Struttura di base e principio di funzionamento del modulo telecamera

Struttura di base del modulo telecamera

I. Struttura della fotocamera e principio di funzionamento

La scena viene ripresa attraverso l'obiettivo, l'immagine ottica generata viene proiettata sul sensore, quindi l'immagine ottica viene convertita in segnale elettrico, che viene convertito in segnale digitale attraverso la conversione da analogico a digitale.Il segnale digitale viene elaborato dal DSP e quindi inviato al computer per l'elaborazione e infine convertito in un'immagine che può essere visualizzata sullo schermo del telefono.

Funzione del chip di elaborazione del segnale digitale (DSP): ottimizza i parametri del segnale dell'immagine digitale attraverso una serie di complessi algoritmi matematici e trasferisce i segnali elaborati a PC e altri dispositivi tramite USB e altre interfacce.Telaio della struttura DSP:
1、 ISP (processore del segnale immagine)
1. ISP (elaboratore del segnale dell'immagine)
2、codificatore JPEG
2. Codificatore JPEG
3、 Controller dispositivo USB
3. Controller del dispositivo USB

Esistono due tipi di sensori per fotocamere comuni,

Uno è il sensore CCD (Chagre Couled Device), ovvero un dispositivo ad accoppiamento di carica.
L'altro è il sensore CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), ovvero un semiconduttore di ossido di metallo complementare.
Il vantaggio del CCD risiede nella buona qualità dell'immagine, ma il processo di produzione è complicato, il costo è elevato e il consumo energetico è elevato.Alla stessa risoluzione, il CMOS è più economico del CCD, ma la qualità dell'immagine è inferiore rispetto al CCD.Rispetto al CCD, il sensore di immagine CMOS ha un consumo energetico inferiore.Inoltre, con il progresso della tecnologia di processo, anche la qualità dell'immagine del CMOS è stata continuamente migliorata.Pertanto, le attuali fotocamere dei telefoni cellulari sul mercato utilizzano tutte sensori CMOS.

Struttura semplice della fotocamera del telefono cellulare
Obiettivo: raccogliere la luce e proiettare la scena sulla superficie del supporto di imaging.
Sensore di immagine: il mezzo di imaging, che converte l'immagine (segnale luminoso) proiettata dall'obiettivo sulla superficie in un segnale elettrico.
Motore: guida il movimento dell'obiettivo, in modo che l'obiettivo proietti un'immagine chiara sulla superficie del supporto di imaging.
Filtro colore: la scena vista dall'occhio umano si trova nella banda di luce visibile e il sensore di immagine può riconoscere la banda di luce più dell'occhio umano.Pertanto, viene aggiunto un filtro colorato per filtrare la banda di luce in eccesso, in modo che il sensore di immagine possa catturare scene reali viste dagli occhi.
Chip di azionamento del motore: utilizzato per controllare il movimento del motore e guidare l'obiettivo per ottenere l'autofocus.
Substrato del circuito stampato: trasmette il segnale elettrico del sensore di immagine all'estremità posteriore.
II.Parametri e nomi correlati
1. Formati immagine comuni
Formato RGB 1.1:
Il tradizionale formato rosso, verde e blu, come RGB565 e RGB888;il formato dei dati a 16 bit è 5 bit R + 6 bit G + 5 bit B. G ha un bit in più perché gli occhi umani sono più sensibili al verde.
1.2 Formato YUV:
Formato luminanza (Y) + crominanza (UV).YUV si riferisce al formato pixel in cui il parametro di luminanza e il parametro di crominanza sono espressi separatamente.Il vantaggio di questa separazione è che non solo evita interferenze reciproche, ma riduce anche la frequenza di campionamento cromatico senza influire troppo sulla qualità dell'immagine.YUV è un termine più generale.Per la sua disposizione specifica, può essere suddiviso in molti formati specifici.
Chroma (UV) definisce due aspetti del colore: tonalità e saturazione, rappresentati rispettivamente da CB e CR.Tra questi, Cr riflette la differenza tra la parte rossa del segnale di ingresso RGB e il valore di luminosità del segnale RGB, mentre Cb riflette la differenza tra la parte blu del segnale di ingresso RGB e il valore di luminosità del segnale RGB.
I principali formati di campionamento sono YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 e YCbCr 4:4:4.
1.3 Formato dati RAW:
L'immagine RAW è costituita dai dati grezzi che il sensore di immagine CMOS o CCD converte il segnale della sorgente luminosa acquisita in segnale digitale.Un file RAW è un file che registra le informazioni originali del sensore della fotocamera digitale e alcuni metadati (come impostazioni ISO, velocità dell'otturatore, valore dell'apertura, bilanciamento del bianco, ecc.) generati dalla fotocamera.RAW è un formato non elaborato e non compresso e può essere concettualizzato come "dati codificati di immagini grezze" o più vividamente chiamato "negativo digitale".Ogni pixel del sensore corrisponde a un filtro colorato e i filtri sono distribuiti secondo il modello Bayer.I dati di ciascun pixel vengono emessi direttamente, vale a dire i dati RAW RGB
I dati grezzi (Raw RGB) diventano RGB dopo l'interpolazione del colore.

