Struktur asas dan prinsip kerja modul kamera

Struktur asas modul kamera

I. Struktur kamera dan prinsip kerja

Pemandangan dirakam melalui kanta, imej optik yang dihasilkan ditayangkan ke sensor, dan kemudian imej optik ditukar kepada isyarat elektrik, yang ditukar kepada isyarat digital melalui penukaran analog-ke-digital.Isyarat digital diproses oleh DSP dan kemudian dihantar ke komputer untuk diproses, dan akhirnya ditukar kepada imej yang boleh dilihat pada skrin telefon.

Fungsi cip pemprosesan isyarat digital (DSP): mengoptimumkan parameter isyarat imej digital melalui satu siri algoritma matematik yang kompleks, dan memindahkan isyarat yang diproses ke PC dan peranti lain melalui USB dan antara muka lain.Rangka struktur DSP:
1、 ISP (pemproses isyarat imej)
1. ISP (pemproses isyarat imej)
2、JPEG pengekod
2. Pengekod JPEG
3、 pengawal peranti USB
3. Pengawal peranti USB

Terdapat dua jenis penderia kamera biasa,

Salah satunya ialah sensor CCD （Chagre Couled Device）, iaitu peranti berganding cas.
Yang lain ialah CMOS （Separuh Pengalir Oksida Logam Pelengkap）, iaitu semikonduktor oksida logam pelengkap.
Kelebihan CCD terletak pada kualiti pengimejan yang baik, tetapi proses pembuatannya rumit, kosnya tinggi, dan penggunaan kuasa yang tinggi.Pada resolusi yang sama, CMOS lebih murah daripada CCD, tetapi kualiti imej lebih rendah daripada CCD.Berbanding dengan CCD, penderia imej CMOS mempunyai penggunaan kuasa yang lebih rendah.Selain itu, dengan kemajuan teknologi proses, kualiti imej CMOS juga telah dipertingkatkan secara berterusan.Oleh itu, kamera telefon bimbit semasa di pasaran semuanya menggunakan sensor CMOS.

Struktur ringkas kamera telefon bimbit
Kanta: kumpulkan cahaya dan pancarkan pemandangan ke permukaan medium pengimejan.
Penderia imej: medium pengimejan, yang menukarkan imej (isyarat cahaya) yang dipancarkan oleh kanta ke permukaan kepada isyarat elektrik.
Motor: memacu pergerakan kanta, supaya kanta menayangkan imej yang jelas ke permukaan medium pengimejan.
Penapis warna: Pemandangan yang dilihat oleh mata manusia adalah dalam jalur cahaya yang boleh dilihat, dan penderia imej boleh mengecam jalur cahaya lebih daripada mata manusia.Oleh itu, penapis warna ditambah untuk menapis jalur cahaya yang berlebihan, supaya penderia imej boleh menangkap pemandangan sebenar yang dilihat oleh mata.
Cip pemacu motor: digunakan untuk mengawal pergerakan motor dan memacu lensa untuk mencapai autofokus.
Substrat papan litar: Hantar isyarat elektrik penderia imej ke hujung belakang.
II.Parameter dan kata nama yang berkaitan
1. Format imej biasa
1.1 Format RGB:
Format merah, hijau dan biru tradisional, seperti RGB565 dan RGB888;format data 16-bit ialah 5-bit R + 6-bit G + 5-bit B. G mempunyai satu bit lagi kerana mata manusia lebih sensitif kepada hijau.
1.2 Format YUV:
Format Luma (Y) + kroma (UV).YUV merujuk kepada format piksel di mana parameter pencahayaan dan parameter chrominance dinyatakan secara berasingan.Kelebihan pemisahan ini ialah ia bukan sahaja mengelakkan gangguan bersama, tetapi juga mengurangkan kadar pensampelan kroma tanpa menjejaskan kualiti imej terlalu banyak.YUV ialah istilah yang lebih umum.Untuk susunan khusus, ia boleh dibahagikan kepada banyak format khusus.
Chroma (UV) mentakrifkan dua aspek warna: warna dan ketepuan, yang masing-masing diwakili oleh CB dan CR.Antaranya, Cr mencerminkan perbezaan antara bahagian merah isyarat input RGB dan nilai kecerahan isyarat RGB, manakala Cb mencerminkan perbezaan antara bahagian biru isyarat input RGB dan nilai kecerahan isyarat RGB.
Format pensampelan utama ialah YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 dan YCbCr 4:4:4.
1.3 Format data RAW:
Imej RAW ialah data mentah yang penderia imej CMOS atau CCD menukar isyarat sumber cahaya yang ditangkap kepada isyarat digital.Fail RAW ialah fail yang merekodkan maklumat asal penderia kamera digital dan beberapa metadata (seperti tetapan ISO, kelajuan pengatup, nilai apertur, imbangan putih, dll.) yang dijana oleh kamera.RAW ialah format yang tidak diproses dan tidak dimampatkan dan ia boleh dikonsepkan sebagai "data berkod imej mentah" atau lebih jelas dipanggil "negatif digital".Setiap piksel sensor sepadan dengan penapis warna, dan penapis diedarkan mengikut corak Bayer.Data setiap piksel dikeluarkan secara langsung iaitu data RAW RGB
Data mentah (RGB Mentah) menjadi RGB selepas interpolasi warna.

