ساختار اصلی و اصل کار ماژول دوربین

ساختار اصلی ماژول دوربین

I. ساختار دوربین و اصل کار

صحنه از طریق لنز گرفته می شود، تصویر نوری تولید شده بر روی سنسور پخش می شود و سپس تصویر نوری به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که از طریق تبدیل آنالوگ به دیجیتال به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود.سیگنال دیجیتال توسط DSP پردازش می شود و سپس برای پردازش به کامپیوتر ارسال می شود و در نهایت به تصویری تبدیل می شود که روی صفحه نمایش گوشی قابل مشاهده است.

عملکرد تراشه پردازش سیگنال دیجیتال (DSP): پارامترهای سیگنال تصویر دیجیتال را از طریق یک سری الگوریتم های پیچیده ریاضی بهینه می کند و سیگنال های پردازش شده را از طریق USB و سایر رابط ها به رایانه های شخصی و سایر دستگاه ها منتقل می کند.چارچوب ساختار DSP:
1، ISP (پردازنده سیگنال تصویر)
1. ISP (پردازنده سیگنال تصویر)
2- رمزگذار JPEG
2. رمزگذار JPEG
3- کنترل کننده دستگاه USB
3. کنترل کننده دستگاه USB

دو نوع سنسور رایج دوربین وجود دارد:

یکی از آنها سنسور CCD (Chagre Couled Device) است، یعنی دستگاه همراه شارژ.
دیگری سنسور CMOS (نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) است، یعنی نیمه هادی اکسید فلزی مکمل.
مزیت CCD در کیفیت تصویربرداری خوب نهفته است، اما فرآیند تولید پیچیده است، هزینه آن بالا است و مصرف انرژی بالا است.در همان وضوح، CMOS ارزان تر از CCD است، اما کیفیت تصویر پایین تر از CCD است.در مقایسه با CCD، سنسور تصویر CMOS مصرف انرژی کمتری دارد.علاوه بر این، با پیشرفت تکنولوژی فرآیند، کیفیت تصویر CMOS نیز به طور مداوم بهبود یافته است.بنابراین، دوربین های تلفن همراه فعلی موجود در بازار همگی از سنسورهای CMOS استفاده می کنند.

ساختار ساده دوربین تلفن همراه
لنز: نور را جمع آوری کرده و صحنه را روی سطح محیط تصویربرداری پخش کنید.
حسگر تصویر: محیط تصویربرداری که تصویر (سیگنال نوری) را که توسط لنز بر روی سطح پخش می شود به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.
موتور: حرکت لنز را هدایت می کند، به طوری که لنز تصویر واضحی را بر روی سطح محیط تصویربرداری پخش می کند.
فیلتر رنگ: صحنه ای که چشم انسان می بیند در نوار نور مرئی است و حسگر تصویر می تواند نوار نور را بیشتر از چشم انسان تشخیص دهد.بنابراین، یک فیلتر رنگی برای فیلتر کردن نوار نور اضافی اضافه می‌شود تا سنسور تصویر بتواند صحنه‌های واقعی را که توسط چشم دیده می‌شود، ثبت کند.
تراشه درایو موتور: برای کنترل حرکت موتور و هدایت لنز برای دستیابی به فوکوس خودکار استفاده می شود.
بستر تخته مدار: سیگنال الکتریکی سنسور تصویر را به انتهای پشتی منتقل کنید.
II.پارامترها و اسم های مرتبط
1. فرمت های رایج تصویر
فرمت 1.1 RGB:
فرمت سنتی قرمز، سبز و آبی مانند RGB565 و RGB888.فرمت داده 16 بیتی 5 بیتی R + 6 بیتی G + 5 بیتی B است. G یک بیت دیگر دارد زیرا چشم انسان به رنگ سبز حساس تر است.
1.2 فرمت YUV:
فرمت Luma (Y) + کروما (UV).YUV به فرمت پیکسلی اشاره دارد که در آن پارامتر درخشندگی و پارامتر کرومینانس به طور جداگانه بیان می شوند.مزیت این جداسازی این است که نه تنها از تداخل متقابل جلوگیری می کند، بلکه نرخ نمونه برداری کروم را نیز بدون تأثیر زیاد بر کیفیت تصویر کاهش می دهد.YUV یک اصطلاح کلی تر است.برای چیدمان خاص آن، می توان آن را به بسیاری از قالب های خاص تقسیم کرد.
کروما (UV) دو جنبه از رنگ را تعریف می کند: رنگ و اشباع که به ترتیب با CB و CR نشان داده می شوند.در میان آنها، Cr تفاوت بین قسمت قرمز سیگنال ورودی RGB و مقدار روشنایی سیگنال RGB را منعکس می کند، در حالی که Cb تفاوت بین قسمت آبی سیگنال ورودی RGB و مقدار روشنایی سیگنال RGB را منعکس می کند.
فرمت‌های نمونه‌گیری اصلی عبارتند از YCbCr 4:2:0، YCbCr 4:2:2، YCbCr 4:1:1 و YCbCr 4:4:4.
1.3 فرمت داده RAW:
تصویر RAW داده خامی است که حسگر تصویر CMOS یا CCD سیگنال منبع نور گرفته شده را به سیگنال دیجیتال تبدیل می کند.فایل RAW فایلی است که اطلاعات اصلی سنسور دوربین دیجیتال و برخی فراداده ها (مانند تنظیمات ISO، سرعت شاتر، مقدار دیافراگم، تراز سفیدی و غیره) تولید شده توسط دوربین را ثبت می کند.RAW یک فرمت پردازش نشده و فشرده نشده است و می توان آن را به عنوان "داده های رمزگذاری شده تصویر خام" یا به طور واضح تر "نگاتیو دیجیتال" نامید.هر پیکسل سنسور مربوط به یک فیلتر رنگی است و فیلترها بر اساس الگوی بایر توزیع می شوند.داده های هر پیکسل به طور مستقیم خروجی می شود، یعنی داده های RAW RGB
داده های خام (Raw RGB) پس از درون یابی رنگ به RGB تبدیل می شوند.

