מבנה בסיסי ועקרון עבודה של מודול המצלמה

מבנה בסיסי של מודול המצלמה

I. מבנה המצלמה ועקרון העבודה

הסצנה מצולמת דרך העדשה, התמונה האופטית שנוצרת מוקרנת על החיישן, ולאחר מכן מומרת התמונה האופטית לאות חשמלי, המומר לאות דיגיטלי באמצעות המרה אנלוגית לדיגיטלית.האות הדיגיטלי מעובד על ידי DSP ולאחר מכן נשלח למחשב לעיבוד, ולבסוף מומר לתמונה שניתן לראות על מסך הטלפון.

פונקציה של שבב עיבוד אותות דיגיטלי (DSP): מטב את פרמטרי אות התמונה הדיגיטליים באמצעות סדרה של אלגוריתמים מתמטיים מורכבים, והעברת האותות המעובדים למחשבים אישיים והתקנים אחרים דרך USB וממשקים אחרים.מסגרת מבנה DSP:
1、 ISP (מעבד אותות תמונה)
1. ISP (מעבד אותות תמונה)
מקודד 2、JPEG
2. מקודד JPEG
3、 בקר התקן USB
3. בקר התקן USB

ישנם שני סוגים של חיישני מצלמה נפוצים,

האחד הוא חיישן ה-CCD (Chagre Couled Device), כלומר, התקן מצמד טעינה.
השני הוא חיישן CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) חיישן, כלומר, מוליך למחצה תחמוצת מתכת משלים.
היתרון של CCD טמון באיכות ההדמיה הטובה, אך תהליך הייצור מורכב, העלות גבוהה וצריכת החשמל גבוהה.באותה רזולוציה, CMOS זול יותר מ-CCD, אך איכות התמונה נמוכה מ-CCD.בהשוואה ל-CCD, לחיישן תמונה CMOS יש צריכת חשמל נמוכה יותר.בנוסף, עם התקדמות טכנולוגיית התהליך, איכות התמונה של CMOS שופרה ללא הרף.לכן, מצלמות הטלפון הנייד הנוכחיות בשוק משתמשות כולן בחיישני CMOS.

מבנה פשוט של מצלמת טלפון נייד
עדשה: אסוף אור והקרין את הסצנה על פני משטח ההדמיה.
חיישן תמונה: מדיום ההדמיה, הממיר את התמונה (אות האור) המוקרנת על ידי העדשה על פני השטח לאות חשמלי.
מנוע: מניע את תנועת העדשה, כך שהעדשה מקרינה תמונה ברורה על פני משטח ההדמיה.
מסנן צבע: הסצנה הנראית על ידי העין האנושית נמצאת ברצועת האור הנראה, וחיישן התמונה יכול לזהות את פס האור יותר מהעין האנושית.לכן, נוסף מסנן צבע כדי לסנן את פס האור העודף, כך שחיישן התמונה יוכל ללכוד סצנות אמיתיות שנראות לעיניים.
שבב הנעה מנוע: משמש לשליטה בתנועת המנוע ולהנעת העדשה להשגת פוקוס אוטומטי.
מצע לוח מעגלים: העבירו את האות החשמלי של חיישן התמונה לקצה האחורי.
II.פרמטרים ושמות עצם קשורים
1. פורמטים נפוצים של תמונה
פורמט 1.1 RGB:
הפורמט המסורתי של אדום, ירוק וכחול, כגון RGB565 ו-RGB888;פורמט הנתונים של 16 סיביות הוא 5 סיביות R + 6 סיביות G + 5 סיביות B. ל-G יש עוד ביט אחד כי עיניים אנושיות רגישות יותר לירוק.
1.2 פורמט YUV:
פורמט Luma (Y) + chroma (UV).YUV מתייחס לפורמט הפיקסלים שבו פרמטר הבהירות ופרמטר הכרומיננס באים לידי ביטוי בנפרד.היתרון של הפרדה זו הוא שהיא לא רק מונעת הפרעות הדדיות, אלא גם מפחיתה את קצב דגימת הכרומה מבלי להשפיע יותר מדי על איכות התמונה.YUV הוא מונח כללי יותר.עבור הסידור הספציפי שלו, ניתן לחלק אותו לפורמטים ספציפיים רבים.
Chroma (UV) מגדיר שני היבטים של צבע: גוון ורוויה, המיוצגים על ידי CB ו-CR בהתאמה.ביניהם, Cr משקף את ההבדל בין החלק האדום של אות הכניסה RGB לבין ערך הבהירות של אות RGB, בעוד Cb משקף את ההבדל בין החלק הכחול של אות הכניסה RGB לבין ערך הבהירות של אות RGB.
פורמטי הדגימה העיקריים הם YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 ו-YCbCr 4:4:4.
1.3 פורמט נתונים RAW:
תמונת RAW היא הנתונים הגולמיים שחיישן התמונה CMOS או CCD ממיר את אות מקור האור שנלכד לאות דיגיטלי.קובץ RAW הוא קובץ שמתעד את המידע המקורי של חיישן המצלמה הדיגיטלית וכמה מטא נתונים (כגון הגדרות ISO, מהירות תריס, ערך צמצם, איזון לבן וכו') שנוצרו על ידי המצלמה.RAW הוא פורמט לא מעובד ולא דחוס וניתן להמשיג אותו כ"נתונים מקודדים בתמונה גולמית" או לכנות בצורה חיה יותר "נגטיב דיגיטלי".כל פיקסל של החיישן מתאים למסנן צבעוני, והפילטרים מחולקים לפי תבנית באייר.הנתונים של כל פיקסל מופקים ישירות, כלומר נתוני RAW RGB
נתונים גולמיים (Raw RGB) הופכים ל-RGB לאחר אינטרפולציה של צבע.

