Estructura bàsica i principi de funcionament del mòdul de càmera

Estructura bàsica del mòdul de càmera

I. Estructura de la càmera i principi de funcionament

L'escena es grava a través de la lent, la imatge òptica generada es projecta al sensor i, a continuació, la imatge òptica es converteix en senyal elèctric, que es converteix en senyal digital mitjançant la conversió d'analògic a digital.El senyal digital és processat per DSP i després enviat a l'ordinador per processar-lo, i finalment es converteix en una imatge que es pot veure a la pantalla del telèfon.

Funció del xip de processament de senyal digital (DSP): optimitzeu els paràmetres del senyal d'imatge digital mitjançant una sèrie d'algorismes matemàtics complexos i transferiu els senyals processats a ordinadors i altres dispositius mitjançant USB i altres interfícies.Marc d'estructura DSP:
1 、 ISP (processador de senyal d'imatge)
1. ISP (processador de senyal d'imatge)
2, codificador JPEG
2. Codificador JPEG
3, controlador de dispositiu USB
3. Controlador de dispositiu USB

Hi ha dos tipus de sensors de càmera comuns,

Un és el sensor CCD (Chagre Couled Device), és a dir, un dispositiu acoblat de càrrega.
L'altre és el sensor CMOS (Semiconductor d'òxid metàl·lic complementari), és a dir, un semiconductor complementari d'òxid metàl·lic.
L'avantatge del CCD rau en la bona qualitat d'imatge, però el procés de fabricació és complicat, el cost és elevat i el consum d'energia és elevat.Amb la mateixa resolució, el CMOS és més barat que el CCD, però la qualitat de la imatge és inferior a la del CCD.En comparació amb el CCD, el sensor d'imatge CMOS té un menor consum d'energia.A més, amb l'avenç de la tecnologia de procés, la qualitat d'imatge de CMOS també s'ha millorat contínuament.Per tant, les càmeres actuals dels telèfons mòbils del mercat utilitzen sensors CMOS.

Estructura simple de la càmera del telèfon mòbil
Lent: recull la llum i projecta l'escena a la superfície del medi d'imatge.
Sensor d'imatge: el medi d'imatge, que converteix la imatge (senyal de llum) projectada per la lent a la superfície en un senyal elèctric.
Motor: impulsa el moviment de la lent, de manera que la lent projecta una imatge clara a la superfície del medi d'imatge.
Filtre de color: l'escena vista per l'ull humà es troba a la banda de llum visible i el sensor d'imatge pot reconèixer la banda de llum més que l'ull humà.Per tant, s'afegeix un filtre de color per filtrar l'excés de banda de llum, de manera que el sensor d'imatge pugui capturar escenes reals vistes pels ulls.
Xip d'accionament del motor: s'utilitza per controlar el moviment del motor i conduir la lent per aconseguir l'enfocament automàtic.
Substrat de la placa de circuits: transmet el senyal elèctric del sensor d'imatge a la part posterior.
II.Paràmetres i substantius relacionats
1. Formats d'imatge habituals
1.1 Format RGB:
El format tradicional vermell, verd i blau, com RGB565 i RGB888;el format de dades de 16 bits és de 5 bits R + 6 bits G + 5 bits B. G té un bit més perquè els ulls humans són més sensibles al verd.
1.2 Format YUV:
Format Luma (Y) + croma (UV).YUV fa referència al format de píxel en què el paràmetre de luminància i el paràmetre de crominància s'expressen per separat.L'avantatge d'aquesta separació és que no només evita la interferència mútua, sinó que també redueix la freqüència de mostreig de croma sense afectar massa la qualitat de la imatge.YUV és un terme més general.Per la seva disposició específica, es pot dividir en molts formats específics.
La croma (UV) defineix dos aspectes del color: la tonalitat i la saturació, que es representen per CB i CR respectivament.Entre ells, Cr reflecteix la diferència entre la part vermella del senyal d'entrada RGB i el valor de brillantor del senyal RGB, mentre que Cb reflecteix la diferència entre la part blava del senyal d'entrada RGB i el valor de brillantor del senyal RGB.
Els formats de mostreig principals són YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 i YCbCr 4:4:4.
1.3 Format de dades RAW:
La imatge RAW són les dades en brut que el sensor d'imatge CMOS o CCD converteix el senyal de la font de llum capturada en senyal digital.Un fitxer RAW és un fitxer que registra la informació original del sensor de la càmera digital i algunes metadades (com ara la configuració ISO, la velocitat d'obturació, el valor d'obertura, el balanç de blancs, etc.) generades per la càmera.RAW és un format sense processar i sense comprimir i es pot conceptualitzar com a "dades codificades d'imatge en brut" o més vívidament anomenat "negatiu digital".Cada píxel del sensor correspon a un filtre de color, i els filtres es distribueixen segons el patró Bayer.Les dades de cada píxel es produeixen directament, és a dir, les dades RAW RGB
Les dades en brut (Raw RGB) es converteixen en RGB després de la interpolació del color.

Exemple d'imatge en format RAW
2. Indicadors tècnics relacionats
2.1 Resolució de la imatge:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapíxels
XGA (1024 x 768), 0,8 megapíxels
SVGA (800 x 600), 0,5 megapíxels
VGA (640x480), 0,3 megapíxels (0,35 megapíxels es refereixen a 648x488)
CIF (352 x 288), 0,1 megapíxels
SIF/QVGA (320 x 240)
QCIF (176 x 144)
QSIF/QQVGA (160 x 120)
2.2 Profunditat de color (nombre de bits de color):
Escala de grisos de 256 colors, 256 tipus de grisos (inclòs el blanc i negre).
Color de 15 o 16 bits (color alt): 65.536 colors.
Color de 24 bits (color real): cada color primari té 256 nivells i la seva combinació té 256*256*256 colors.
Color de 32 bits: a més del color de 24 bits, els 8 bits addicionals s'utilitzen per emmagatzemar les dades gràfiques de la capa superposada (canal alfa).
2.3 Zoom òptic i zoom digital:
Zoom òptic: apropa/redueix l'objecte que vols disparar ajustant la lent.Manté els píxels i la qualitat de la imatge bàsicament sense canvis, però podeu fer una imatge ideal.Zoom digital: en realitat no hi ha zoom.Només agafa la imatge original i s'apropa. El que veieu a la pantalla LCD s'amplia, però la qualitat de la imatge no millora substancialment i els píxels són inferiors als píxels màxims que pot disparar la vostra càmera.La qualitat de la imatge és bàsicament indigna, però pot proporcionar una certa comoditat.
2.4 Mètode de compressió d'imatges:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Soroll de la imatge:
Es refereix al soroll i la interferència de la imatge i apareix com a soroll de color fix a la imatge.
2.6 Balanç de blancs automàtic:
En poques paraules: la restauració d'objectes blancs per la càmera.Conceptes relacionats: temperatura de color.
2.7 Angle de visió:
Té el mateix principi que la imatge de l'ull humà, que també es coneix com a rang d'imatge.
2.8 Enfocament automàtic:
L'enfocament automàtic es pot dividir en dues categories: una és l'enfocament automàtic en funció de la distància entre la lent i el subjecte, i l'altra és l'enfocament automàtic de detecció d'enfocament basat en imatges clares a la pantalla d'enfocament (algorisme de nitidesa).
Nota: fer zoom és per acostar objectes llunyans.L'enfocament és aclarir la imatge.
2.9 Exposició automàtica i gamma:
És la combinació d'obertura i obturador.Apertura, velocitat d'obturació, ISO.El gamma és la corba de resposta de l'ull humà a la brillantor.
III.Una altra estructura de càmera