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手機攝像頭的相關知識

 liluvu 2013-10-15

決定手機攝像頭性能的參數(shù)有哪些

1、光圈大小,如f2.2 、f2.4 、f2.6

f值越小,光圈越大,圖像性能越好。暗光環(huán)境下,光圈大的鏡頭拍的清楚。

2、快門速度,這一點要自己體驗

3、像素值其實沒用,放大后噪點很多。手機攝像頭的感光元件面積很小。

1600w像素數(shù)碼相機拍攝效果比500w像素的單反相機差的原因是感光元件的面積不同

數(shù)碼相機是0.4寸的感光元件,而單反的感光元件的面積就可能就有1寸還多了,

感光元件面積大,所以單位像素的利用價值高,圖像放大也不會模糊

手機攝像頭上的參數(shù):1.3MEGA     PIXELS,f=5.0mm  1:2.8表示什么?

130萬像素,焦距=5.0毫米,1:2.8 可能是成像比之類的

手機CMOS攝像頭是什么

cmos就相當于攝像頭的處理芯片也叫做傳感器,這個芯片主要用于外界光線后轉化為電能,再透過芯片上的模擬轉換器將獲得的影像訊號轉變?yōu)閿?shù)字信號輸出。在進行對光感的分析,還原色彩,去除雜質等一系列的運算,使得照片能夠看起來非常的清晰。

不過手機上的cmos采用的是最差的芯片,就算是拍照手機也不的cmos芯片也不能和相機里的cmos對比。因為手機的cmos芯片很小,要比相機里的cmos小很多,在對相片的分析和色彩還原,去除雜質等效果都有很大的差異。

CMOS攝像頭

CMOS經(jīng)過加工也可以作為數(shù)碼攝影中的圖像傳感器,CMOS傳感器也可細分為被動式像素傳感器。CMOS傳感器具有較高的靈敏度、較短曝光時間和日漸縮小的像素尺寸。由于許多場景的拍攝都是在照明條件很差的情況下進行的,因此擁有較大的動態(tài)范圍將是十分有益的。

現(xiàn)在手機的攝像頭都是CMOS攝像頭,很少采用其他的傳感器。因為CMOS的攝像頭價格低廉,成像一般。對于手機來說,CMOS傳感器已經(jīng)夠用了。

手機攝像頭

2000年,夏普J-SH04成為世界上第一款置入攝像頭的手機;2002年,諾基亞7650作為國內第一款拍照手機上市;2003年,又是夏普,擁有百萬級像素的拍照手機夏普j-sh53問世……拍照功能已逐漸成為手機上的一項標配,但是如何選擇手機攝像頭呢?

1、主要結構

首先了解攝像頭的主要結構和工作原理:

光線——>鏡頭——>圖像傳感器(即感光器,將光轉化為數(shù)字信號)——>數(shù)字信號處理芯片(即主芯片,對數(shù)字信號進行優(yōu)化處理,并進行傳輸和保存)——>圖像/視頻

鏡頭

攝像頭鏡頭由透鏡結構組成,鏡頭主要決定畫面清晰度(畫面清透度、光線、遠近景)、圖像顯示范圍、畫面處理速度,同時影響硬件支持的最高像素。

攝像頭鏡頭品質差異主要取決于鏡頭的材質和處理工藝。諾基亞部分手機就常自稱是通過卡爾蔡司認證的鏡頭,有興趣的朋友可以自己去查,下面只講兩個主要衡量指標:

材質:鏡頭從材質上分塑膠透鏡(P)和玻璃透鏡(G)兩種,可以通過多種組合方式形成最后的鏡頭,常見的組合有:1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G(2P就是2片塑膠,2G2P就是2片玻璃2片塑膠,其它的類似)。透鏡越多成像效果越好;玻璃透鏡比塑膠的效果好,價格也更貴;加了鍍膜玻璃的則更好,可以增加通光量,減少反光,使成像清晰,畫質明亮鮮艷。

透光度(光圈系數(shù)):透光度越強成像效果越好,透光度有標準衡量數(shù)值:f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11等,數(shù)值越低越好。

圖像傳感器(SENSOR)

攝像頭圖像傳感器(SENSOR)將光轉化為數(shù)字信號,并將信號傳送給數(shù)字信號處理芯片(DSP)。圖像傳感器決定產(chǎn)品的畫面清晰度(畫面清透度、光線、噪點多少)、畫面邊緣處理能力、弱光成像補償能力;影響硬件支持的最高像素、畫面處理速度。我們常說的攝像頭像素也主要由圖像傳感器決定。

