Основна структура и принцип на работа на модула на камерата

Основна структура на модула на камерата

I. Структура на камерата и принцип на работа

Сцената се заснема през обектива, генерираното оптично изображение се проектира върху сензора и след това оптичното изображение се преобразува в електрически сигнал, който се преобразува в цифров сигнал чрез аналогово-цифрово преобразуване.Цифровият сигнал се обработва от DSP и след това се изпраща на компютъра за обработка и накрая се преобразува в изображение, което може да се види на екрана на телефона.

Функция на чипа за цифрова обработка на сигнали (DSP): оптимизиране на параметрите на сигнала за цифрово изображение чрез серия от сложни математически алгоритми и прехвърляне на обработените сигнали към компютри и други устройства чрез USB и други интерфейси.DSP структурна рамка:
1、 ISP (процесор на сигнал за изображение)
1. ISP (процесор на сигнали за изображения)
2、JPEG енкодер
2. JPEG енкодер
3、 Контролер за USB устройство
3. Контролер за USB устройство

Има два вида често срещани сензори на камерата,

Единият е сензорът CCD （Chagre Couled Device）, тоест зарядно свързано устройство.
Другият е сензор CMOS (допълнителен металооксиден полупроводник), т.е. допълнителен металооксиден полупроводник.
Предимството на CCD е в доброто качество на изображението, но производственият процес е сложен, цената е висока и консумацията на енергия е висока.При същата разделителна способност CMOS е по-евтин от CCD, но качеството на изображението е по-ниско от CCD.В сравнение с CCD, CMOS сензорът за изображения има по-ниска консумация на енергия.В допълнение, с напредването на технологията на процеса, качеството на изображението на CMOS също непрекъснато се подобрява.Следователно всички настоящи камери за мобилни телефони на пазара използват CMOS сензори.

Проста структура на камерата на мобилен телефон
Обектив: съберете светлина и прожектирайте сцената върху повърхността на носителя за изображения.
Сензор за изображения: среда за изображения, която преобразува изображението (светлинен сигнал), проектирано от обектива върху повърхността, в електрически сигнал.
Мотор: задвижва движението на обектива, така че обективът проектира ясно изображение върху повърхността на носителя за изображения.
Цветен филтър: Сцената, виждана от човешкото око, е във видимата светлинна лента и сензорът за изображения може да разпознае светлинната лента повече от човешкото око.Поради това е добавен цветен филтър за филтриране на излишната светлинна лента, така че сензорът за изображения да може да улови реални сцени, виждани от очите.
Чип за задвижване на мотора: използва се за управление на движението на мотора и задвижване на обектива за постигане на автофокус.
Субстрат на печатна платка: Предавайте електрическия сигнал на сензора за изображения към задния край.
II.Свързани параметри и съществителни
1. Общи формати на изображения
1.1 RGB формат:
Традиционният червен, зелен и син формат, като RGB565 и RGB888;16-битовият формат на данните е 5-битов R + 6-битов G + 5-битов B. G има още един бит, защото човешките очи са по-чувствителни към зелено.
1.2 YUV формат:
Формат Luma (Y) + chroma (UV).YUV се отнася до пикселния формат, в който параметърът на яркостта и параметърът на цветността се изразяват отделно.Предимството на това разделяне е, че то не само избягва взаимните смущения, но също така намалява честотата на семплиране на цветността, без да влияе твърде много на качеството на изображението.YUV е по-общ термин.Поради специфичната си подредба, той може да бъде разделен на много специфични формати.
Chroma (UV) определя два аспекта на цвета: нюанс и наситеност, които са представени съответно от CB и CR.Сред тях Cr отразява разликата между червената част на RGB входния сигнал и стойността на яркостта на RGB сигнала, докато Cb отразява разликата между синята част на RGB входния сигнал и стойността на яркостта на RGB сигнала.
Основните формати за вземане на проби са YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 и YCbCr 4:4:4.
1.3 Формат на RAW данни:
RAW изображението е необработените данни, които CMOS или CCD сензорът за изображения преобразува уловения сигнал от източника на светлина в цифров сигнал.RAW файлът е файл, който записва оригиналната информация на сензора на цифровия фотоапарат и някои метаданни (като ISO настройки, скорост на затвора, стойност на диафрагмата, баланс на бялото и др.), генерирани от фотоапарата.RAW е необработен и некомпресиран формат и може да се концептуализира като „необработени кодирани данни за изображение“ или по-ярко наречен „цифров негатив“.Всеки пиксел на сензора съответства на цветен филтър, а филтрите се разпределят според модела на Байер.Данните на всеки пиксел се извеждат директно, а именно RAW RGB данни
Необработените данни (Raw RGB) стават RGB след цветова интерполация.

Пример за изображение във формат RAW
2. Свързани технически индикатори
2.1 Разделителна способност на изображението:
SXGA (1280 x1024), 1,3 мегапиксела
XGA (1024 x768), 0,8 мегапиксела
SVGA (800 x600), 0,5 мегапиксела
VGA (640x480), 0,3 мегапиксела (0,35 мегапиксела се отнасят за 648X488)
CIF (352x288), 0,1 мегапиксела
SIF/QVGA (320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA (160x120)
2.2 Дълбочина на цвета (брой цветни битове):
256 цвята сива скала, 256 вида сиво (включително черно и бяло).
15 или 16-битов цвят (висок цвят): 65 536 цвята.
24-битов цвят (истински цвят): Всеки основен цвят има 256 нива, а тяхната комбинация има 256*256*256 цвята.
32-битов цвят: В допълнение към 24-битовия цвят, допълнителните 8 бита се използват за съхраняване на графичните данни на припокриващия се слой (алфа канал).
2.3 Оптично увеличение и цифрово увеличение:
Оптично увеличение: Увеличете/намалете обекта, който искате да снимате, като регулирате обектива.Той запазва пикселите и качеството на изображението основно непроменени, но можете да направите идеално изображение.Цифрово увеличение: Всъщност няма увеличение.Той просто взема от оригиналната снимка и увеличава мащаба. Това, което виждате на LCD екрана, е увеличено, но качеството на картината не е значително подобрено и пикселите са по-ниски от максималните пиксели, които вашата камера може да заснеме.Качеството на картината е основно незадоволително, но може да осигури известно удобство.
2.4 Метод за компресиране на изображението:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Шум на изображението:
Отнася се за шума и смущенията в изображението и се появява като фиксиран цветен шум в изображението.
2.6 Автоматичен баланс на бялото:
Просто казано: възстановяване на бели обекти от камерата.Свързани понятия: цветна температура.
2.7 Ъгъл на гледане:
Има същия принцип като изобразяването на човешкото око, което също е известно като диапазон на изобразяване.
2.8 Автоматичен фокус:
Автофокусът може да бъде разделен на две категории: едната е автофокус с обхват въз основа на разстоянието между обектива и обекта, а другата е автофокус с откриване на фокус въз основа на ясно изображение на екрана за фокусиране (алгоритъм за острота).
Забележка: Увеличаването е за приближаване на отдалечени обекти.Фокусът е да направи изображението ясно.
2.9 Автоматична експозиция и гама:
Това е комбинацията от бленда и затвор.Апертура, скорост на затвора, ISO.Гама е кривата на реакция на човешкото око към яркостта.
III.Друга структура на камерата