Contoh imej format RAW
2. Penunjuk teknikal yang berkaitan
2.1 Peleraian imej:
SXGA (1280 x1024), 1.3 megapiksel
XGA (1024 x768), 0.8 megapiksel
SVGA (800 x600), 0.5 megapiksel
VGA (640x480), 0.3 megapiksel (0.35 megapiksel merujuk kepada 648X488)
CIF(352x288), 0.1 megapiksel
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Kedalaman warna (bilangan bit warna):
256 skala warna kelabu, 256 jenis kelabu (termasuk hitam dan putih).
Warna 15 atau 16-bit (warna tinggi): 65,536 warna.
Warna 24-bit (warna sebenar): Setiap warna primer mempunyai 256 tahap, dan gabungannya mempunyai 256*256*256 warna.
Warna 32-bit: Selain warna 24-bit, 8 bit tambahan digunakan untuk menyimpan data grafik lapisan bertindih (saluran alfa).
2.3 Zum optik dan zum digital:
Zum optik: Zum masuk/keluar daripada objek yang anda ingin tangkap dengan melaraskan lensa.Ia mengekalkan piksel dan kualiti imej pada dasarnya tidak berubah, tetapi anda boleh mengambil imej yang ideal.Zum digital: Tiada zum sebenarnya.Ia hanya mengambil daripada gambar asal dan mengezum masuk. Perkara yang anda lihat pada skrin LCD diperbesarkan, tetapi kualiti gambar tidak bertambah baik dengan ketara dan pikselnya lebih rendah daripada piksel maksimum yang boleh ditangkap oleh kamera anda.Kualiti gambar pada dasarnya tidak layak, tetapi ia boleh memberikan sedikit kemudahan.
2.4 Kaedah pemampatan imej:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Bunyi imej:
Ia merujuk kepada hingar dan gangguan dalam imej dan muncul sebagai hingar warna tetap dalam imej.
2.6 Imbangan putih automatik:
Ringkasnya: pemulihan objek putih oleh kamera.Konsep berkaitan: suhu warna.
2.7 Sudut pandangan:
Ia mempunyai prinsip yang sama seperti pengimejan mata manusia, yang juga dikenali sebagai julat pengimejan.
2.8 Auto fokus:
Autofokus boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu ialah autofokus berdasarkan jarak antara kanta dan subjek, dan satu lagi ialah autofokus pengesanan fokus berdasarkan pengimejan yang jelas pada skrin pemfokusan (algoritma ketajaman).
Nota: Zum adalah untuk mendekatkan objek yang jauh.Fokus adalah untuk membuat imej jelas.
2.9 Pendedahan automatik dan Gamma:
Ia adalah gabungan apertur dan pengatup.Apertur, kelajuan pengatup, ISO.Gamma ialah lengkung tindak balas mata manusia terhadap kecerahan.
III.Struktur kamera lain