目前市面上常見的傳感器材質分為CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化物半導體)兩種:

CCD的優(yōu)點是靈敏度高,噪音小,信噪比大,但是生產(chǎn)工藝復雜、成本高、功耗高;

CMOS的優(yōu)點是集成度高、功耗低(不到CCD的1/3)、成本低,但是信噪比較大、靈敏度較低、對光源要求高。

一般認為CCD的成像效果比CMOS好,但是隨著CMOS的改進和其他影像技術的彌補(如自動亮度、白平衡控制,色飽和度、對比度、邊緣增強等),兩者實際效果相差并不明顯。另外最近爆出國外已研發(fā)出量子膜圖像傳感技術,性能比CCD和CMOS提升了4倍,但相信短時間內不會用在手機上。

數(shù)字信號處理芯片(DSP)

數(shù)字信號處理芯片(DSP)主要對傳感器傳送過來的數(shù)字信號進行優(yōu)化,轉化為圖像格式并通過接口傳輸給存儲或顯示設備。處理芯片的好壞,直接決定畫面品質(如色彩飽和度、清晰度)與流暢度。

2、主要參數(shù)

介紹了攝像頭的主要結構,再來看主要衡量的參數(shù)。

分辨率(像素)

相信分辨率是大家最熟悉的參數(shù)之一了。分辨率主要由圖像傳感器決定,一般分辨率越高,圖像就越細膩,效果也越好,但圖像所占存儲空間更大。另外,通常所說的攝像頭像素是拍照模式下的最大像素,攝影(拍視頻)時的像素通常會比較小,例如N97攝像頭有500W像素,但攝影模式下的最大分辨率只有640 x480。

對手機攝像頭分辨率進行說明時,常常會使用圖像解析度的專用名詞(如CIF,VGA等)來表示分辨率,下面是它們的對應關系(像素=分辨率長寬數(shù)值相乘,例如640X480=307200,也就是30W像素):

簡稱 (代號) 分辨率   像素

subQCIF : 128 x 96 

QCIF : 176 X 144 

CGA : 320 x 200 

Quarter-VGA: 320 x 240 

CIF : 352 x 288 10W

EGA : 640 x 350 

VGA : 640 x 480 30W

SVGA : 800 x 600 

XGA : 1024 x 768 

XGA-W : 1280 x 768 

QVGA : 1280 x 960 120W

SXGA : 1280 x 1024 

SXGA+ : 1400 x 1050 

SXGA-W : 1600 x 1024 

UGA : 1600 x 1200 

HDTV : 1920 x 1080 200W

UXGA : 1900 x 1200 

UXGA-W : 1920 x 1200 

QXGA : 2048 x 1536 320W

QSXGA : 2560 x 2048 500W+

QUXGA : 3200 x 2400 700W+

QUXGA-W : 3840 x 2400 900W+

傳輸速率(幀數(shù))

該參數(shù)主要由數(shù)字信號處理芯片(DSP)決定,該參數(shù)主要對連拍和攝像有影響。一般傳輸速率越高,視頻越流暢。常見的傳輸速率有15fps,30fps,60fps,120fps等。(fps:幀/秒)。

傳輸速率與圖像的分辨率有關,圖像分辨率越低,傳輸速率越高,例如某攝像頭在CIF(352*288)分辨率下可實現(xiàn)30fps傳輸速率,則在VGA(640*480)分辨率下就只有10fps左右,因此當商家說傳輸速率時一定要清楚對應的分辨率。一般30fps的流暢度已經(jīng)足夠了,關鍵看此時對應的分辨率有多高。

3、其他技術

現(xiàn)在手機攝像頭上還能實現(xiàn)自動對焦、防抖動、白平衡、亮度調節(jié)、飽和度調節(jié)等功能,但目前大部分手機主要通過ISP(圖像信號處理器,可認為是DSP的一部分)對圖像進行相應的算法處理實現(xiàn)的,實現(xiàn)效果與算法有關。雖說這些能力能提高圖像處理效果,但也可能由于計算太多導致拍攝時的速度降低。

還有一項技術是變焦,變焦分為光學變焦和數(shù)碼變焦,兩種變焦都可以使圖像放大,但光學變焦在放大的同時不影響圖像質量,光學變焦倍數(shù)越高越適合做望遠鏡;而數(shù)碼變焦也是通過算法實現(xiàn),在放大圖像的同時會使圖像質量降低。因此衡量攝像頭變焦能力的是光學變焦倍數(shù)而不是數(shù)碼變焦,而目前大部分手機攝像頭都是數(shù)碼變焦。

