कैमरा मॉड्यूल की मूल संरचना और कार्य सिद्धांत

कैमरा मॉड्यूल की मूल संरचना

I. कैमरा संरचना और कार्य सिद्धांत

दृश्य को लेंस के माध्यम से शूट किया जाता है, उत्पन्न ऑप्टिकल छवि को सेंसर पर प्रक्षेपित किया जाता है, और फिर ऑप्टिकल छवि को विद्युत संकेत में परिवर्तित किया जाता है, जिसे एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण के माध्यम से डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है।डिजिटल सिग्नल को डीएसपी द्वारा प्रोसेस किया जाता है और फिर प्रोसेसिंग के लिए कंप्यूटर को भेजा जाता है, और अंत में एक इमेज में बदल दिया जाता है जिसे फोन स्क्रीन पर देखा जा सकता है।

डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) चिप का कार्य: जटिल गणितीय एल्गोरिदम की एक श्रृंखला के माध्यम से डिजिटल छवि सिग्नल पैरामीटर का अनुकूलन करें, और संसाधित संकेतों को यूएसबी और अन्य इंटरफेस के माध्यम से पीसी और अन्य उपकरणों में स्थानांतरित करें।डीएसपी संरचना फ्रेम:
1, आईएसपी (इमेज सिग्नल प्रोसेसर)
1. आईएसपी (इमेज सिग्नल प्रोसेसर)
2, जेपीईजी एनकोडर
2. जेपीईजी एनकोडर
3, यूएसबी डिवाइस नियंत्रक
3. यूएसबी डिवाइस नियंत्रक

सामान्य कैमरा सेंसर दो प्रकार के होते हैं,

एक है सीसीडी (चगरे कूल्ड डिवाइस) सेंसर, यानी चार्ज कपल्ड डिवाइस।
दूसरा सीएमओएस (पूरक धातु-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर) सेंसर है, यानी पूरक धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर।
सीसीडी का लाभ अच्छी इमेजिंग गुणवत्ता में निहित है, लेकिन निर्माण प्रक्रिया जटिल है, लागत अधिक है और बिजली की खपत अधिक है।उसी रिज़ॉल्यूशन पर, सीएमओएस सीसीडी से सस्ता है, लेकिन छवि गुणवत्ता सीसीडी से कम है।सीसीडी की तुलना में, सीएमओएस इमेज सेंसर में बिजली की कम खपत होती है।इसके अलावा, प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, CMOS की छवि गुणवत्ता में भी लगातार सुधार हुआ है।इसलिए, बाजार में वर्तमान मोबाइल फोन कैमरे सभी सीएमओएस सेंसर का उपयोग करते हैं।

मोबाइल फोन कैमरे की सरल संरचना
लेंस: प्रकाश इकट्ठा करें और दृश्य को इमेजिंग माध्यम की सतह पर प्रोजेक्ट करें।
छवि संवेदक: इमेजिंग माध्यम, जो सतह पर लेंस द्वारा प्रक्षेपित छवि (प्रकाश संकेत) को विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है।
मोटर: लेंस की गति को संचालित करता है, ताकि लेंस इमेजिंग माध्यम की सतह पर एक स्पष्ट छवि पेश करे।
रंग फिल्टर: मानव आँख द्वारा देखा गया दृश्य दृश्य प्रकाश बैंड में है, और छवि संवेदक प्रकाश बैंड को मानव आँख से अधिक पहचान सकता है।इसलिए, अतिरिक्त प्रकाश बैंड को फ़िल्टर करने के लिए एक रंग फ़िल्टर जोड़ा जाता है, ताकि छवि संवेदक आंखों द्वारा देखे गए वास्तविक दृश्यों को कैप्चर कर सके।
मोटर ड्राइव चिप: ऑटोफोकस प्राप्त करने के लिए मोटर की गति को नियंत्रित करने और लेंस को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।
सर्किट बोर्ड सब्सट्रेट: इमेज सेंसर के इलेक्ट्रिकल सिग्नल को बैक एंड तक पहुंचाता है।
द्वितीय।संबंधित पैरामीटर और संज्ञाएं
1. सामान्य छवि प्रारूप
1.1 आरजीबी प्रारूप:
पारंपरिक लाल, हरा और नीला प्रारूप, जैसे RGB565 और RGB888;16-बिट डेटा प्रारूप 5-बिट R + 6-बिट G + 5-बिट B है। G में एक और बिट है क्योंकि मानव आंखें हरे रंग के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं।
1.2 वाईयूवी प्रारूप:
लूमा (वाई) + क्रोमा (यूवी) प्रारूप।YUV पिक्सेल प्रारूप को संदर्भित करता है जिसमें ल्यूमिनेंस पैरामीटर और क्रोमिनेंस पैरामीटर अलग-अलग व्यक्त किए जाते हैं।इस पृथक्करण का लाभ यह है कि यह न केवल आपसी हस्तक्षेप से बचता है, बल्कि छवि गुणवत्ता को बहुत अधिक प्रभावित किए बिना क्रोमा सैंपलिंग दर को भी कम करता है।YUV एक अधिक सामान्य शब्द है।इसकी विशिष्ट व्यवस्था के लिए इसे अनेक विशिष्ट स्वरूपों में विभाजित किया जा सकता है।
क्रोमा (यूवी) रंग के दो पहलुओं को परिभाषित करता है: रंग और संतृप्ति, जो क्रमशः सीबी और सीआर द्वारा दर्शाए जाते हैं।उनमें से, सीआर आरजीबी इनपुट सिग्नल के लाल हिस्से और आरजीबी सिग्नल के चमक मूल्य के बीच के अंतर को दर्शाता है, जबकि सीबी आरजीबी इनपुट सिग्नल के नीले हिस्से और आरजीबी सिग्नल के चमक मूल्य के बीच के अंतर को दर्शाता है।
मुख्य सैंपलिंग प्रारूप YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 और YCbCr 4:4:4 हैं।
1.3 रॉ डेटा प्रारूप:
RAW छवि कच्चा डेटा है जिसे CMOS या CCD इमेज सेंसर कैप्चर किए गए प्रकाश स्रोत सिग्नल को डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करता है।RAW फ़ाइल एक फ़ाइल होती है जो कैमरे द्वारा उत्पन्न डिजिटल कैमरा सेंसर और कुछ मेटाडेटा (जैसे ISO सेटिंग्स, शटर गति, एपर्चर मान, श्वेत संतुलन, आदि) की मूल जानकारी को रिकॉर्ड करती है।रॉ एक असंसाधित और असम्पीडित प्रारूप है और इसे "कच्ची छवि कोडित डेटा" या अधिक स्पष्ट रूप से "डिजिटल नकारात्मक" कहा जा सकता है।सेंसर का प्रत्येक पिक्सेल एक रंग फिल्टर से मेल खाता है, और फिल्टर बायर पैटर्न के अनुसार वितरित किए जाते हैं।प्रत्येक पिक्सेल का डेटा सीधे आउटपुट होता है, अर्थात् RAW RGB डेटा
रंग प्रक्षेप के बाद कच्चा डेटा (रॉ आरजीबी) आरजीबी बन जाता है।

