Kamera modülünün temel yapısı ve çalışma prensibi

Kamera modülünün temel yapısı

I. Kamera yapısı ve çalışma prensibi

Sahne mercekten çekilir, oluşturulan optik görüntü sensöre yansıtılır ve ardından optik görüntü elektrik sinyaline dönüştürülür ve bu da analogdan dijitale dönüştürme yoluyla dijital sinyale dönüştürülür.Dijital sinyal DSP tarafından işlenir ve daha sonra işlenmek üzere bilgisayara gönderilir ve son olarak telefon ekranında görülebilen bir görüntüye dönüştürülür.

Dijital sinyal işleme (DSP) çipinin işlevi: dijital görüntü sinyali parametrelerini bir dizi karmaşık matematiksel algoritma aracılığıyla optimize edin ve işlenen sinyalleri USB ve diğer arabirimler aracılığıyla PC'lere ve diğer cihazlara aktarın.DSP yapı çerçevesi:
1, ISP(görüntü sinyali işlemcisi)
1. ISP (görüntü sinyali işlemcisi)
2, JPEG kodlayıcı
2. JPEG kodlayıcı
3、USB cihaz denetleyicisi
3. USB aygıt denetleyicisi

İki tür ortak kamera sensörü vardır,

Bunlardan biri, CCD (Chagre Couled Device) sensörü, yani şarj bağlantılı cihazdır.
Diğeri CMOS (Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken) sensörüdür, yani tamamlayıcı metal oksit yarı iletkendir.
CCD'nin avantajı, iyi görüntüleme kalitesinde yatmaktadır, ancak üretim süreci karmaşıktır, maliyeti yüksektir ve güç tüketimi yüksektir.Aynı çözünürlükte CMOS, CCD'den daha ucuzdur, ancak görüntü kalitesi CCD'den daha düşüktür.CCD ile karşılaştırıldığında, CMOS görüntü sensörü daha düşük güç tüketimine sahiptir.Ayrıca proses teknolojisinin gelişmesiyle birlikte CMOS'un görüntü kalitesi de sürekli olarak iyileştirilmiştir.Bu nedenle, piyasadaki mevcut cep telefonu kameralarının tümü CMOS sensörleri kullanır.

Cep telefonu kamerasının basit yapısı
Mercek: ışığı toplayın ve sahneyi görüntüleme ortamının yüzeyine yansıtın.
Görüntü sensörü: Mercek tarafından yüzeye yansıtılan görüntüyü (ışık sinyali) elektrik sinyaline dönüştüren görüntüleme ortamı.
Motor: merceğin hareketini yönlendirir, böylece mercek, görüntüleme ortamının yüzeyine net bir görüntü yansıtır.
Renk filtresi: İnsan gözünün gördüğü sahne görünür ışık bandındadır ve görüntü sensörü ışık bandını insan gözünden daha fazla tanıyabilir.Bu nedenle, fazla ışık bandını filtrelemek için bir renk filtresi eklenir, böylece görüntü sensörü gözlerin gördüğü gerçek sahneleri yakalayabilir.
Motor sürücü çipi: motorun hareketini kontrol etmek ve otomatik netleme elde etmek için merceği sürmek için kullanılır.
Devre kartı substratı: Görüntü sensörünün elektrik sinyalini arka uca iletin.
II.İlgili parametreler ve isimler
1. Yaygın görüntü formatları
1.1 RGB formatı:
RGB565 ve RGB888 gibi geleneksel kırmızı, yeşil ve mavi format;16 bit veri formatı 5 bit R + 6 bit G + 5 bit B'dir. İnsan gözü yeşile daha duyarlı olduğu için G'de bir bit daha vardır.
1.2 YUV formatı:
Luma (Y) + kroma (UV) formatı.YUV, parlaklık parametresinin ve krominans parametresinin ayrı ayrı ifade edildiği piksel formatını ifade eder.Bu ayrımın avantajı, sadece karşılıklı girişimi önlemekle kalmayıp, aynı zamanda görüntü kalitesini çok fazla etkilemeden kroma örnekleme oranını da düşürmesidir.YUV daha genel bir terimdir.Spesifik düzenlemesi için birçok özel formata ayrılabilir.
Chroma (UV), rengin iki yönünü tanımlar: sırasıyla CB ve CR ile temsil edilen ton ve doygunluk.Bunlardan Cr, RGB giriş sinyalinin kırmızı kısmı ile RGB sinyalinin parlaklık değeri arasındaki farkı, Cb ise RGB giriş sinyalinin mavi kısmı ile RGB sinyalinin parlaklık değeri arasındaki farkı yansıtır.
Ana örnekleme biçimleri YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 ve YCbCr 4:4:4'tür.
1.3 RAW veri formatı:
RAW görüntü, CMOS veya CCD görüntü sensörünün yakalanan ışık kaynağı sinyalini dijital sinyale dönüştürdüğü ham veridir.Bir RAW dosyası, dijital kamera sensörünün orijinal bilgilerini ve kamera tarafından oluşturulan bazı meta verileri (ISO ayarları, deklanşör hızı, diyafram değeri, beyaz dengesi vb.) kaydeden bir dosyadır.RAW, işlenmemiş ve sıkıştırılmamış bir formattır ve "ham görüntü kodlu veri" veya daha canlı bir ifadeyle "dijital negatif" olarak kavramsallaştırılabilir.Sensörün her pikseli bir renk filtresine karşılık gelir ve filtreler Bayer modeline göre dağıtılır.Her pikselin verileri doğrudan, yani RAW RGB verileri olarak çıkarılır.
Ham veriler (Ham RGB), renk enterpolasyonundan sonra RGB'ye dönüşür.

