Основна структура та принцип роботи модуля камери

Базова структура модуля камери

I. Будова та принцип роботи камери

Сцена знімається через об’єктив, створене оптичне зображення проектується на датчик, а потім оптичне зображення перетворюється на електричний сигнал, який перетворюється на цифровий сигнал за допомогою аналого-цифрового перетворення.Цифровий сигнал обробляється DSP, а потім надсилається на комп’ютер для обробки, а потім перетворюється на зображення, яке можна побачити на екрані телефону.

Функція чіпа цифрової обробки сигналів (DSP): оптимізація параметрів сигналу цифрового зображення за допомогою серії складних математичних алгоритмів і передача оброблених сигналів на ПК та інші пристрої через USB та інші інтерфейси.Кадр структури DSP:
1、 ISP (процесор сигналу зображення)
1. ISP (процесор сигналу зображення)
2、Кодер JPEG
2. Кодер JPEG
3、 Контролер пристрою USB
3. Контролер пристрою USB

Існує два типи поширених датчиків камери,

Одним з них є датчик CCD (Chagre Couled Device), тобто пристрій із зарядовим зв’язком.
Інший — датчик CMOS (комплементарний металооксидний напівпровідник), тобто комплементарний металооксидний напівпровідник.
Перевага ПЗС полягає в хорошій якості зображення, але процес виробництва складний, вартість висока, а також високе енергоспоживання.При однаковій роздільній здатності CMOS дешевше, ніж CCD, але якість зображення нижча, ніж CCD.Порівняно з CCD датчик зображення CMOS споживає менше енергії.Крім того, з удосконаленням технології процесу якість зображення CMOS також постійно покращувалась.Тому всі поточні камери мобільних телефонів на ринку використовують сенсори CMOS.

Проста структура камери мобільного телефону
Об’єктив: збирайте світло та проектуйте сцену на поверхню носія зображення.
Датчик зображення: засіб зображення, який перетворює зображення (світловий сигнал), спроектоване лінзою на поверхню, в електричний сигнал.
Двигун: керує рухом об’єктива, завдяки чому об’єктив проектує чітке зображення на поверхню носія зображення.
Кольоровий фільтр: сцена, яку бачить людське око, знаходиться у смузі видимого світла, і датчик зображення може розпізнавати світлову смугу краще, ніж людське око.Тому додається кольоровий фільтр для фільтрації надлишкової світлової смуги, щоб датчик зображення міг захоплювати реальні сцени, які бачать очі.
Мікросхема приводу двигуна: використовується для керування рухом двигуна та керування об’єктивом для досягнення автофокусу.
Підкладка друкованої плати: передача електричного сигналу датчика зображення на задню частину.
II.Споріднені параметри та іменники
1. Загальні формати зображень
Формат 1.1 RGB:
Традиційний червоний, зелений і синій формати, такі як RGB565 і RGB888;16-бітний формат даних — це 5-бітний R + 6-бітний G + 5-бітний B. G має ще один біт, оскільки очі людини більш чутливі до зеленого кольору.
1.2 Формат YUV:
Формат яскравості (Y) + кольоровості (UV).YUV відноситься до піксельного формату, в якому параметри яскравості та параметри кольоровості виражаються окремо.Перевага цього розділення полягає в тому, що воно не тільки дозволяє уникнути взаємних перешкод, але також зменшує частоту дискретизації кольоровості, не надто впливаючи на якість зображення.YUV є більш загальним терміном.З огляду на специфіку розташування, його можна розділити на багато конкретних форматів.
Колірність (UV) визначає два аспекти кольору: відтінок і насиченість, які представлені CB і CR відповідно.Серед них Cr відображає різницю між червоною частиною вхідного сигналу RGB і значенням яскравості сигналу RGB, тоді як Cb відображає різницю між синьою частиною вхідного сигналу RGB і значенням яскравості сигналу RGB.
Основні формати вибірки: YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 і YCbCr 4:4:4.
1.3 Формат даних RAW:
Зображення у форматі RAW — це необроблені дані, які датчик зображення CMOS або CCD перетворює отриманий сигнал джерела світла в цифровий сигнал.Файл RAW — це файл, який записує вихідну інформацію датчика цифрової камери та деякі метадані (наприклад, налаштування ISO, швидкість затвора, значення діафрагми, баланс білого тощо), створені камерою.RAW — це необроблений і нестиснений формат, і його можна концептуалізувати як «необроблені закодовані дані зображення» або більш яскраво назвати «цифровий негатив».Кожен піксель сенсора відповідає кольоровому фільтру, а фільтри розподіляються відповідно до моделі Байєра.Дані кожного пікселя виводяться безпосередньо, а саме дані RAW RGB
Необроблені дані (Raw RGB) стають RGB після інтерполяції кольорів.

Приклад зображення у форматі RAW
2. Супутні технічні індикатори
2.1 Роздільна здатність зображення:
SXGA (1280 x1024), 1,3 мегапікселя
XGA (1024 x768), 0,8 мегапікселя
SVGA (800 x 600), 0,5 мегапікселя
VGA (640x480), 0,3 мегапікселя (0,35 мегапікселя відноситься до 648x488)
CIF (352x288), 0,1 мегапікселя
SIF/QVGA (320x240)
QCIF (176x144)
QSIF/QQVGA (160x120)
2.2 Глибина кольору (кількість кольорових бітів):
256 кольорів сірого, 256 видів сірого (включаючи чорний і білий).
15 або 16-бітний колір (високий колір): 65 536 кольорів.
24-бітний колір (справжній колір): кожен основний колір має 256 рівнів, а їх комбінація має 256*256*256 кольорів.
32-бітний колір: на додаток до 24-бітного кольору додаткові 8 бітів використовуються для зберігання графічних даних шару, що накладається (альфа-канал).
2.3 Оптичне та цифрове масштабування:
Оптичне масштабування: збільшення/зменшення масштабу об’єкта, який ви хочете зняти, регулюючи об’єктив.Він зберігає пікселі та якість зображення в основному незмінними, але ви можете зробити ідеальне зображення.Цифрове масштабування: масштабування фактично немає.Він лише бере вихідне зображення та збільшує масштаб. Те, що ви бачите на РК-екрані, збільшується, але якість зображення суттєво не покращується, а кількість пікселів нижча за максимальну кількість пікселів, яку може зняти ваша камера.Якість картинки в принципі негідна, але може забезпечити певну зручність.
2.4 Метод стиснення зображення:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Шум зображення:
Він відноситься до шуму та перешкод у зображенні та виглядає як шум фіксованого кольору на зображенні.
2.6 Автоматичний баланс білого:
Простіше кажучи: відновлення білих об'єктів камерою.Пов’язані поняття: колірна температура.
2.7 Кут огляду:
Він має той самий принцип, що й зображення людського ока, який також відомий як діапазон зображення.
2.8 Автофокус:
Автофокусування можна розділити на дві категорії: одна – автофокусування в діапазоні на основі відстані між об’єктивом і об’єктом, а інша – автофокусування з визначенням фокусування на основі чіткого зображення на екрані фокусування (алгоритм чіткості).
Примітка. Масштабування призначене для наближення віддалених об’єктів.Фокус — зробити зображення чітким.
2.9 Автоматична експозиція та гама:
Це комбінація діафрагми та затвора.Діафрагма, витримка, ISO.Гамма - це крива реакції людського ока на яскравість.
III.Інша структура камери