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手机拍摄功能详解 拍摄功能硬件一 Camera模组
手机拍摄功能详解拍摄功能硬件一 Camera
模组
大家都知道 ,手机背面的那个小小的孔 ,就叫摄像头。这个小孔幽幽的泛着光泽 ,
深邃又迷人 ,如同一个含苞待放的小萝莉一样 ,这个小萝莉还是个傲娇娘 ,像零
之使魔的614一样惹人怜爱 ,而且在小萝莉身体里面 ,不对 ,是在小孔的里面 ,
还有层膜…..哦 ,这是镀膜。 看了上面一段大家别惊慌 ,我不是猥琐的宅男 ,我
也有女朋友的……她叫姐崎宁宁……囧! 回到正题来吧。虽然Camera的构成大
家都知道很简单 ,就是镜头+感光芯片而已。不过大家也都知道光学成像是一门
非常深奥且尖端的科学 ,这其中消费者可以拿来讨论的话题非常之多。我们现在
就来谈谈摄像头,从camera的构成开始
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Camera最概念性的结构框图 ,就是镜头+图像传感器+DSP。如果图像传感器类型是CCD ,
那么在图像传感器采光后还需要一个A/D转换的过程。 下面具体介绍。Camera结构
一 图像传感器(Sensor)一 感光二极管阵列 图像传感器(imagesensor),这
个大家都耳熟能详了,目前买个相机或手机,一般都会标注sensor的参数,人
们也都知道了,sensor是相机中最重要的器件之一,没错,是之一,不是唯
一。Sensor的作用通俗点讲就等效于胶片相机的底片。两者的作用都是保存曝光时间内的光线
数据,这些原始数据就含有基色/亮度等成像的全部要素。区别在于胶片要在暗房里面慢慢用光
显影液和定影液冲洗出影像,而sensor要经过数字信号处理和数据转换才能成为通用的影像格
式。大家也知道,Sensor的类型,按照工作原理可分为两类CCD和CMOS。CCD: 电荷耦合元件CMOS:
互补型金属氧化物半导体这两个名字非常拗口,咱们略过,来说说他们的工作原理吧。其实我
觉得,我们能记住这些专业名词的,还是要记住。如果连名字都记不住,就去研究原理的话,总
觉得好像有什么奇怪的怨念混进来了。这就好比你看上个姑娘,追的死去活来,终于追到手了,
然后海誓山盟,各种美好,结果到领证登记时,登记员问你:未婚妻名字?你才拍脑袋:我艹我
老婆叫什么来着…? 对!就是这种感觉。首先要说明,图像sensor既然要保存光线,首先要做
的就是能感应光线,即不同的光线照射到材料上,可以输出不同的信号电平。CCD和CMOS就是
对应两种感光二级管的类型。以此带入后,大家都将这两种感光二极管所构成的sensor,简称
为CCD和CMOS。下面是CCD和CMOS 的感光二极管排列,看图也能看出来,因为感光二极管的
构造不同,所以CCD和CMOS 的感光阵列结构也不同。CCD 的阵列,是在一根总线后加A/D转换,
而CMOS在每个感光二极管旁都加入了A/D转换(红色的二极管标注)。 6c6@:J0 ~@(G4z!W5
u*o%_% S8 ]
大家把视线焦点聚集在阵列图的总线上,CMOS结构的阵列有水平和竖直两条传输总线,而CCD
只有水平或者竖直一条传输总线。那么大家就有疑问了,CMOS有两条总线,可以以坐标方式直
接读取总线的电平来保存每个像素的电平值,而CCD只有一条总线,怎么输出数据呢?很简单,
大学学过数电吧,CCD传出数据就是在时钟信号同步下,一步一步的移位读出对应二极管的电平
值。这也就带出CCD和CMOS采集信息的不同点了。 CMOS是主动式输出采集的数据信息,CCD
是在同步电路控制下被动式的输出采集的数据。至此,CCD和CMOS 的大多数特性就可以解释
了。第一, CCD保存图像速度慢,不适合快速连拍。 你瞧,CCD传感器需在同步时钟的控制下
以行为单位一位一位的输出信息,速度当然慢,不慢不舒服斯基。第二, CMOS保存图像速度
快,适合快速连拍。你瞧,CMOS阵列有坐标嘛,传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,
还能同时处理各单元的图像信息,速度当然比CMOS快,不快不舒服斯基。第三, CCD耗电大。
本来CCD感光二极管工作就需要多个源极,所需要施加源极的电平很高(见图),加上CCD 的阵列
要在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取,所以需要时钟控制电源和三组电源供电,耗电
当然大了。不大不舒服斯基。第四, CMOS耗电小。CMOS传感器经光电转换后直接产生电流或
电压信号,信号读取十分简单,而且感光二极管所需的电压,直接由晶体放大输出,所以需要施
加在源极的电平很小 (见图)。不小不舒服斯基。另外,大家还记得上面的摄像头结构框图吗?
为什么CCD传感器后面会有个A/D转换电路,而CMOS却没有?现在知道原因了吧?
OK,再来说下一个话题。CMOS之于CCD 的弱点和优势。
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