parameter chrominancie vyjadrené oddelene.Výhodou tohto oddelenia je, že nielenže sa vyhýba vzájomnému rušeniu, ale tiež znižuje rýchlosť vzorkovania chromatickosti bez toho, aby príliš ovplyvnila kvalitu obrazu.YUV je všeobecnejší pojem.Pre svoje špecifické usporiadanie ho možno rozdeliť do mnohých špecifických formátov.
Chroma (UV) definuje dva aspekty farby: odtieň a sýtosť, ktoré sú reprezentované CB a CR.Medzi nimi Cr odráža rozdiel medzi červenou časťou vstupného signálu RGB a hodnotou jasu signálu RGB, zatiaľ čo Cb odráža rozdiel medzi modrou časťou vstupného signálu RGB a hodnotou jasu signálu RGB.
Hlavné vzorkovacie formáty sú YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 a YCbCr 4:4:4.
1.3 Formát údajov RAW:
Obraz RAW sú nespracované údaje, ktoré obrazový snímač CMOS alebo CCD konvertuje zachytený signál zdroja svetla na digitálny signál.Súbor RAW je súbor, ktorý zaznamenáva pôvodné informácie snímača digitálneho fotoaparátu a niektoré metadáta (napríklad nastavenia ISO, rýchlosť uzávierky, hodnota clony, vyváženie bielej atď.) generované fotoaparátom.RAW je nespracovaný a nekomprimovaný formát a možno ho považovať za „kódované dáta v surovom obraze“ alebo živšie nazvať „digitálny negatív“.Každý pixel snímača zodpovedá farebnému filtru a filtre sú rozdelené podľa Bayerovho vzoru.Údaje každého pixelu sa vydávajú priamo, konkrétne údaje RAW RGB
Nespracované dáta (Raw RGB) sa po farebnej interpolácii stanú RGB.

Príklad obrázka vo formáte RAW
2. Súvisiace technické ukazovatele
2.1 Rozlíšenie obrázka:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapixelov
XGA (1024 x 768), 0,8 megapixelov
SVGA (800 x 600), 0,5 megapixelov
VGA (640 x 480), 0,3 megapixelov (0,35 megapixelov sa vzťahuje na 648 x 488)
CIF (352 x 288), 0,1 megapixelov
SIF/QVGA (320 x 240)
QCIF(176 x 144)
QSIF/QQVGA (160 x 120)
2.2 Farebná hĺbka (počet farebných bitov):
256 farebných odtieňov sivej, 256 druhov sivej (vrátane čiernej a bielej).
15 alebo 16-bitové farby (vysoká farba): 65 536 farieb.
24-bitová farba (skutočná farba): Každá základná farba má 256 úrovní a ich kombinácia má 256*256*256 farieb.
32-bitová farba: Okrem 24-bitovej farby sa ďalších 8 bitov používa na uloženie grafických údajov prekrývajúcej sa vrstvy (alfa kanál).
2.3 Optický zoom a digitálny zoom:
Optický zoom: Priblížte/oddialite objekt, ktorý chcete nasnímať, nastavením objektívu.Zachováva pixely a kvalitu obrazu v podstate nezmenené, ale môžete urobiť ideálny obrázok.Digitálny zoom: V skutočnosti neexistuje žiadne priblíženie.Len to vezme z pôvodného obrázka a priblíži ho. To, čo vidíte na obrazovke LCD, sa zväčší, ale kvalita obrazu sa podstatne nezlepší a počet pixelov je nižší ako maximálny počet pixelov, ktoré dokáže váš fotoaparát nasnímať.Kvalita obrazu je v podstate nedôstojná, ale môže poskytnúť určité pohodlie.
2.4 Spôsob kompresie obrázkov:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Obrazový šum:
Vzťahuje sa na šum a rušenie v obraze a v obraze sa javí ako pevný farebný šum.
2.6 Automatické vyváženie bielej:
Jednoducho povedané: obnovenie bielych predmetov fotoaparátom.Súvisiace pojmy: teplota farieb.
2.7 Pozorovací uhol:
Má rovnaký princíp ako zobrazovanie ľudského oka, ktoré je známe aj ako zobrazovací rozsah.
2.8 Automatické zaostrovanie:
Automatické zaostrovanie možno rozdeliť do dvoch kategórií: jednou je automatické zaostrovanie s rozsahom na základe vzdialenosti medzi objektívom a objektom a druhou je automatické zaostrovanie s detekciou zaostrenia založené na jasnom zobrazení na matnici (algoritmus ostrosti).
Poznámka: Priblíženie slúži na priblíženie vzdialených objektov.Zamerajte sa na to, aby bol obraz jasný.
2.9 Automatická expozícia a gama:
Ide o kombináciu clony a uzávierky.Clona, ​​rýchlosť uzávierky, ISO.Gama je krivka odozvy ľudského oka na jas.
III.Iná štruktúra fotoaparátu