Estructura básica y principio de funcionamiento del módulo de cámara.

Estructura básica del módulo de cámara.

I. Estructura de la cámara y principio de funcionamiento

La escena se toma a través de la lente, la imagen óptica generada se proyecta en el sensor y luego la imagen óptica se convierte en una señal eléctrica, que se convierte en una señal digital a través de la conversión de analógico a digital.La señal digital es procesada por DSP y luego enviada a la computadora para su procesamiento y finalmente convertida en una imagen que se puede ver en la pantalla del teléfono.

Función del chip de procesamiento de señal digital (DSP): optimice los parámetros de señal de imagen digital a través de una serie de algoritmos matemáticos complejos y transfiera las señales procesadas a PC y otros dispositivos a través de USB y otras interfaces.Marco de estructura DSP:
1, ISP (procesador de señal de imagen)
1. ISP (procesador de señal de imagen)
2, codificador JPEG
2. codificador JPEG
3, controlador de dispositivo USB
3. Controlador de dispositivo USB

Hay dos tipos de sensores de cámara comunes,

Uno es el sensor CCD (Chagre Couled Device), es decir, un dispositivo de carga acoplada.
El otro es el sensor CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario), es decir, semiconductor de óxido de metal complementario.
La ventaja de CCD radica en la buena calidad de imagen, pero el proceso de fabricación es complicado, el costo es alto y el consumo de energía es alto.A la misma resolución, CMOS es más económico que CCD, pero la calidad de imagen es menor que CCD.Comparado con CCD, el sensor de imagen CMOS tiene un menor consumo de energía.Además, con el avance de la tecnología de procesos, la calidad de imagen de CMOS también se ha mejorado continuamente.Por lo tanto, todas las cámaras de teléfonos móviles que hay actualmente en el mercado utilizan sensores CMOS.

Estructura simple de la cámara del teléfono móvil.
Lente: recoge la luz y proyecta la escena sobre la superficie del medio de imagen.
Sensor de imagen: el medio de formación de imágenes que convierte la imagen (señal de luz) proyectada por la lente sobre la superficie en una señal eléctrica.
Motor: impulsa el movimiento de la lente, de modo que la lente proyecta una imagen clara sobre la superficie del medio de formación de imágenes.
Filtro de color: la escena que ve el ojo humano está en la banda de luz visible, y el sensor de imagen puede reconocer la banda de luz más que el ojo humano.Por lo tanto, se agrega un filtro de color para filtrar el exceso de banda de luz, de modo que el sensor de imagen pueda capturar escenas reales vistas por los ojos.
Chip de accionamiento del motor: se utiliza para controlar el movimiento del motor y accionar la lente para lograr el enfoque automático.
Sustrato de placa de circuito: transmite la señal eléctrica del sensor de imagen al back-end.
II.Parámetros y sustantivos relacionados
1. Formatos de imagen comunes
1.1 formato RGB:
El formato tradicional rojo, verde y azul, como RGB565 y RGB888;el formato de datos de 16 bits es R de 5 bits + G de 6 bits + B de 5 bits. G tiene un bit más porque los ojos humanos son más sensibles al verde.
1.2 Formato YUV:
Formato Luma (Y) + croma (UV).YUV se refiere al formato de píxel en el que el parámetro de luminancia y el parámetro de crominancia se expresan por separado.La ventaja de esta separación es que no solo evita la interferencia mutua, sino que también reduce la frecuencia de muestreo de croma sin afectar demasiado la calidad de la imagen.YUV es un término más general.Por su disposición específica, se puede dividir en muchos formatos específicos.
Chroma (UV) define dos aspectos del color: matiz y saturación, que están representados por CB y CR respectivamente.Entre ellos, Cr refleja la diferencia entre la parte roja de la señal de entrada RGB y el valor de brillo de la señal RGB, mientras que Cb refleja la diferencia entre la parte azul de la señal de entrada RGB y el valor de brillo de la señal RGB.
Los principales formatos de muestreo son YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 e YCbCr 4:4:4.
1.3 Formato de datos RAW:
La imagen RAW son los datos sin procesar que el sensor de imagen CMOS o CCD convierte la señal de fuente de luz capturada en señal digital.Un archivo RAW es un archivo que registra la información original del sensor de la cámara digital y algunos metadatos (como la configuración ISO, la velocidad del obturador, el valor de apertura, el balance de blancos, etc.) generados por la cámara.RAW es un formato sin procesar y sin comprimir y puede conceptualizarse como "datos codificados de imagen sin procesar" o llamarse más vívidamente "negativo digital".Cada píxel del sensor corresponde a un filtro de color, y los filtros se distribuyen según el patrón de Bayer.Los datos de cada píxel se emiten directamente, es decir, datos RAW RGB
Los datos sin procesar (Raw RGB) se convierten en RGB después de la interpolación de colores.

Ejemplo de imagen en formato RAW
2. Indicadores técnicos relacionados
2.1 Resolución de imagen:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapíxeles
XGA (1024 x 768), 0,8 megapíxeles
SVGA (800 x 600), 0,5 megapíxeles
VGA (640x480), 0,3 megapíxeles (0,35 megapíxeles se refieren a 648X488)
CIF (352x288), 0,1 megapíxeles
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Profundidad de color (número de bits de color):
Escala de grises de 256 colores, 256 tipos de grises (incluidos blanco y negro).
Color de 15 o 16 bits (color alto): 65.536 colores.
Color de 24 bits (color verdadero): cada color primario tiene 256 niveles y su combinación tiene 256*256*256 colores.
Color de 32 bits: además del color de 24 bits, los 8 bits adicionales se utilizan para almacenar los datos gráficos de la capa superpuesta (canal alfa).
2.3 Zoom óptico y zoom digital:
Zoom óptico: acerque o aleje el objeto que desea fotografiar ajustando la lente.Mantiene los píxeles y la calidad de la imagen básicamente sin cambios, pero puede tomar una imagen ideal.Zoom digital: en realidad no hay zoom.Simplemente toma de la imagen original y la amplía. Lo que ve en la pantalla LCD se amplía, pero la calidad de la imagen no mejora sustancialmente y los píxeles son más bajos que el máximo de píxeles que su cámara puede capturar.La calidad de la imagen es básicamente indigna, pero puede proporcionar cierta comodidad.
2.4 Método de compresión de imágenes:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Ruido de imagen:
Hace referencia al ruido y la interferencia en la imagen y aparece como ruido de color fijo en la imagen.
2.6 Balance de blancos automático:
En pocas palabras: la restauración de objetos blancos por la cámara.Conceptos relacionados: temperatura de color.
2.7 Ángulo de visión:
Tiene el mismo principio que la imagen del ojo humano, que también se conoce como rango de imagen.
2.8 Enfoque automático:
El enfoque automático se puede dividir en dos categorías: uno es el enfoque automático de rango basado en la distancia entre la lente y el sujeto, y el otro es el enfoque automático de detección de enfoque basado en imágenes claras en la pantalla de enfoque (algoritmo de nitidez).
Nota: El zoom sirve para acercar objetos distantes.El enfoque es hacer que la imagen sea clara.
2.9 Exposición automática y Gamma:
Es la combinación de apertura y obturador.Apertura, velocidad de obturación, ISO.Gamma es la curva de respuesta del ojo humano al brillo.
terceroOtra estructura de la cámara