โครงสร้างพื้นฐานและหลักการทำงานของโมดูลกล้อง

โครงสร้างพื้นฐานของโมดูลกล้อง

I. โครงสร้างกล้องและหลักการทำงาน

ฉากถูกถ่ายผ่านเลนส์ ภาพออพติคอลที่สร้างขึ้นจะถูกฉายไปยังเซ็นเซอร์ จากนั้นภาพออพติคอลจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะถูกแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลผ่านการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลสัญญาณดิจิทัลจะถูกประมวลผลโดย DSP จากนั้นส่งไปยังคอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผล และแปลงเป็นภาพที่สามารถเห็นได้บนหน้าจอโทรศัพท์ในที่สุด

ฟังก์ชันของชิปประมวลผลสัญญาณดิจิทัล (DSP): ปรับพารามิเตอร์สัญญาณภาพดิจิทัลให้เหมาะสมผ่านชุดของอัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน และถ่ายโอนสัญญาณที่ประมวลผลไปยังพีซีและอุปกรณ์อื่นๆ ผ่าน USB และอินเทอร์เฟซอื่นๆกรอบโครงสร้าง DSP:
1、 ISP (ตัวประมวลผลสัญญาณภาพ)
1. ISP (ตัวประมวลผลสัญญาณภาพ)
2、ตัวเข้ารหัส JPEG
2. ตัวเข้ารหัส JPEG
3、 ตัวควบคุมอุปกรณ์ USB
3. ตัวควบคุมอุปกรณ์ USB

เซ็นเซอร์กล้องทั่วไปมี 2 ประเภท

หนึ่งคือเซ็นเซอร์ CCD （Chagre Couled Device） นั่นคืออุปกรณ์คู่ชาร์จ
อีกอันคือเซ็นเซอร์ CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor） นั่นคือ สารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์เสริม
ข้อได้เปรียบของ CCD อยู่ที่คุณภาพของภาพที่ดี แต่กระบวนการผลิตมีความซับซ้อน ต้นทุนสูง และการใช้พลังงานสูงที่ความละเอียดเท่ากัน CMOS มีราคาถูกกว่า CCD แต่คุณภาพของภาพต่ำกว่า CCDเมื่อเทียบกับ CCD เซ็นเซอร์ภาพ CMOS มีการใช้พลังงานต่ำกว่านอกจากนี้ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการประมวลผล คุณภาพของภาพ CMOS ยังได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องอีกด้วยดังนั้นกล้องมือถือในท้องตลาดปัจจุบันจึงใช้เซ็นเซอร์ CMOS กันหมด

โครงสร้างที่เรียบง่ายของกล้องโทรศัพท์มือถือ
เลนส์: รวบรวมแสงและฉายฉากลงบนพื้นผิวของสื่อถ่ายภาพ
เซ็นเซอร์รับภาพ: สื่อการถ่ายภาพ ซึ่งจะแปลงภาพ (สัญญาณแสง) ที่ฉายโดยเลนส์ลงบนพื้นผิวให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
มอเตอร์: ขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวของเลนส์ เพื่อให้เลนส์ฉายภาพที่ชัดเจนลงบนพื้นผิวของสื่อสร้างภาพ
ฟิลเตอร์สี: ฉากที่ตามนุษย์มองเห็นจะอยู่ในแถบแสงที่มองเห็นได้ และเซ็นเซอร์ภาพสามารถจดจำแถบแสงได้มากกว่าที่ตามนุษย์ดังนั้น จึงมีการเพิ่มฟิลเตอร์สีเพื่อกรองแถบแสงส่วนเกิน เพื่อให้เซ็นเซอร์ภาพสามารถจับภาพฉากจริงที่ตามองเห็นได้
ชิปขับเคลื่อนมอเตอร์: ใช้เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของมอเตอร์และขับเคลื่อนเลนส์เพื่อให้ได้โฟกัสอัตโนมัติ
วัสดุพิมพ์แผงวงจร: ส่งสัญญาณไฟฟ้าของเซนเซอร์ภาพไปยังส่วนหลัง
ครั้งที่สองพารามิเตอร์และคำนามที่เกี่ยวข้อง
1. รูปแบบภาพทั่วไป
1.1 รูปแบบ RGB:
รูปแบบสีแดง เขียว และน้ำเงินแบบดั้งเดิม เช่น RGB565 และ RGB888;รูปแบบข้อมูล 16 บิตคือ 5 บิต R + 6 บิต G + 5 บิต B G มีอีกหนึ่งบิตเนื่องจากดวงตาของมนุษย์ไวต่อสีเขียวมากกว่า
1.2 รูปแบบ YUV:
รูปแบบ Luma (Y) + โครมา (UV)YUV หมายถึงรูปแบบพิกเซลที่แสดงพารามิเตอร์ความสว่างและพารามิเตอร์ความเข้มของสีแยกกันข้อดีของการแยกนี้คือไม่เพียงแต่หลีกเลี่ยงการรบกวนซึ่งกันและกันเท่านั้น แต่ยังช่วยลดอัตราการสุ่มตัวอย่างสีโดยไม่ส่งผลกระทบต่อคุณภาพของภาพมากเกินไปYUV เป็นคำทั่วไปสำหรับการจัดเรียงเฉพาะนั้นสามารถแบ่งออกได้หลายรูปแบบ
Chroma (UV) กำหนดลักษณะสีสองด้าน ได้แก่ เฉดสีและความอิ่มตัว ซึ่งแทนด้วย CB และ CR ตามลำดับในหมู่พวกเขา Cr สะท้อนความแตกต่างระหว่างส่วนสีแดงของสัญญาณอินพุต RGB และค่าความสว่างของสัญญาณ RGB ในขณะที่ Cb สะท้อนถึงความแตกต่างระหว่างส่วนสีน้ำเงินของสัญญาณอินพุต RGB และค่าความสว่างของสัญญาณ RGB
รูปแบบการสุ่มตัวอย่างหลักคือ YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 และ YCbCr 4:4:4
1.3 รูปแบบข้อมูล RAW:
ภาพ RAW เป็นข้อมูลดิบที่เซ็นเซอร์ภาพ CMOS หรือ CCD แปลงสัญญาณแหล่งกำเนิดแสงที่จับได้เป็นสัญญาณดิจิตอลไฟล์ RAW คือไฟล์ที่บันทึกข้อมูลดั้งเดิมของเซ็นเซอร์กล้องดิจิทัลและข้อมูลเมตาบางอย่าง (เช่น การตั้งค่า ISO, ความเร็วชัตเตอร์, ค่ารูรับแสง, ไวต์บาลานซ์ ฯลฯ) ที่สร้างโดยกล้องRAW เป็นรูปแบบที่ไม่ได้รับการประมวลผลและไม่มีการบีบอัด และสามารถกำหนดแนวคิดได้ว่าเป็น "ข้อมูลรหัสภาพดิบ" หรือเรียกให้ชัดเจนกว่าคือ "ดิจิทัลเนกาทีฟ"แต่ละพิกเซลของเซ็นเซอร์สอดคล้องกับฟิลเตอร์สี และฟิลเตอร์จะกระจายตามรูปแบบไบเออร์ข้อมูลของแต่ละพิกเซลจะถูกส่งออกโดยตรง ซึ่งก็คือข้อมูล RAW RGB
ข้อมูลดิบ (Raw RGB) กลายเป็น RGB หลังการแก้ไขสี