作為手機新型的拍攝功能,內置的數(shù)碼相機功能與我們平時所見到的低端的(10萬-130萬像素)數(shù)碼相機相同。與傳統(tǒng)相機相比,傳統(tǒng)相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體,而數(shù)碼攝像頭的“膠卷”就是其成像感光器件,是數(shù)碼拍攝的心臟。感光器是攝像頭的核心,也是最關鍵的技術。

攝像頭按結構來分,有內置和外接之分,但其基本原理是一樣的。

按照其采用的感光器件來分,有CCD和CMOS之分:

CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合組件)使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號,數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成,當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。它就像傳統(tǒng)相機的底片一樣的感光系統(tǒng),是感應光線的電路裝置,你可以將它想象成一顆顆微小的感應粒子,鋪滿在光學鏡頭后方,當光線與圖像從鏡頭透過、投射到CCD表面時, CCD就會產(chǎn)生電流,將感應到的內容轉換成數(shù)碼資料儲存起來。CCD像素數(shù)目越多、單一像素尺寸越大,收集到的圖像就會越清晰。因此,盡管CCD數(shù)目并不是決定圖像品質的唯一重點,我們仍然可以把它當成相機等級的重要判準之一。目前掃描機、攝錄放一體機、數(shù)碼照相機多數(shù)配備CCD。

CCD經(jīng)過長達35年的發(fā)展,大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為:SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp,大半是日本廠商。

CMOS(Complementary etal-Oxide Semiconductor,附加金屬氧化物半導體組件)和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶–電)和 P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點,這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。

CCD和CMOS各自的利弊,我們可以從技術的角度來比較兩者主要存在的區(qū)別:

信息讀取方式不同。CCD傳感器存儲的電荷信息需在同步信號控制下一位一位的實施轉移后讀取,電荷信息轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合,整個電路較為復雜。CMOS傳感器經(jīng)光電轉換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號,信號讀取十分簡單。

速度有所差別。CCD傳感器需在同步時鐘的控制下以行為單位一位一位的輸出信息,速度較慢;而CMOS傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號,還能同時處理各單元的圖象信息,速度比CCD快很多。

電源及耗電量。CCD傳感器電荷耦合器大多需要三組電源供電,耗電量較大;CMOS傳感器只需使用一個電源,耗電量非常小,僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。

成像質量。CCD傳感器制作技術起步較早,技術相對成熟,采用PN結合二氧化硅隔離層隔離噪聲,成像質量相對CMOS傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS傳感器集成度高,光電傳感元件與電路之間距離很近,相互之間的光、電、磁干擾較為嚴重,噪聲對圖象質量影響很大。

在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質量相比CCD來說要低一些。到目前為止,市面上絕大多數(shù)的消費級別以及高端數(shù)碼相機都使用CCD作為感應器;CMOS感應器則作為低端產(chǎn)品應用于一些攝像頭上。是否具有CCD感應器一度成為人們判斷數(shù)碼相機檔次的標準之一。而由于 CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少,所以很多手機生產(chǎn)廠商采用的都是CMOS鏡頭?,F(xiàn)在,市面上大多數(shù)手機都采用的是CMOS攝像頭,少數(shù)也采用了CCD攝像頭。

連拍原理

連拍功能(continuous shooting)是通過節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時間來捕捉攝影時機。連拍模式通過將數(shù)據(jù)裝入數(shù)碼相機內部的高速存儲器(高速緩存),而不是向存儲卡傳輸數(shù)據(jù),可以在短時間內連續(xù)拍攝多張照片。由于數(shù)碼相機拍攝要經(jīng)過光電轉換,A/D轉換及媒體記錄等過程,其中無論轉換還是記錄都需要花費時間,特別是記錄花費時間較多。因此,所有數(shù)碼相機的連拍速度都不很快。

連拍一般以幀為計算單位,好像電影膠卷一樣,每一幀代表一個畫面,每秒能捕捉的幀數(shù)越多,連拍功能越快。目前,數(shù)碼相機中最快的連拍速度為7幀/秒,而且連拍3秒鐘后必須再過幾秒才能繼續(xù)拍攝。當然,連拍速度對于攝影記者和體育攝影受好者是必須注意的指標,而普通攝影場合可以不必考慮。一般情況下,連拍捕捉的照片,分辨率和質量都會有所減少。有些數(shù)碼相機在連拍功能上可以選擇,拍攝分辨率較小的照片,連拍速度可以加快,反之,分辨率大的照片的連拍速度會相對減緩。

