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手机摄像头的分类,技术指标及工作原理(一)

手机摄像头的分类,技术指标及工作原理

1.1 手机摄像头概述

手机的数码相机功能指的是手机是否可以通过内置或是外接的数码相机进行拍摄静态图片或短片拍摄,作为手机的一项新的附加功能,手机的数码相机功能得到了迅速的发展。
手机摄像头分为内置与外置,内置摄像头是指摄像头在手机内部,更方便。外置手机通过数据线或者手机下部接口与数码相机相连,来完成数码相机的一切拍摄功能。
外置数码相机的优点在于可以减轻手机的重量,而且外置数码相机重量轻,携带方便,使用方法简单。
处于发展阶段的手机的数码相机的性能应该也处于初级阶段,带有光学变焦的手机目前国内销售的还没有这个功能,不过相信随着手机数码相机功能的发展,带有光学变焦的手机也会逐渐上市,但大部分都拥有数码变焦功能。
除此之外,目前手机的数码相机功能主要包括拍摄静态图像,连拍功能,短片拍摄,镜头可旋转,自动白平衡,内置闪光灯等等。手机的拍摄功能是与其屏幕材质、屏幕的分辨率、摄像头像素、摄像头材质有直接关系。

1.3 Camera结构

1.3.1 CCD结构
    分三层:LENS、分色滤色片、感光层

第1层LENS:CAMERA的成像关键在于SENSOR,为了扩大CCD的采光率必须扩大单一象素的受光面积,在提高采光率的同时会导致画面质量下降。LENS就是相当于在SENSOR前面增加一副眼镜,SENSOR的采光率就不是由SENSOR的开口面积决定而是由LENS的表面积决定。

第2层分色滤色片:
目前分色滤色片有两种分色方法:RGB原色分色法,就是三原色分色法,几乎所有的人类眼睛可以识别的颜色都可以通过R.G.B来组成,RGB就是通过这三个通道的颜色调节而成。

    CMYK补色分色法,由四个通道的颜色配合而成,分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K),但是调节出来的颜色不如RGB的颜色多。

第3层感光层SENSOR
  CCD的第三层是SENSOR,SENSOR主要是将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片(DSP),将影像还原。

1.3.2 LENS(镜头)
    一般CAMERA的镜头结构是有几片透镜组成,分有塑胶透镜(PLASTIC)和玻璃透镜(GLASS),通常CAMERA用的镜头结构有:1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G等。透镜越多,成本越高;玻璃透镜比塑胶透镜贵,但是玻璃透镜的成像效果比塑胶透镜的成像效果要好。目前市场上针对MOBILE PHONE配置的CAMERA以1G3P(1片玻璃透镜和3片塑胶透镜组成)为主,目的是降低成本。
1.2 Camera分类
Camera一般分为Digital camera 数字式与Digital Still Cameras模拟式。

1.2.1 Digital camera 数字式
    数字摄像头是直接将摄像单元和视频捕捉单元集成在一起,然后通过串、并口或者USB接口连接到HOST SYSTEM上。现在CAMERA市场上的摄像头基本以数字摄像头为主,而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主(独立),在手机上主要是直接通过IO (BTB,USB,MINI USB…)与HOST SYSTEM连接,经过HOST SYSTEM的编辑后以数字信号输出到DISPLAY上显示。目前CAMERA市场上主流的CAMERA全DIGITAL
CAMERA。

1.2.2 Simulant camera 模拟式
    模拟摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号,进而将其储存到SYSTEM MEMORY里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式,并加以压缩后才可以转换到HOST SYSTEM上运用,经HOST SYSTEM的编辑,通过DISPLAY显示和输出。
1.3.3 SENSOR(图象传感器)
    图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。目前的SENSOR类型有两种:CCD(Charge Couple Device),电荷耦合器件CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),互补金属氧化物半导体

1.3.4 A/D转换器
    A/D转换器即ADC(Analog Digital Converter 模拟数字转换器)ADC的两个重要指标是转换速度和量化精度,由于CAMERA SYSTEM中高分辨率图象的象素量庞大,因此对速度转换器的要求很高。同时量化精度对应的ADC转换器将每一个象素的亮度和色彩值量化为若
干的等级,这个等级就是CAMERA的色彩深度。由于CMOS已经具备数字化传输接口,所以不需要A/D4.0 数字信号处理芯片(DSP)数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。

1.3.5 DSP结构框架
    1. ISP(image signal processor)(镜像信号处理器)
    2. JPEG encoder(JPEG图像解码器)
    3. USB device controller(USB设备控制器)

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