Kameramoduulin perusrakenne ja toimintaperiaate

Kameramoduulin perusrakenne

I. Kameran rakenne ja toimintaperiaate

Kohtaus kuvataan linssin läpi, luotu optinen kuva heijastetaan anturiin ja sitten optinen kuva muunnetaan sähköiseksi signaaliksi, joka muunnetaan digitaaliseksi signaaliksi analogia-digitaalimuunnoksen avulla.DSP käsittelee digitaalisen signaalin ja lähettää sen sitten tietokoneelle käsittelyä varten ja muuntaa lopuksi kuvaksi, joka näkyy puhelimen näytöllä.

Digitaalisen signaalinkäsittelypiirin (DSP) toiminto: optimoi digitaalisen kuvasignaalin parametrit monimutkaisten matemaattisten algoritmien avulla ja siirrä käsitellyt signaalit tietokoneisiin ja muihin laitteisiin USB:n ja muiden liitäntöjen kautta.DSP-rakennekehys:
1、 ISP (kuvasignaaliprosessori)
1. ISP (kuvasignaaliprosessori)
2、JPEG-kooderi
2. JPEG-kooderi
3、 USB-laiteohjain
3. USB-laiteohjain

Yleisiä kameraantureita on kahdenlaisia,

Yksi on CCD (Chagre Couled Device) -anturi, eli latauskytketty laite.
Toinen on CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) -anturi, eli komplementaarinen metallioksidipuolijohde.
CCD:n etuna on hyvä kuvanlaatu, mutta valmistusprosessi on monimutkainen, kustannukset korkeat ja virrankulutus korkea.Samalla resoluutiolla CMOS on halvempi kuin CCD, mutta kuvanlaatu on huonompi kuin CCD.CCD-kennoon verrattuna CMOS-kuvakennon virrankulutus on pienempi.Lisäksi prosessitekniikan kehittymisen myötä CMOS-kuvanlaatua on parannettu jatkuvasti.Siksi markkinoilla olevat matkapuhelinkamerat käyttävät kaikki CMOS-antureita.

Yksinkertainen matkapuhelimen kameran rakenne
Linssi: kerää valoa ja heijasta kohtaus kuvantamisvälineen pinnalle.
Kuvaanturi: kuvantamisväline, joka muuntaa linssin pinnalle projisoiman kuvan (valosignaalin) sähköiseksi signaaliksi.
Moottori: ohjaa linssin liikettä niin, että linssi heijastaa selkeän kuvan kuvantamisvälineen pinnalle.
Värisuodatin: Ihmissilmän näkemä kohtaus on näkyvän valon kaistalla, ja kuvasensori tunnistaa valokaistan enemmän kuin ihmissilmä.Siksi värisuodatin on lisätty suodattamaan ylimääräinen valokaista, jotta kuva-anturi voi kaapata todellisia silmien näkemiä kohtauksia.
Moottorin ohjaussiru: käytetään ohjaamaan moottorin liikettä ja ohjaamaan objektiivia automaattisen tarkennuksen saavuttamiseksi.
Piirilevyn substraatti: Lähetä kuvaanturin sähköinen signaali takaosaan.
II.Asiaan liittyvät parametrit ja substantiivit
1. Yleiset kuvamuodot
1.1 RGB-muoto:
Perinteinen punainen, vihreä ja sininen muoto, kuten RGB565 ja RGB888;16-bittinen tietomuoto on 5-bittinen R + 6-bittinen G + 5-bittinen B. G:ssä on yksi bitti lisää, koska ihmissilmät ovat herkempiä vihreälle.
1.2 YUV-muoto:
Luma (Y) + chroma (UV) -muoto.YUV viittaa pikselimuotoon, jossa luminanssiparametri ja krominanssiparametri ilmaistaan ​​erikseen.Tämän erottelun etuna on, että se ei ainoastaan ​​vältä keskinäisiä häiriöitä, vaan myös vähentää värin näytteenottotaajuutta vaikuttamatta liikaa kuvanlaatuun.YUV on yleisempi termi.Sen erityisjärjestelyn vuoksi se voidaan jakaa useisiin erityismuotoihin.
Kroma (UV) määrittelee kaksi värin aspektia: sävyn ja kylläisyyden, joita edustavat vastaavasti CB ja CR.Niistä Cr heijastaa eroa RGB-tulosignaalin punaisen osan ja RGB-signaalin kirkkausarvon välillä, kun taas Cb heijastaa eroa RGB-tulosignaalin sinisen osan ja RGB-signaalin kirkkausarvon välillä.
Tärkeimmät näytteenottomuodot ovat YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 ja YCbCr 4:4:4.
1.3 RAW-tietomuoto:
RAW-kuva on raakadataa, jonka CMOS- tai CCD-kuvakenno muuntaa kaapatun valonlähdesignaalin digitaaliseksi signaaliksi.RAW-tiedosto on tiedosto, joka tallentaa digitaalikameran anturin alkuperäiset tiedot ja joitain kameran luomia metatietoja (kuten ISO-asetukset, suljinnopeus, aukon arvo, valkotasapaino jne.).RAW on käsittelemätön ja pakkaamaton muoto, ja se voidaan ajatella "raakakuvakoodatuksi dataksi" tai eläväisemmin nimellä "digitaalinegatiivi".Jokainen anturin pikseli vastaa värisuodatinta, ja suodattimet jaetaan Bayer-kuvion mukaan.Jokaisen pikselin tiedot tulostetaan suoraan, nimittäin RAW RGB -data
Raaka data (Raw RGB) muuttuu RGB:ksi väriinterpoloinnin jälkeen.