דוגמה לתמונה בפורמט RAW
2. אינדיקטורים טכניים קשורים
2.1 רזולוציית תמונה:
SXGA (1280 x1024), 1.3 מגה פיקסל
XGA (1024 x768), 0.8 מגה פיקסל
SVGA (800 x600), 0.5 מגה פיקסל
VGA (640x480), 0.3 מגה-פיקסל (0.35 מגה-פיקסל מתייחס ל-648X488)
CIF(352x288), 0.1 מגה פיקסל
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)‎
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 עומק צבע (מספר סיביות צבע):
סולם אפור 256 צבעים, 256 סוגי אפור (כולל שחור ולבן).
צבע 15 או 16 סיביות (צבע גבוה): 65,536 צבעים.
צבע 24 סיביות (צבע אמיתי): לכל צבע ראשי יש 256 רמות, ולשילוב שלהם יש 256*256*256 צבעים.
צבע 32 סיביות: בנוסף לצבע 24 סיביות, 8 הסיביות הנוספות משמשות לאחסון הנתונים הגרפיים של השכבה החופפת (ערוץ אלפא).
2.3 זום אופטי וזום דיגיטלי:
זום אופטי: התקרב/הקטן של האובייקט שברצונך לצלם על ידי התאמת העדשה.זה שומר על פיקסלים ואיכות התמונה ללא שינוי, אבל אתה יכול לצלם תמונה אידיאלית.זום דיגיטלי: אין זום למעשה.זה פשוט לוקח מהתמונה המקורית ומתקרב. מה שאתה רואה על מסך ה-LCD מוגדל, אבל איכות התמונה לא השתפרה משמעותית, והפיקסלים נמוכים מהפיקסלים המקסימליים שהמצלמה שלך יכולה לצלם.איכות התמונה בעצם לא ראויה, אבל היא יכולה לספק נוחות מסוימת.
2.4 שיטת דחיסת תמונה:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 רעשי תמונה:
זה מתייחס לרעש ולהפרעות בתמונה ומופיע בתור רעש צבע קבוע בתמונה.
2.6 איזון לבן אוטומטי:
במילים פשוטות: שחזור עצמים לבנים על ידי המצלמה.מושגים קשורים: טמפרטורת צבע.
2.7 זווית צפייה:
יש לו את אותו עיקרון כמו ההדמיה של העין האנושית, המכונה גם טווח ההדמיה.
2.8 פוקוס אוטומטי:
ניתן לחלק את המיקוד האוטומטי לשתי קטגוריות: האחת היא טווח מיקוד אוטומטי על סמך המרחק בין העדשה לנושא, והשנייה היא פוקוס אוטומטי לזיהוי פוקוס המבוסס על הדמיה ברורה על מסך המיקוד (אלגוריתם חדות).
הערה: התקרבות היא לקרב עצמים מרוחקים.המיקוד הוא להבהיר את התמונה.
2.9 חשיפה אוטומטית וגמא:
זה השילוב של צמצם ותריס.צמצם, מהירות תריס, ISO.גמא היא עקומת התגובה של העין האנושית לבהירות.
III.מבנה מצלמה אחר