RAW biçimli resim örneği
2. İlgili teknik göstergeler
2.1 Görüntü çözünürlüğü:
SXGA (1280x1024), 1,3 megapiksel
XGA (1024x768), 0,8 megapiksel
SVGA (800x600), 0,5 megapiksel
VGA (640x480), 0,3 megapiksel (0,35 megapiksel, 648X488'e karşılık gelir)
CIF(352x288), 0,1 megapiksel
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Renk derinliği (renk biti sayısı):
256 renkli gri tonlama, 256 çeşit gri (siyah ve beyaz dahil).
15 veya 16 bit renk (yüksek renk): 65.536 renk.
24 bit renk (gerçek renk): Her ana rengin 256 düzeyi vardır ve bunların kombinasyonu 256*256*256 renge sahiptir.
32 bit renk: 24 bit renge ek olarak, fazladan 8 bit, örtüşen katmanın (alfa kanalı) grafik verilerini depolamak için kullanılır.
2.3 Optik yakınlaştırma ve dijital yakınlaştırma:
Optik yakınlaştırma: Merceği ayarlayarak çekmek istediğiniz nesneyi yakınlaştırın/uzaklaştırın.Pikselleri ve görüntü kalitesini temel olarak değiştirmez, ancak ideal görüntüyü alabilirsiniz.Dijital yakınlaştırma: Aslında yakınlaştırma yoktur.Sadece orijinal resimden alır ve yakınlaştırır. LCD ekranda gördüğünüz şey büyütülür, ancak resim kalitesi önemli ölçüde iyileştirilmez ve pikseller, kameranızın çekebileceği maksimum piksellerin altındadır.Resim kalitesi temel olarak değersizdir, ancak biraz rahatlık sağlayabilir.
2.4 Görüntü sıkıştırma yöntemi:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Görüntü paraziti:
Görüntüdeki parazit ve paraziti ifade eder ve görüntüde sabit renk paraziti olarak görünür.
2.6 Otomatik beyaz dengesi:
Basitçe söylemek gerekirse: kamera tarafından beyaz nesnelerin restorasyonu.İlgili kavramlar: renk sıcaklığı.
2.7 Görüş açısı:
Görüntüleme aralığı olarak da bilinen insan gözünün görüntülemesiyle aynı prensibe sahiptir.
2.8 Otomatik odaklama:
Otomatik odaklama iki kategoriye ayrılabilir: biri lens ile nesne arasındaki mesafeye dayalı olarak değişen otomatik odaklama, diğeri ise odaklama ekranında net görüntülemeye (keskinlik algoritması) dayalı odak algılama otomatik odaklamadır.
Not: Yakınlaştırma, uzaktaki nesneleri yaklaştırmak içindir.Odak, görüntüyü netleştirmektir.
2.9 Otomatik pozlama ve Gamma:
Diyafram ve deklanşör kombinasyonudur.Diyafram, deklanşör hızı, ISO.Gama, insan gözünün parlaklığa tepki eğrisidir.
III.Diğer kamera yapısı