Esimerkki RAW-muotoisesta kuvasta
2. Asiaan liittyvät tekniset indikaattorit
2.1 Kuvan resoluutio:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapikseliä
XGA (1024 x 768), 0,8 megapikseliä
SVGA (800 x 600), 0,5 megapikseliä
VGA (640x480), 0,3 megapikseliä (0,35 megapikseliä viittaa 648x488)
CIF(352x288), 0,1 megapikseliä
SIF/QVGA (320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Värisyvyys (väribittien määrä):
256 värin harmaasävy, 256 erilaista harmaata (mukaan lukien musta ja valkoinen).
15 tai 16-bittinen väri (korkea väri): 65 536 väriä.
24-bittinen väri (tosi väri): Jokaisella päävärillä on 256 tasoa ja niiden yhdistelmässä on 256 * 256 * 256 väriä.
32-bittinen väri: 24-bittisen värin lisäksi 8 ylimääräistä bittiä käytetään päällekkäisen kerroksen (alfakanavan) graafisten tietojen tallentamiseen.
2.3 Optinen zoom ja digitaalinen zoom:
Optinen zoom: Lähennä/loitonna kohdetta, jonka haluat kuvata, säätämällä objektiivia.Se pitää pikselit ja kuvanlaadun periaatteessa ennallaan, mutta voit ottaa ihanteellisen kuvan.Digitaalinen zoom: Zoomaa ei todellisuudessa ole.Se vain ottaa alkuperäisestä kuvasta ja zoomaa sisään. LCD-näytöllä näkemäsi on suurennettu, mutta kuvan laatu ei ole merkittävästi parantunut, ja pikselit ovat pienempiä kuin kamerasi voi kuvata enimmäispikseleitä.Kuvanlaatu on pohjimmiltaan arvoton, mutta se voi tarjota mukavuutta.
2.4 Kuvan pakkausmenetelmä:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Kuvakohina:
Se viittaa kuvan kohinaan ja häiriöihin ja näkyy kuvassa kiinteänä värikohinana.
2.6 Automaattinen valkotasapaino:
Yksinkertaisesti sanottuna: valkoisten esineiden palauttaminen kameralla.Aiheeseen liittyvät käsitteet: värilämpötila.
2.7 Katselukulma:
Sillä on sama periaate kuin ihmissilmän kuvantamisessa, joka tunnetaan myös kuvantamisalueena.
2.8 Automaattinen tarkennus:
Automaattitarkennus voidaan jakaa kahteen luokkaan: toinen on automaattitarkennus objektiivin ja kohteen välisen etäisyyden perusteella, ja toinen on tarkennuksen tunnistuksen automaattinen tarkennus, joka perustuu tarkennusnäytön selkeään kuvaan (terävyysalgoritmi).
Huomautus: Zoomaus tuo kaukaisia ​​kohteita lähemmäksi.Tarkoitus on tehdä kuvasta selkeä.
2.9 Automaattinen valotus ja gamma:
Se on aukon ja sulkimen yhdistelmä.Aukko, suljinaika, ISO.Gamma on ihmissilmän vastekäyrä kirkkauteen.
III.Kameran toinen rakenne