ตัวอย่างภาพรูปแบบ RAW
2. ตัวบ่งชี้ทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง
2.1 ความละเอียดของภาพ:
SXGA (1280 x1024), 1.3 ล้านพิกเซล
XGA (1024 x768), 0.8 ล้านพิกเซล
SVGA (800 x600), 0.5 ล้านพิกเซล
VGA (640x480), 0.3 เมกะพิกเซล (0.35 เมกะพิกเซลอ้างอิงจาก 648X488)
CIF(352x288), 0.1 ล้านพิกเซล
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 ความลึกของสี (จำนวนบิตสี):
ระดับสีเทา 256 สี, สีเทา 256 ชนิด (รวมขาวดำ)
สี 15 หรือ 16 บิต (สีสูง): 65,536 สี
สี 24 บิต (สีจริง): สีหลักแต่ละสีมี 256 ระดับ และการผสมมีสี 256*256*256
สี 32 บิต: นอกจากสี 24 บิตแล้ว 8 บิตเพิ่มเติมยังใช้เพื่อจัดเก็บข้อมูลกราฟิกของเลเยอร์ที่ทับซ้อนกัน (ช่องอัลฟ่า)
2.3 การซูมด้วยเลนส์และการซูมแบบดิจิตอล:
ซูมออปติคัล: ซูมเข้า/ออกวัตถุที่คุณต้องการถ่ายโดยการปรับเลนส์มันทำให้พิกเซลและคุณภาพของภาพไม่เปลี่ยนแปลงโดยทั่วไป แต่คุณสามารถถ่ายภาพในอุดมคติได้ซูมดิจิตอล: ไม่มีการซูมจริงเพียงแค่ถ่ายภาพจากภาพต้นฉบับแล้วซูมเข้า สิ่งที่คุณเห็นบนหน้าจอ LCD จะถูกขยาย แต่คุณภาพของภาพไม่ดีขึ้นมากนัก และจำนวนพิกเซลต่ำกว่าจำนวนพิกเซลสูงสุดที่กล้องของคุณสามารถถ่ายได้คุณภาพของภาพโดยทั่วไปไม่คู่ควร แต่สามารถอำนวยความสะดวกได้
2.4 วิธีการบีบอัดภาพ:
JPEG/M-JPEG
ฮ.261/ชม.263
MPEG
H.264
2.5 สัญญาณรบกวนภาพ:
หมายถึงสัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวนในภาพ และปรากฏเป็นสัญญาณรบกวนสีคงที่ในภาพ
2.6 ไวต์บาลานซ์อัตโนมัติ:
พูดง่ายๆ ก็คือ การฟื้นฟูวัตถุสีขาวด้วยกล้องหลักการที่เกี่ยวข้อง: อุณหภูมิสี
2.7 มุมมอง:
มีหลักการเดียวกันกับการถ่ายภาพของดวงตามนุษย์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าช่วงการถ่ายภาพ
2.8 โฟกัสอัตโนมัติ:
โฟกัสอัตโนมัติสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท: หนึ่งคือโฟกัสอัตโนมัติหลายระยะตามระยะห่างระหว่างเลนส์กับวัตถุ และอีกประเภทคือโฟกัสอัตโนมัติแบบตรวจจับโฟกัสตามภาพที่ชัดเจนบนหน้าจอการโฟกัส (อัลกอริธึมความคมชัด)
หมายเหตุ: การซูมคือการนำวัตถุที่อยู่ไกลเข้ามาใกล้โฟกัสคือการทำให้ภาพชัดเจน
2.9 การเปิดรับแสงอัตโนมัติและแกมมา:
เป็นการรวมกันของรูรับแสงและชัตเตอร์รูรับแสง, ความเร็วชัตเตอร์, ISOแกมมาเป็นเส้นโค้งการตอบสนองของดวงตามนุษย์ต่อความสว่าง
สาม.โครงสร้างกล้องอื่นๆ