Базовая структура и принцип работы модуля камеры

Базовая структура модуля камеры

I. Структура камеры и принцип работы

Сцена снимается через объектив, сгенерированное оптическое изображение проецируется на датчик, а затем оптическое изображение преобразуется в электрический сигнал, который преобразуется в цифровой сигнал путем аналого-цифрового преобразования.Цифровой сигнал обрабатывается DSP, затем отправляется на компьютер для обработки и, наконец, преобразуется в изображение, которое можно увидеть на экране телефона.

Функция чипа цифровой обработки сигналов (DSP): оптимизация параметров сигнала цифрового изображения с помощью ряда сложных математических алгоритмов и передача обработанных сигналов на ПК и другие устройства через USB и другие интерфейсы.Кадр структуры DSP:
1、 Интернет-провайдер (процессор сигнала изображения)
1. ISP (процессор сигналов изображения)
2, кодировщик JPEG
2. Кодировщик JPEG
3. Контроллер USB-устройства
3. Контроллер USB-устройства

Существует два типа распространенных датчиков камеры:

Одним из них является датчик CCD (Chagre Couled Device), то есть устройство с зарядовой связью.
Другой датчик — КМОП (комплементарный полупроводниковый оксид металла), то есть полупроводниковый оксид комплементарного металла.
Преимущество ПЗС заключается в хорошем качестве изображения, но сложный процесс изготовления, высокая стоимость и высокое энергопотребление.При том же разрешении КМОП дешевле ПЗС, но качество изображения ниже, чем ПЗС.По сравнению с CCD датчик изображения CMOS потребляет меньше энергии.Кроме того, с развитием технологического процесса качество изображения CMOS также постоянно улучшалось.Таким образом, все современные камеры мобильных телефонов на рынке используют датчики CMOS.

Простая структура камеры мобильного телефона
Объектив: собирайте свет и проецируйте сцену на поверхность носителя изображения.
Датчик изображения: носитель изображения, который преобразует изображение (световой сигнал), проецируемое объективом на поверхность, в электрический сигнал.
Мотор: управляет движением объектива, так что объектив проецирует четкое изображение на поверхность носителя изображения.
Цветной фильтр: сцена, видимая человеческому глазу, находится в полосе видимого света, и датчик изображения может распознавать полосу света больше, чем человеческий глаз.Поэтому добавляется цветной фильтр, чтобы отфильтровать полосу избыточного света, чтобы датчик изображения мог фиксировать реальные сцены, видимые глазами.
Микросхема привода двигателя: используется для управления движением двигателя и привода объектива для достижения автофокуса.
Подложка печатной платы: передача электрического сигнала датчика изображения на заднюю часть.
II.Связанные параметры и существительные
1. Распространенные форматы изображений
1.1 Формат RGB:
Традиционный красный, зеленый и синий форматы, такие как RGB565 и RGB888;16-битный формат данных — это 5 бит R + 6 бит G + 5 бит B. G имеет на один бит больше, потому что человеческий глаз более чувствителен к зеленому цвету.
1.2 Формат ЮВ:
Яркость (Y) + цветность (UV) формат.YUV относится к формату пикселей, в котором параметр яркости и параметр цветности выражаются отдельно.Преимущество такого разделения заключается в том, что оно не только позволяет избежать взаимных помех, но и снижает частоту дискретизации цветности, не слишком сильно влияя на качество изображения.ЮВ - более общий термин.По своему специфическому расположению его можно разделить на множество конкретных форматов.
Цветность (UV) определяет два аспекта цвета: оттенок и насыщенность, которые представлены CB и CR соответственно.Среди них Cr отражает разницу между красной частью входного сигнала RGB и значением яркости сигнала RGB, а Cb отражает разницу между синей частью входного сигнала RGB и значением яркости сигнала RGB.
Основные форматы выборки: YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 и YCbCr 4:4:4.
1.3 Формат данных RAW:
Изображение RAW — это необработанные данные, которые датчик изображения CMOS или CCD преобразует захваченный сигнал источника света в цифровой сигнал.Файл RAW — это файл, в котором записана исходная информация о датчике цифровой камеры и некоторые метаданные (такие как настройки ISO, выдержка затвора, значение диафрагмы, баланс белого и т. д.), созданные камерой.RAW — это необработанный и несжатый формат, и его можно представить как «необработанные закодированные данные изображения» или более ярко назвать «цифровой негатив».Каждому пикселю сенсора соответствует цветовой фильтр, а фильтры распределяются по шаблону Байера.Данные каждого пикселя выводятся напрямую, а именно данные RAW RGB.
Необработанные данные (Raw RGB) становятся RGB после цветовой интерполяции.

Пример изображения в формате RAW
2. Связанные технические индикаторы
2.1 Разрешение изображения:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 мегапикселя
XGA (1024x768), 0,8 мегапикселя
SVGA (800x600), 0,5 мегапикселя
VGA (640x480), 0,3 мегапикселя (0,35 мегапикселя относятся к 648x488)
CIF (352x288), 0,1 мегапикселя
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Глубина цвета (количество битов цвета):
256 цветов шкалы серого, 256 оттенков серого (включая черный и белый).
15- или 16-битный цвет (высокий цвет): 65 536 цветов.
24-битный цвет (истинный цвет): каждый основной цвет имеет 256 уровней, а их комбинация — 256*256*256 цветов.
32-битный цвет: в дополнение к 24-битному цвету дополнительные 8 бит используются для хранения графических данных перекрывающегося слоя (альфа-канал).
2.3 Оптический зум и цифровой зум:
Оптический зум: увеличение/уменьшение объекта, который вы хотите снять, путем регулировки объектива.Он сохраняет пиксели и качество изображения в основном неизменными, но вы можете получить идеальное изображение.Цифровой зум: На самом деле зума нет.Он просто берет из исходного изображения и увеличивает масштаб. То, что вы видите на ЖК-экране, увеличивается, но качество изображения существенно не улучшается, а количество пикселей меньше, чем максимальное количество пикселей, которое может снимать ваша камера.Качество картинки в принципе недостойное, но некоторое удобство обеспечить может.
2.4 Метод сжатия изображения:
JPEG/M-JPEG
Н.261/Н.263
MPEG
Н.264
2.5 Шум изображения:
Он относится к шуму и интерференции на изображении и проявляется как фиксированный цветовой шум на изображении.
2.6 Автоматический баланс белого:
Проще говоря: восстановление белых объектов камерой.Связанные понятия: цветовая температура.
2.7 Угол обзора:
Он имеет тот же принцип, что и изображение человеческого глаза, которое также известно как диапазон изображения.
2.8 Автофокус:
Автофокусировку можно разделить на две категории: одна представляет собой диапазонную автофокусировку, основанную на расстоянии между объективом и объектом, а другая — автофокусировку с определением фокуса, основанную на четком изображении на фокусировочном экране (алгоритм резкости).
Примечание. Масштабирование предназначено для приближения удаленных объектов.Фокус должен сделать изображение ясным.
2.9 Автоматическая экспозиция и гамма:
Это комбинация диафрагмы и затвора.Диафрагма, выдержка, ISO.Гамма — это кривая отклика человеческого глаза на яркость.
III.Другая структура камеры