Osnovna struktura i princip rada modula kamere

Osnovna struktura modula kamere

I. Struktura kamere i princip rada

Scena se snima kroz objektiv, generirana optička slika se projektuje na senzor, a zatim se optička slika pretvara u električni signal, koji se pretvara u digitalni signal analogno-digitalnom konverzijom.Digitalni signal se obrađuje pomoću DSP-a, a zatim šalje na računar na obradu i na kraju se pretvara u sliku koja se može vidjeti na ekranu telefona.

Funkcija čipa za digitalnu obradu signala (DSP): optimizuje parametre signala digitalne slike kroz niz složenih matematičkih algoritama i prenosi obrađene signale na računare i druge uređaje preko USB i drugih interfejsa.DSP strukturni okvir:
1、 ISP (procesor signala slike)
1. ISP (procesor signala slike)
2、JPEG koder
2. JPEG koder
3、 USB kontroler uređaja
3. Kontroler USB uređaja

Postoje dvije vrste uobičajenih senzora kamere,

Jedan od njih je CCD (Chagre Couled Device) senzor, odnosno uređaj sa nabojom.
Drugi je CMOS (komplementarni metal-oksidni poluvodič) senzor, odnosno komplementarni metal oksidni poluprovodnik.
Prednost CCD-a leži u dobrom kvalitetu slike, ali je proces proizvodnje komplikovan, cena je visoka, a potrošnja energije velika.Pri istoj rezoluciji, CMOS je jeftiniji od CCD-a, ali je kvalitet slike niži od CCD-a.U poređenju sa CCD, CMOS senzor slike ima manju potrošnju energije.Pored toga, sa napretkom procesne tehnologije, kvalitet slike CMOS-a se takođe kontinuirano poboljšava.Stoga, sve kamere mobilnih telefona na tržištu koriste CMOS senzore.

Jednostavna struktura kamere mobilnog telefona
Objektiv: prikupite svjetlost i projektirajte scenu na površinu medija za snimanje.
Senzor slike: medij za snimanje, koji pretvara sliku (svetlosni signal) koju sočivo projicira na površinu u električni signal.
Motor: pokreće kretanje sočiva, tako da sočivo projektuje jasnu sliku na površinu medija za snimanje.
Filter u boji: Scena koju vidi ljudsko oko nalazi se u opsegu vidljive svjetlosti, a senzor slike može prepoznati svjetlosni pojas više nego ljudsko oko.Stoga se dodaje filter u boji kako bi se filtrirao višak svjetlosnog pojasa, tako da senzor slike može uhvatiti stvarne scene koje oči vide.
Čip za motorni pogon: koristi se za kontrolu kretanja motora i pogon objektiva za postizanje autofokusa.
Podloga za ploču: Prenesite električni signal senzora slike na stražnji kraj.
II.Povezani parametri i imenice
1. Uobičajeni formati slika
1.1 RGB format:
Tradicionalni crveni, zeleni i plavi format, kao što su RGB565 i RGB888;16-bitni format podataka je 5-bitni R + 6-bitni G + 5-bitni B. G ima jedan bit više jer su ljudske oči osjetljivije na zeleno.
1.2 YUV format:
Luma (Y) + chroma (UV) format.YUV se odnosi na format piksela u kojem su parametar osvetljenosti i parametar hrominacije izraženi odvojeno.Prednost ovog razdvajanja je u tome što ne samo da izbjegava međusobne smetnje, već i smanjuje stopu uzorkovanja hroma bez previše utjecaja na kvalitetu slike.YUV je opštiji pojam.Zbog svog specifičnog uređenja, može se podijeliti u mnogo specifičnih formata.
Chroma (UV) definira dva aspekta boje: nijansu i zasićenost, koji su predstavljeni CB i CR respektivno.Među njima, Cr odražava razliku između crvenog dijela RGB ulaznog signala i vrijednosti svjetline RGB signala, dok Cb odražava razliku između plavog dijela RGB ulaznog signala i vrijednosti svjetline RGB signala.
Glavni formati uzorkovanja su YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 i YCbCr 4:4:4.
1.3 RAW format podataka:
RAW slika je sirovi podatak koji CMOS ili CCD senzor slike pretvara uhvaćeni signal izvora svjetlosti u digitalni signal.RAW datoteka je datoteka koja bilježi originalne informacije senzora digitalnog fotoaparata i neke metapodatke (kao što su ISO postavke, brzina zatvarača, vrijednost otvora blende, balans bijele boje, itd.) koje generira kamera.RAW je neobrađen i nekomprimiran format i može se konceptualizirati kao “podaci kodirani sirovom slikom” ili slikovitije nazvati “digitalni negativ”.Svaki piksel senzora odgovara filteru u boji, a filteri su raspoređeni prema Bayerovom uzorku.Podaci svakog piksela izlaze direktno, odnosno RAW RGB podaci
Sirovi podaci (Raw RGB) postaju RGB nakon interpolacije boja.

Primjer slike u RAW formatu
2. Povezani tehnički indikatori
2.1 Rezolucija slike:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapiksela
XGA (1024 x 768), 0,8 megapiksela
SVGA (800 x 600), 0,5 megapiksela
VGA (640x480), 0,3 megapiksela (0,35 megapiksela se odnosi na 648x488)
CIF(352x288), 0,1 megapiksela
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Dubina boje (broj bitova boje):
256 boja sive skale, 256 vrsta sive (uključujući crno-bijelu).
15 ili 16-bitna boja (visoka boja): 65.536 boja.
24-bitna boja (prava boja): Svaka primarna boja ima 256 nivoa, a njihova kombinacija ima 256*256*256 boja.
32-bitna boja: Pored 24-bitne boje, dodatnih 8 bitova se koristi za skladištenje grafičkih podataka sloja koji se preklapa (alfa kanal).
2.3 Optički zum i digitalni zum:
Optički zum: Uvećajte/umanjite objekat koji želite da snimite podešavanjem objektiva.Održava piksele i kvalitet slike u osnovi nepromijenjenim, ali možete snimiti idealnu sliku.Digitalni zum: zuma zapravo nema.Samo uzima originalnu sliku i zumira. Ono što vidite na LCD ekranu je uvećano, ali kvalitet slike nije značajno poboljšan, a pikseli su niži od maksimalnog broja piksela koje vaša kamera može da snimi.Kvalitet slike je u osnovi nedostojan, ali može pružiti određenu pogodnost.
2.4 Metoda kompresije slike:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Šum slike:
Odnosi se na šum i smetnje na slici i pojavljuje se kao fiksni šum u boji na slici.
2.6 Automatski balans bijele boje:
Jednostavno rečeno: restauracija bijelih objekata kamerom.Povezani koncepti: temperatura boje.
2.7 Ugao gledanja:
Ima isti princip kao i slikanje ljudskog oka, koje je također poznato kao opseg snimanja.
2.8 Auto fokus:
Autofokus se može podijeliti u dvije kategorije: jedna je autofokus u rasponu na osnovu udaljenosti između objektiva i subjekta, a druga je autofokus za detekciju fokusa na osnovu jasne slike na ekranu za fokusiranje (algoritam oštrine).
Napomena: Zumiranje služi za približavanje udaljenih objekata.Fokus je da slika bude jasna.
2.9 Automatska ekspozicija i gama:
To je kombinacija otvora blende i zatvarača.Otvor blende, brzina zatvarača, ISO.Gama je kriva odgovora ljudskog oka na sjaj.
III.Druga struktura kamere