Pangunahing istraktura at prinsipyo ng pagtatrabaho ng module ng camera

Pangunahing istraktura ng module ng camera

I. Istraktura ng camera at prinsipyo ng pagtatrabaho

Ang eksena ay kinunan sa pamamagitan ng lens, ang nabuong optical na imahe ay inaasahang papunta sa sensor, at pagkatapos ay ang optical na imahe ay na-convert sa electrical signal, na na-convert sa digital signal sa pamamagitan ng analog-to-digital conversion.Ang digital signal ay pinoproseso ng DSP at pagkatapos ay ipinadala sa computer para sa pagproseso, at sa wakas ay na-convert sa isang imahe na makikita sa screen ng telepono.

Function ng digital signal processing (DSP) chip: i-optimize ang digital image signal parameters sa pamamagitan ng isang serye ng mga kumplikadong mathematical algorithm, at ilipat ang mga naprosesong signal sa mga PC at iba pang device sa pamamagitan ng USB at iba pang interface.Frame ng istraktura ng DSP:
1, ISP (pagproseso ng signal ng imahe)
1. ISP (image signal processor)
2, JPEG encoder
2. JPEG encoder
3, USB device controller
3. USB device controller

Mayroong dalawang uri ng mga karaniwang sensor ng camera,

Ang isa ay ang CCD （Chagre Couled Device）sensor, ibig sabihin, charge coupled device.
Ang isa pa ay CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor）sensor, iyon ay, complementary metal oxide semiconductor.
Ang bentahe ng CCD ay nakasalalay sa mahusay na kalidad ng imaging, ngunit ang proseso ng pagmamanupaktura ay kumplikado, ang gastos ay mataas, at ang paggamit ng kuryente ay mataas.Sa parehong resolusyon, ang CMOS ay mas mura kaysa sa CCD, ngunit ang kalidad ng imahe ay mas mababa kaysa sa CCD.Kung ikukumpara sa CCD, ang CMOS image sensor ay may mas mababang pagkonsumo ng kuryente.Bilang karagdagan, sa pagsulong ng teknolohiya ng proseso, ang kalidad ng imahe ng CMOS ay patuloy ding napabuti.Samakatuwid, ang kasalukuyang mga mobile phone camera sa merkado ay gumagamit ng mga sensor ng CMOS.

Simpleng istraktura ng mobile phone camera
Lens: kumuha ng liwanag at i-project ang eksena sa ibabaw ng imaging medium.
Sensor ng imahe: ang daluyan ng imaging, na nagko-convert ng imahe (light signal) na pinapakita ng lens sa ibabaw sa isang electrical signal.
Motor: nagtutulak sa paggalaw ng lens, upang ang lens ay magpakita ng malinaw na imahe sa ibabaw ng daluyan ng imaging.
Filter ng kulay: Ang eksenang nakikita ng mata ng tao ay nasa visible light band, at mas nakikilala ng image sensor ang light band kaysa sa mata ng tao.Samakatuwid, may idinagdag na filter ng kulay upang i-filter ang sobrang liwanag na banda, upang makuha ng sensor ng imahe ang mga aktwal na eksenang nakikita ng mga mata.
Motor drive chip: ginagamit upang kontrolin ang paggalaw ng motor at himukin ang lens upang makamit ang autofocus.
Substrat ng circuit board: Ipadala ang de-koryenteng signal ng sensor ng imahe sa likod na dulo.
II.Mga kaugnay na parameter at pangngalan
1. Mga karaniwang format ng imahe
1.1 RGB na format:
Ang tradisyonal na pula, berde at asul na format, tulad ng RGB565 at RGB888;ang 16-bit na format ng data ay 5-bit R + 6-bit G + 5-bit B. Ang G ay may isa pang bit dahil ang mga mata ng tao ay mas sensitibo sa berde.
1.2 YUV na format:
Luma (Y) + chroma (UV) na format.Ang YUV ay tumutukoy sa pixel format kung saan ang luminance parameter at ang chrominance parameter ay hiwalay na ipinahayag.Ang bentahe ng paghihiwalay na ito ay hindi lamang nito iniiwasan ang interference sa isa't isa, ngunit binabawasan din ang chroma sampling rate nang hindi masyadong naaapektuhan ang kalidad ng imahe.Ang YUV ay isang mas pangkalahatang termino.Para sa tiyak na pag-aayos nito, maaari itong hatiin sa maraming tiyak na mga format.
Tinutukoy ng Chroma (UV) ang dalawang aspeto ng kulay: hue at saturation, na kinakatawan ng CB at CR ayon sa pagkakabanggit.Kabilang sa mga ito, ipinapakita ng Cr ang pagkakaiba sa pagitan ng pulang bahagi ng RGB input signal at ng brightness value ng RGB signal, habang ang Cb ay sumasalamin sa pagkakaiba sa pagitan ng asul na bahagi ng RGB input signal at ang brightness value ng RGB signal.
Ang mga pangunahing sampling format ay YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 at YCbCr 4:4:4.
1.3 RAW na format ng data:
Ang RAW na imahe ay ang hilaw na data na kino-convert ng CMOS o CCD image sensor ang nakuhang light source signal sa digital signal.Ang RAW file ay isang file na nagtatala ng orihinal na impormasyon ng sensor ng digital camera at ilang metadata (gaya ng mga setting ng ISO, bilis ng shutter, halaga ng aperture, white balance, atbp.) na nabuo ng camera.Ang RAW ay isang hindi naproseso at hindi naka-compress na format at maaari itong maisip bilang "raw image coded data" o mas malinaw na tinatawag na "digital negative".Ang bawat pixel ng sensor ay tumutugma sa isang filter ng kulay, at ang mga filter ay ipinamamahagi ayon sa pattern ng Bayer.Ang data ng bawat pixel ay direktang output, katulad ng RAW RGB data
Ang Raw data (Raw RGB) ay nagiging RGB pagkatapos ng interpolation ng kulay.