रॉ प्रारूप छवि उदाहरण
2. संबंधित तकनीकी संकेतक
2.1 छवि संकल्प:
एसएक्सजीए (1280 x1024), 1.3 मेगापिक्सल
XGA (1024x768), 0.8 मेगापिक्सल
एसवीजीए (800 x600), 0.5 मेगापिक्सल
वीजीए (640x480), 0.3 मेगापिक्सल (0.35 मेगापिक्सल 648X488 को संदर्भित करता है)
सीआईएफ (352x288), 0.1 मेगापिक्सल
एसआईएफ/क्यूवीजीए (320x240)
क्यूसीआईएफ (176x144)
क्यूएसआईएफ़/क्यूक्यूवीजीए (160x120)
2.2 रंग गहराई (रंग बिट्स की संख्या):
256 रंग ग्रे स्केल, 256 प्रकार के ग्रे (काले और सफेद सहित)।
15 या 16-बिट रंग (उच्च रंग): 65,536 रंग।
24-बिट रंग (वास्तविक रंग): प्रत्येक प्राथमिक रंग में 256 स्तर होते हैं, और उनके संयोजन में 256*256*256 रंग होते हैं।
32-बिट रंग: 24-बिट रंग के अतिरिक्त, अतिव्यापी परत (अल्फा चैनल) के ग्राफिक डेटा को संग्रहीत करने के लिए अतिरिक्त 8 बिट्स का उपयोग किया जाता है।
2.3 ऑप्टिकल जूम और डिजिटल जूम:
ऑप्टिकल ज़ूम: लेंस को एडजस्ट करके आप जिस ऑब्जेक्ट को शूट करना चाहते हैं, उसे ज़ूम इन/आउट करें।यह पिक्सेल और छवि गुणवत्ता को मूल रूप से अपरिवर्तित रखता है, लेकिन आप आदर्श छवि ले सकते हैं।डिजिटल ज़ूम: वास्तव में कोई ज़ूम नहीं होता है।यह केवल मूल तस्वीर से लेता है और ज़ूम इन करता है। एलसीडी स्क्रीन पर आप जो देखते हैं वह बड़ा हो जाता है, लेकिन तस्वीर की गुणवत्ता में काफी सुधार नहीं होता है, और पिक्सेल आपके कैमरे द्वारा शूट किए जा सकने वाले अधिकतम पिक्सेल से कम होते हैं।तस्वीर की गुणवत्ता मूल रूप से अयोग्य है, लेकिन यह कुछ सुविधा प्रदान कर सकती है।
2.4 छवि संपीड़न विधि:
जेपीईजी/एम-जेपीईजी
एच.261/एच.263
एमपीईजी
264
2.5 छवि शोर:
यह छवि में शोर और हस्तक्षेप को संदर्भित करता है और छवि में निश्चित रंग शोर के रूप में प्रकट होता है।
2.6 ऑटो सफेद संतुलन:
सीधे शब्दों में कहें: कैमरे द्वारा सफेद वस्तुओं की बहाली।संबंधित अवधारणाएँ: रंग तापमान।
2.7 देखने का कोण:
इसका वही सिद्धांत है जो मानव आँख की इमेजिंग का है, जिसे इमेजिंग रेंज के रूप में भी जाना जाता है।
2.8 ऑटो फोकस:
ऑटोफोकस को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक लेंस और विषय के बीच की दूरी के आधार पर ऑटोफोकस की रेंजिंग है, और दूसरा फोकसिंग स्क्रीन पर स्पष्ट इमेजिंग के आधार पर फोकस डिटेक्शन ऑटोफोकस है (शार्पनेस एल्गोरिथम)।
नोट: जूम करना दूर की वस्तुओं को पास लाना है।फोकस छवि को स्पष्ट करने के लिए है।
2.9 ऑटो एक्सपोजर और गामा:
यह एपर्चर और शटर का संयोजन है।एपर्चर, शटर गति, आईएसओ।गामा चमक के लिए मानव आँख की प्रतिक्रिया वक्र है।
तृतीय।अन्य कैमरा संरचना