Kameras moduļa pamatstruktūra un darbības princips

Kameras moduļa pamatstruktūra

I. Kameras uzbūve un darbības princips

Aina tiek uzņemta caur objektīvu, ģenerētais optiskais attēls tiek projicēts uz sensora, un pēc tam optiskais attēls tiek pārveidots par elektrisko signālu, kas tiek pārveidots par digitālo signālu, izmantojot analogo-digitālo pārveidošanu.Digitālo signālu apstrādā DSP un pēc tam nosūta uz datoru apstrādei un visbeidzot pārvērš attēlā, ko var redzēt tālruņa ekrānā.

Digitālās signālu apstrādes (DSP) mikroshēmas funkcija: optimizējiet digitālā attēla signāla parametrus, izmantojot virkni sarežģītu matemātisko algoritmu, un pārsūtiet apstrādātos signālus uz personālajiem datoriem un citām ierīcēm, izmantojot USB un citas saskarnes.DSP struktūras rāmis:
1、 ISP (attēla signālu procesors)
1. ISP (attēla signālu procesors)
2、JPEG kodētājs
2. JPEG kodētājs
3、 USB ierīces kontrolieris
3. USB ierīces kontrolieris

Ir divu veidu plaši izplatīti kameru sensori,

Viens no tiem ir CCD (Chagre Couled Device) sensors, tas ir, uzlādes ierīce.
Otrs ir CMOS (komplementārs metāla oksīda pusvadītājs) sensors, tas ir, komplementārs metāla oksīda pusvadītājs.
CCD priekšrocība ir labā attēlveidošanas kvalitātē, taču ražošanas process ir sarežģīts, izmaksas ir augstas un enerģijas patēriņš ir augsts.Tajā pašā izšķirtspējā CMOS ir lētāks nekā CCD, bet attēla kvalitāte ir zemāka nekā CCD.Salīdzinot ar CCD, CMOS attēla sensoram ir mazāks enerģijas patēriņš.Turklāt līdz ar procesa tehnoloģiju attīstību arī CMOS attēla kvalitāte ir nepārtraukti uzlabota.Tāpēc visas pašreizējās mobilo tālruņu kameras tirgū izmanto CMOS sensorus.

Vienkārša mobilā tālruņa kameras struktūra
Objektīvs: savāciet gaismu un projicējiet ainu uz attēlveidošanas vides virsmas.
Attēla sensors: attēlveidošanas līdzeklis, kas objektīva projicēto attēlu (gaismas signālu) pārvērš elektriskā signālā.
Motors: virza objektīva kustību, lai objektīvs projicē skaidru attēlu uz attēlveidošanas vides virsmas.
Krāsu filtrs: sižets, ko redz cilvēka acs, atrodas redzamās gaismas joslā, un attēla sensors var atpazīt gaismas joslu vairāk nekā cilvēka acs.Tāpēc tiek pievienots krāsu filtrs, lai filtrētu lieko gaismas joslu, lai attēla sensors varētu tvert reālas acis, ko redz acis.
Motora piedziņas mikroshēma: izmanto, lai kontrolētu motora kustību un vadītu objektīvu, lai panāktu autofokusu.
Shēmas plates substrāts: pārraidiet attēla sensora elektrisko signālu uz aizmuguri.
II.Saistītie parametri un lietvārdi
1. Izplatītākie attēlu formāti
1.1 RGB formāts:
Tradicionālais sarkanais, zaļais un zilais formāts, piemēram, RGB565 un RGB888;16 bitu datu formāts ir 5 biti R + 6 biti G + 5 biti B. G ir vēl viens bits, jo cilvēka acis ir jutīgākas pret zaļo krāsu.
1.2 YUV formāts:
Luma (Y) + hroma (UV) formāts.YUV attiecas uz pikseļu formātu, kurā spilgtuma parametrs un krāsainības parametrs ir izteikti atsevišķi.Šīs atdalīšanas priekšrocība ir tā, ka tā ne tikai novērš savstarpējus traucējumus, bet arī samazina hroma iztveršanas ātrumu, pārāk neietekmējot attēla kvalitāti.YUV ir vispārīgāks termins.Tā īpašajam izvietojumam to var iedalīt daudzos īpašos formātos.
Chroma (UV) definē divus krāsu aspektus: nokrāsu un piesātinājumu, ko attēlo attiecīgi CB un CR.Tostarp Cr atspoguļo atšķirību starp RGB ieejas signāla sarkano daļu un RGB signāla spilgtuma vērtību, savukārt Cb atspoguļo atšķirību starp RGB ieejas signāla zilo daļu un RGB signāla spilgtuma vērtību.
Galvenie iztveršanas formāti ir YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 un YCbCr 4:4:4.
1.3 RAW datu formāts:
RAW attēls ir neapstrādāti dati, ko CMOS vai CCD attēla sensors pārvērš uzņemto gaismas avota signālu ciparu signālā.RAW fails ir fails, kurā tiek ierakstīta sākotnējā informācija par digitālās kameras sensoru un daži kameras ģenerētie metadati (piemēram, ISO iestatījumi, aizvara ātrums, diafragmas atvēruma vērtība, baltā balanss utt.).RAW ir neapstrādāts un nesaspiests formāts, un to var konceptualizēt kā “neapstrādāta attēla kodētus datus” vai spilgtāk saukt par “digitālo negatīvu”.Katrs sensora pikselis atbilst krāsu filtram, un filtri tiek sadalīti atbilstoši Bayer modelim.Katra pikseļa dati tiek izvadīti tieši, proti, RAW RGB dati
Neapstrādāti dati (Raw RGB) pēc krāsu interpolācijas kļūst par RGB.