نمونه تصویر با فرمت RAW
2. شاخص های فنی مرتبط
2.1 وضوح تصویر:
SXGA (1280 x1024)، 1.3 مگاپیکسل
XGA (1024 x768)، 0.8 مگاپیکسل
SVGA (800 x600)، 0.5 مگاپیکسل
VGA (640x480)، 0.3 مگاپیکسل (0.35 مگاپیکسل به 648X488 اشاره دارد)
CIF (352x288)، 0.1 مگاپیکسل
SIF/QVGA (320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA (160x120)
2.2 عمق رنگ (تعداد بیت های رنگ):
مقیاس خاکستری 256 رنگ، 256 نوع خاکستری (از جمله سیاه و سفید).
رنگ 15 یا 16 بیتی (رنگ بالا): 65536 رنگ.
رنگ 24 بیتی (رنگ واقعی): هر رنگ اصلی دارای 256 سطح و ترکیب آنها دارای 256*256*256 رنگ است.
رنگ 32 بیتی: علاوه بر رنگ 24 بیتی، 8 بیت اضافی برای ذخیره داده های گرافیکی لایه همپوشانی (کانال آلفا) استفاده می شود.
2.3 زوم اپتیکال و زوم دیجیتال:
زوم اپتیکال: با تنظیم لنز، شیئی را که می خواهید عکاسی کنید، بزرگنمایی یا کوچکنمایی کنید.پیکسل ها و کیفیت تصویر را اساساً بدون تغییر نگه می دارد، اما می توانید تصویر ایده آلی بگیرید.زوم دیجیتال: در واقع هیچ بزرگنمایی وجود ندارد.فقط از تصویر اصلی گرفته می شود و بزرگنمایی می کند. آنچه روی صفحه LCD می بینید بزرگ می شود، اما کیفیت تصویر به طور قابل ملاحظه ای بهبود نمی یابد و پیکسل ها کمتر از حداکثر پیکسل هایی هستند که دوربین شما می تواند بگیرد.کیفیت تصویر اساساً بی ارزش است، اما می تواند راحتی را فراهم کند.
2.4 روش فشرده سازی تصویر:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 نویز تصویر:
به نویز و تداخل در تصویر اشاره دارد و به صورت نویز رنگ ثابت در تصویر ظاهر می شود.
2.6 تعادل رنگ سفید خودکار:
به زبان ساده: بازیابی اجسام سفید توسط دوربین.مفاهیم مرتبط: دمای رنگ.
2.7 زاویه دید:
این همان اصل تصویربرداری از چشم انسان است که به عنوان محدوده تصویربرداری نیز شناخته می شود.
2.8 فوکوس خودکار:
فوکوس خودکار را می توان به دو دسته تقسیم کرد: یکی فوکوس خودکار محدوده ای بر اساس فاصله بین لنز و سوژه و دیگری فوکوس خودکار تشخیص فوکوس بر اساس تصویربرداری واضح روی صفحه فوکوس (الگوریتم وضوح).
توجه: زوم کردن برای نزدیک کردن اجسام دور است.تمرکز برای شفاف کردن تصویر است.
2.9 نوردهی خودکار و گاما:
این ترکیبی از دیافراگم و شاتر است.دیافراگم، سرعت شاتر، ISO.گاما منحنی پاسخ چشم انسان به روشنایی است.
III.ساختار دوربین دیگر