Základní struktura a princip fungování kamerového modulu

Základní struktura modulu kamery

I. Struktura a princip činnosti kamery

Scéna je snímána přes objektiv, generovaný optický obraz je promítán na snímač a poté je optický obraz převeden na elektrický signál, který je převeden na digitální signál pomocí analogově-digitální konverze.Digitální signál je zpracován DSP a poté odeslán do počítače ke zpracování a nakonec převeden na obraz, který lze vidět na obrazovce telefonu.

Funkce čipu digitálního zpracování signálu (DSP): optimalizace parametrů digitálního obrazového signálu pomocí řady složitých matematických algoritmů a přenos zpracovaných signálů do PC a dalších zařízení přes USB a další rozhraní.Rám struktury DSP:
1、 ISP (procesor obrazového signálu)
1. ISP (procesor obrazového signálu)
2, kodér JPEG
2. Kodér JPEG
3、 řadič zařízení USB
3. USB ovladač zařízení

Existují dva typy běžných kamerových senzorů,

Jedním z nich je CCD (Chagre Couled Device) senzor, to znamená zařízení spojené s nábojem.
Druhým je snímač CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), tedy doplňkový polovodič z oxidu kovu.
Výhoda CCD spočívá v dobré kvalitě zobrazení, ale výrobní proces je komplikovaný, náklady jsou vysoké a spotřeba energie je vysoká.Při stejném rozlišení je CMOS levnější než CCD, ale kvalita obrazu je nižší než CCD.Ve srovnání s CCD má obrazový snímač CMOS nižší spotřebu energie.Kromě toho se s pokrokem procesní technologie neustále zlepšuje kvalita obrazu CMOS.Všechny současné fotoaparáty mobilních telefonů na trhu proto využívají snímače CMOS.

Jednoduchá struktura fotoaparátu mobilního telefonu
Objektiv: shromažďuje světlo a promítá scénu na povrch zobrazovacího média.
Obrazový snímač: zobrazovací médium, které převádí obraz (světelný signál) promítaný čočkou na povrch na elektrický signál.
Motor: řídí pohyb čočky, takže čočka promítá čistý obraz na povrch zobrazovacího média.
Barevný filtr: Scéna viděná lidským okem je v pásmu viditelného světla a obrazový snímač dokáže rozpoznat světelný pás více než lidské oko.Proto je přidán barevný filtr, který odfiltruje přebytečný světelný pás, takže obrazový snímač může zachytit skutečné scény viděné očima.
Čip pohonu motoru: používá se k ovládání pohybu motoru a pohonu objektivu pro dosažení automatického ostření.
Substrát desky s plošnými spoji: Přenáší elektrický signál obrazového snímače na zadní konec.
II.Související parametry a podstatná jména
1. Běžné obrazové formáty
1.1 RGB formát:
Tradiční červený, zelený a modrý formát, jako je RGB565 a RGB888;16bitový datový formát je 5bitový R + 6bitový G + 5bitový B. G má o jeden bit více, protože lidské oči jsou citlivější na zelenou.
1.2 YUV formát:
Formát Luma (Y) + chroma (UV).YUV označuje formát pixelu, ve kterém jsou parametr jasu a parametr chrominance vyjádřeny samostatně.Výhodou této separace je, že se nejen vyhne vzájemnému rušení, ale také sníží rychlost vzorkování barevnosti, aniž by to příliš ovlivnilo kvalitu obrazu.YUV je obecnější pojem.Pro své specifické uspořádání jej lze rozdělit do mnoha specifických formátů.
Chroma (UV) definuje dva aspekty barvy: odstín a sytost, které jsou reprezentovány CB a CR.Mezi nimi Cr odráží rozdíl mezi červenou částí vstupního signálu RGB a hodnotou jasu signálu RGB, zatímco Cb odráží rozdíl mezi modrou částí vstupního signálu RGB a hodnotou jasu signálu RGB.
Hlavní vzorkovací formáty jsou YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 a YCbCr 4:4:4.
1.3 Formát dat RAW:
Obraz RAW jsou nezpracovaná data, která obrazový snímač CMOS nebo CCD převádí zachycený signál zdroje světla na digitální signál.Soubor RAW je soubor, který zaznamenává původní informace snímače digitálního fotoaparátu a některá metadata (jako je nastavení ISO, rychlost závěrky, hodnota clony, vyvážení bílé atd.) generovaná fotoaparátem.RAW je nezpracovaný a nekomprimovaný formát a lze jej pojmout jako „surová obrazová kódovaná data“ nebo živěji nazvat „digitální negativ“.Každý pixel snímače odpovídá barevnému filtru a filtry jsou rozmístěny podle Bayerova vzoru.Data každého pixelu jsou vysílána přímo, konkrétně data RAW RGB
Nezpracovaná data (Raw RGB) se po barevné interpolaci stanou RGB.

Příklad obrázku ve formátu RAW
2. Související technické ukazatele
2.1 Rozlišení obrázku:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapixelu
XGA (1024 x 768), 0,8 megapixelu
SVGA (800 x 600), 0,5 megapixelu
VGA (640 x 480), 0,3 megapixelu (0,35 megapixelu odkazuje na 648x488)
CIF (352 x 288), 0,1 megapixelu
SIF/QVGA (320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA (160x120)
2.2 Barevná hloubka (počet barevných bitů):
256 barevných odstínů šedé, 256 druhů šedé (včetně černé a bílé).
15 nebo 16bitová barva (vysoká barva): 65 536 barev.
24bitová barva (true color): Každá primární barva má 256 úrovní a jejich kombinace má 256*256*256 barev.
32bitová barva: Kromě 24bitové barvy se dalších 8 bitů používá k uložení grafických dat překrývající se vrstvy (alfa kanál).
2.3 Optický zoom a digitální zoom:
Optický zoom: Přiblížení/oddálení objektu, který chcete vyfotografovat, úpravou objektivu.Zachovává pixely a kvalitu obrazu v podstatě beze změny, ale můžete pořídit ideální snímek.Digitální zoom: Ve skutečnosti neexistuje žádný zoom.Pouze se vezme z původního obrázku a přiblíží se. To, co vidíte na obrazovce LCD, se zvětší, ale kvalita obrazu se podstatně nezlepší a počet pixelů je nižší než maximální počet pixelů, které může fotoaparát zaznamenat.Kvalita obrazu je v zásadě nedůstojná, ale může poskytnout určité pohodlí.
2.4 Metoda komprese obrazu:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Obrazový šum:
Vztahuje se k šumu a interferenci v obraze a jeví se jako pevný barevný šum v obraze.
2.6 Automatické vyvážení bílé:
Jednoduše řečeno: obnova bílých objektů fotoaparátem.Související pojmy: teplota barev.
2.7 Pozorovací úhel:
Má stejný princip jako zobrazování lidského oka, které je také známé jako zobrazovací rozsah.
2.8 Automatické ostření:
Automatické ostření lze rozdělit do dvou kategorií: jednou je automatické ostření s rozsahem na základě vzdálenosti mezi objektivem a objektem a druhou je automatické ostření s detekcí ostření založené na čistém zobrazení na ostřící matnici (algoritmus ostrosti).
Poznámka: Přiblížení slouží k přiblížení vzdálených objektů.Důraz je kladen na to, aby byl obraz jasný.
2.9 Automatická expozice a gama:
Je to kombinace clony a závěrky.Clona, ​​rychlost závěrky, ISO.Gama je křivka odezvy lidského oka na jas.
III.Jiná struktura fotoaparátu