Halimbawa ng larawan ng format na RAW
2. Mga kaugnay na teknikal na tagapagpahiwatig
2.1 Resolusyon ng larawan:
SXGA (1280 x1024), 1.3 megapixel
XGA (1024 x768), 0.8 megapixel
SVGA (800 x600), 0.5 megapixels
VGA (640x480), 0.3 megapixels (0.35 megapixels ay tumutukoy sa 648X488)
CIF(352x288), 0.1 megapixel
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Lalim ng kulay (bilang ng mga piraso ng kulay):
256 color gray scale, 256 na uri ng gray (kabilang ang itim at puti).
15 o 16-bit na kulay (mataas na kulay): 65,536 na kulay.
24-bit na kulay (tunay na kulay): Ang bawat pangunahing kulay ay may 256 na antas, at ang kanilang kumbinasyon ay may 256*256*256 na kulay.
32-bit na kulay: Bilang karagdagan sa 24-bit na kulay, ang dagdag na 8 bit ay ginagamit upang iimbak ang graphic na data ng overlapping na layer (alpha channel).
2.3 Optical zoom at digital zoom:
Optical zoom: Mag-zoom in/out sa bagay na gusto mong kunan sa pamamagitan ng pagsasaayos ng lens.Pinapanatili nitong hindi nagbabago ang mga pixel at kalidad ng imahe, ngunit maaari kang kumuha ng perpektong imahe.Digital zoom: Wala talagang zoom.Kukuha lang ito mula sa orihinal na larawan at nag-zoom in. Ang nakikita mo sa LCD screen ay pinalaki, ngunit ang kalidad ng larawan ay hindi gaanong napabuti, at ang mga pixel ay mas mababa kaysa sa maximum na mga pixel na maaaring kunan ng iyong camera.Ang kalidad ng larawan ay karaniwang hindi karapat-dapat, ngunit maaari itong magbigay ng ilang kaginhawahan.
2.4 Paraan ng compression ng imahe:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Ingay ng larawan:
Ito ay tumutukoy sa ingay at interference sa larawan at lumilitaw bilang nakapirming kulay na ingay sa larawan.
2.6 Auto white balance:
Sa madaling salita: ang pagpapanumbalik ng mga puting bagay ng camera.Mga kaugnay na konsepto: temperatura ng kulay.
2.7 Viewing angle:
Ito ay may parehong prinsipyo tulad ng imaging ng mata ng tao, na kilala rin bilang imaging range.
2.8 Auto focus:
Ang autofocus ay maaaring nahahati sa dalawang kategorya: ang isa ay sumasaklaw sa autofocus batay sa distansya sa pagitan ng lens at ang paksa, at ang isa ay ang focus detection autofocus batay sa malinaw na imaging sa focusing screen (sharpness algorithm).
Tandaan: Ang pag-zoom ay upang ilapit ang malalayong bagay.Ang pokus ay upang gawing malinaw ang larawan.
2.9 Auto exposure at Gamma:
Ito ay ang kumbinasyon ng aperture at shutter.Aperture, bilis ng shutter, ISO.Ang Gamma ay ang kurba ng pagtugon ng mata ng tao sa ningning.
III.Iba pang istraktura ng camera