RAW formāta attēla piemērs
2. Saistītie tehniskie rādītāji
2.1 Attēla izšķirtspēja:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapikseļi
XGA (1024 x 768), 0,8 megapikseļi
SVGA (800 x 600), 0,5 megapikseļi
VGA (640x480), 0,3 megapikseļi (0,35 megapikseļi attiecas uz 648x488)
CIF (352x288), 0,1 megapikseļi
SIF/QVGA (320x240)
QCIF (176x144)
QSIF/QQVGA (160 x 120)
2.2 Krāsu dziļums (krāsu bitu skaits):
256 pelēko krāsu skala, 256 pelēko krāsu veidi (ieskaitot melnbalto).
15 vai 16 bitu krāsa (augsta krāsa): 65 536 krāsas.
24 bitu krāsa (īstā krāsa): katrai primārajai krāsai ir 256 līmeņi, un to kombinācijai ir 256 * 256 * 256 krāsas.
32 bitu krāsa: papildus 24 bitu krāsai tiek izmantoti papildu 8 biti, lai saglabātu pārklājošā slāņa (alfa kanāla) grafiskos datus.
2.3 Optiskā tālummaiņa un digitālā tālummaiņa:
Optiskā tālummaiņa: tuviniet/tāliniet objektu, kuru vēlaties uzņemt, pielāgojot objektīvu.Tas saglabā pikseļus un attēla kvalitāti būtībā nemainīgu, taču jūs varat uzņemt ideālu attēlu.Digitālā tālummaiņa: tālummaiņas faktiski nav.Tas vienkārši ņem no sākotnējā attēla un pietuvina. LCD ekrānā redzamais ir palielināts, taču attēla kvalitāte nav būtiski uzlabota, un pikseļi ir mazāki par maksimālo pikseļu skaitu, ko var uzņemt ar jūsu kameru.Attēla kvalitāte būtībā ir necienīga, taču tā var sniegt zināmas ērtības.
2.4 Attēla saspiešanas metode:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Attēla troksnis:
Tas attiecas uz attēla troksni un traucējumiem un attēlā parādās kā fiksēts krāsu troksnis.
2.6 Automātiskais baltā balanss:
Vienkārši sakot: baltu objektu atjaunošana ar kameru.Saistītie jēdzieni: krāsu temperatūra.
2.7 Skata leņķis:
Tam ir tāds pats princips kā cilvēka acs attēlveidošanai, ko sauc arī par attēlveidošanas diapazonu.
2.8 Autofokuss:
Autofokusu var iedalīt divās kategorijās: viena ir diapazona autofokuss, pamatojoties uz attālumu starp objektīvu un objektu, un otra ir fokusa noteikšanas autofokuss, kas balstīts uz skaidru attēlu fokusēšanas ekrānā (asuma algoritms).
Piezīme. Tālummaiņa ir paredzēta, lai tuvinātu attālos objektus.Uzmanība ir vērsta uz attēla skaidrību.
2.9 Automātiskā ekspozīcija un gamma:
Tā ir diafragmas un aizvara kombinācija.Diafragmas atvērums, slēdža ātrums, ISO.Gamma ir cilvēka acs reakcijas līkne uz spilgtumu.
III.Cita kameras struktūra