Esempio di immagine in formato RAW
2. Indicatori tecnici correlati
2.1 Risoluzione dell'immagine:
SXGA (1280 x 1024), 1,3 megapixel
XGA (1024x768), 0,8 megapixel
SVGA (800x600), 0,5 megapixel
VGA (640x480), 0,3 megapixel (0,35 megapixel si riferiscono a 648X488)
CIF(352x288), 0,1 megapixel
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 Profondità del colore (numero di bit di colore):
Scala di grigi a 256 colori, 256 tipi di grigio (inclusi bianco e nero).
Colore a 15 o 16 bit (high color): 65.536 colori.
Colore a 24 bit (true color): ogni colore primario ha 256 livelli e la loro combinazione ha 256*256*256 colori.
Colore a 32 bit: oltre al colore a 24 bit, gli 8 bit extra vengono utilizzati per memorizzare i dati grafici del livello sovrapposto (canale alfa).
2.3 Zoom ottico e zoom digitale:
Zoom ottico: ingrandisci/rimpicciolisci l'oggetto che desideri riprendere regolando l'obiettivo.Mantiene sostanzialmente invariati i pixel e la qualità dell'immagine, ma puoi scattare un'immagine ideale.Zoom digitale: in realtà non c'è lo zoom.Prende solo dall'immagine originale e lo ingrandisce. Ciò che vedi sullo schermo LCD viene ingrandito, ma la qualità dell'immagine non è sostanzialmente migliorata e i pixel sono inferiori al numero massimo di pixel che la tua fotocamera può riprendere.La qualità dell'immagine è sostanzialmente indegna, ma può fornire una certa comodità.
2.4 Metodo di compressione delle immagini:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 Rumore dell'immagine:
Si riferisce al rumore e all'interferenza nell'immagine e appare come rumore di colore fisso nell'immagine.
2.6 Bilanciamento del bianco automatico:
In poche parole: il restauro di oggetti bianchi da parte della fotocamera.Concetti correlati: temperatura colore.
2.7 Angolo di visione:
Ha lo stesso principio dell'imaging dell'occhio umano, noto anche come gamma di imaging.
2.8 Messa a fuoco automatica:
L'autofocus può essere suddiviso in due categorie: una è l'autofocus basato sulla distanza tra l'obiettivo e il soggetto e l'altra è l'autofocus con rilevamento della messa a fuoco basato su immagini nitide sullo schermo di messa a fuoco (algoritmo di nitidezza).
Nota: lo zoom serve ad avvicinare gli oggetti distanti.Messa a fuoco è quello di rendere l'immagine chiara.
2.9 Esposizione automatica e Gamma:
È la combinazione di apertura e otturatore.Apertura, velocità dell'otturatore, ISO.Gamma è la curva di risposta dell'occhio umano alla luminosità.
III.Altra struttura della fotocamera