Osnovna struktura i princip rada modula kamere

Osnovna struktura modula kamere

I. Građa kamere i princip rada

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

Funkcija čipa za digitalnu obradu signala (DSP): optimizirajte parametre signala digitalne slike kroz niz složenih matematičkih algoritama i prenesite obrađene signale na računala i druge uređaje putem USB-a i drugih sučelja.Okvir DSP strukture:
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 je senzor CCD （Chagre Couled Device）, odnosno uređaj s spregnutim nabojem.
Drugi je CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor） senzor, odnosno komplementarni poluvodič metalnog oksida.
Prednost CCD-a je u dobroj kvaliteti slike, ali je proces proizvodnje kompliciran, cijena visoka, a potrošnja energije velika.Pri istoj rezoluciji CMOS je jeftiniji od CCD-a, ali je kvaliteta slike niža od CCD-a.U usporedbi s CCD-om, CMOS senzor slike ima manju potrošnju energije.Uz to, s napretkom procesne tehnologije, kvaliteta slike CMOS-a također se stalno poboljšavala.Stoga sve trenutne kamere mobilnih telefona na tržištu koriste CMOS senzore.

Jednostavna struktura kamere mobilnog telefona
Objektiv: sakupite svjetlo i projicirajte scenu na površinu medija slike.
Senzor slike: medij za slikanje koji pretvara sliku (svjetlosni signal) projiciranu lećom na površinu u električni signal.
Motor: pokreće kretanje leće, tako da leća projicira jasnu sliku na površinu medija slike.
Filtar boja: Scena koju vidi ljudsko oko nalazi se u pojasu vidljivog svjetla, a senzor slike može prepoznati pojas svjetla više nego ljudsko oko.Stoga je dodan filtar u boji koji filtrira višak svjetlosnog pojasa, tako da senzor slike može uhvatiti stvarne scene viđene očima.
Čip motornog pogona: koristi se za kontrolu kretanja motora i pogon objektiva za postizanje autofokusa.
Podloga tiskane ploče: prenosi 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 još jedan bit jer su ljudske oči osjetljivije na zeleno.
1.2 YUV format:
Luma (Y) + chroma (UV) format.YUV se odnosi na format piksela u kojem se parametar svjetline i parametar boje izražavaju zasebno.Prednost ovog odvajanja je u tome što ne samo da izbjegava međusobne smetnje, već i smanjuje stopu uzorkovanja boje bez previše utjecaja na kvalitetu slike.YUV je općenitiji pojam.Zbog svog specifičnog rasporeda, može se podijeliti u mnogo specifičnih formata.
Chroma (UV) definira dva aspekta boje: nijansu i zasićenost, koji su predstavljeni s CB odnosno CR.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 su neobrađeni podaci koje CMOS ili CCD senzor slike pretvara snimljeni signal izvora svjetlosti u digitalni signal.RAW datoteka je datoteka koja bilježi izvorne informacije senzora digitalnog fotoaparata i neke metapodatke (kao što su ISO postavke, brzina zatvarača, vrijednost otvora blende, ravnoteža bijele itd.) koje je generirao fotoaparat.RAW je neobrađen i nekomprimiran format i može se konceptualizirati kao "sirovi slikovni kodirani podaci" ili slikovitije nazvati "digitalni negativ".Svaki piksel senzora odgovara filtru u boji, a filtri su raspoređeni prema Bayerovom uzorku.Podaci svakog piksela izlaze izravno, naime RAW RGB podaci
Neobrađeni podaci (Raw RGB) postaju RGB nakon interpolacije boja.

Primjer slike u RAW formatu
2. Povezani tehnički pokazatelji
2.1 Razlučivost slike:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapiksela
XGA (1024 x768), 0,8 megapiksela
SVGA (800 x600), 0,5 megapiksela
VGA (640x480), 0,3 megapiksela (0,35 megapiksela odnosi se na 648x488)
CIF (352x288), 0,1 megapiksela
SIF/QVGA (320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA (160x120)
2.2 Dubina boje (broj bitova boja):
256 boja sive skale, 256 vrsta sive (uključujući crno-bijelo).
15 ili 16-bitna boja (visoka boja): 65.536 boja.
24-bitna boja (true color): Svaka primarna boja ima 256 razina, a njihova kombinacija ima 256*256*256 boja.
32-bitna boja: Uz 24-bitnu boju, dodatnih 8 bitova koristi se za pohranjivanje grafičkih podataka sloja koji se preklapa (alfa kanal).
2.3 Optički zoom i digitalni zoom:
Optički zoom: Povećajte/umanjite objekt koji želite snimiti podešavanjem leće.Održava piksele i kvalitetu slike u osnovi nepromijenjenima, ali možete snimiti idealnu sliku.Digitalni zoom: Zuma zapravo nema.Samo preuzima izvornu sliku i povećava je. Ono što vidite na LCD zaslonu je uvećano, ali kvaliteta slike nije bitno poboljšana, a pikseli su niži od maksimalnog broja piksela koje vaš fotoaparat može snimiti.Kvaliteta slike je u osnovi nedostojna, 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 šum fiksne boje na slici.
2.6 Automatski balans bijele:
Jednostavno rečeno: restauracija bijelih predmeta pomoću kamere.Povezani pojmovi: temperatura boje.
2.7 Kut gledanja:
Ima isti princip kao snimanje ljudskog oka, što je također poznato kao raspon snimanja.
2.8 Auto fokus:
Autofokus se može podijeliti u dvije kategorije: jedan je autofokus u rasponu na temelju udaljenosti između objektiva i subjekta, a drugi je autofokus s detekcijom fokusa koji se temelji na jasnoj slici na zaslonu 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 krivulja odgovora ljudskog oka na svjetlinu.
III.Druga struktura kamere