通過連續(xù)快拍模式,只須輕按按鈕,即可連續(xù)拍攝,將連續(xù)動作生動地記錄下來。

光學變焦和數(shù)碼變焦原理

光學變焦(Optical Zoom)是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當成像面在水平方向運動的時候,如下圖,視覺和焦距就會發(fā)生變化,更遠的景物變得更清晰,讓人感覺像物體遞進的感覺。

顯而易見,要改變視角必然有兩種辦法,一種是改變鏡頭的焦距。用攝影的話來說,這就是光學變焦。通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對位置來改變鏡頭的焦距。另一種就是改變成像面的大小,即成像面的對角線長短在目前的數(shù)碼攝影中,這就叫做數(shù)碼變焦。實際上數(shù)碼變焦并沒有改變鏡頭的焦距,只是通過改變成像面對角線的角度來改變視角,從而產(chǎn)生了“相當于”鏡頭焦距變化的效果。

所以我們看到,一些鏡頭越長的數(shù)碼相機,內部的鏡片和感光器移動空間更大,所以變焦倍數(shù)也更大。我們看到市面上的一些超薄型數(shù)碼相機,一般沒有光學變焦功能,因為其機身內根部不允許感光器件的移動,而像索尼F828、富士S7000這些“長鏡頭”的數(shù)碼相機,光學變焦功能達到5、6倍。

數(shù)碼變焦(Digital Zoom)也稱為數(shù)字變焦,數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機內的處理器,把圖片內的每個象素面積增大,從而達到放大目的。這種手法如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大,不過程序在數(shù)碼相機內進行,把原來影像感應器上的一部份像素使用“插值”處理手段做放大,將影像感應器上的像素用插值算法將畫面放大到整個畫面。

與光學變焦不同,數(shù)碼變焦是在感光器件垂直方向向上的變化,而給人以變焦效果的。在感光器件上的面積越小,那么視覺上就會讓用戶只看見景物的局部。但是由于焦距沒有變化,所以,圖像質量是相對于正常情況下較差。

通過數(shù)碼變焦,拍攝的景物放大了,但它的清晰度會有一定程度的下降,所以數(shù)碼變焦并沒有太大的實際意義。因為太大的數(shù)碼變焦會使圖像嚴重受損,有時候甚至因為放大倍數(shù)太高,而分不清所拍攝的畫面。

手機拍攝4個小技巧?

拍攝手機的像素一般不高。但只要用點心思,還是可以用手機拍出好照片的。

法則一用“三等分法”構圖。在實際攝影構圖中將主體景物與中心稍錯開,并注意主體與其它物體之間的呼應。這樣拍攝的照片主體景物鮮明、突出,不會模糊不清。

法則二側光最能突出質感。一般情況下,從側面射入的光線能更好地突出物體的質感,因此要盡量利用側面光。逆光或者側逆光時,可以考慮用物品進行遮擋,實在不行就用手在攝像頭旁遮一下,緩解逆光的影響。在強光下拍攝也需要注意,千萬不要用手機鏡頭對著強光拍攝。

法則三按鍵后不宜馬上轉動手機。手機拍照延遲現(xiàn)象一般比較明顯,若使用外置攝像頭的手機拍照,這種延遲現(xiàn)象會更明顯。如果在按下快門的一瞬間手抖動了,拍出的照片會發(fā)虛或者模糊不清。所以,切記不要按下拍攝鍵后馬上轉動相機。

法則四盡量不用數(shù)碼變焦拍攝。如果用數(shù)碼變焦來拍照,會減弱圖像的清晰度,效果還不如不用數(shù)碼變焦拍攝的好。例如,一張使用數(shù)碼變焦拍攝、分辨率為640×480的照片,實際分辨率可能只有320×240,在計算機上看時,圖像不是變小就是變得模糊。

手機攝像頭參數(shù)配置時的問題

1。很多時候其實是鬼影,畫面顏色亂得鬼畫圖書一樣(但顏色顯示不正常、并帶有較大的色塊光斑等等現(xiàn)象),不專業(yè)的同志往往把這也叫花屏。這個原因主要是數(shù)據(jù)線上的信號不對,比如D[5]跟GND短路,或者斷開。越是高位的信號線出問題,鬼影現(xiàn)象將越嚴重,低位信號(如D[1]、D[0])則對畫面影響不大,所以,在十位輸出格式中,往往為了兼容8 位的IO口,把低兩位去掉,只要高8位。如何理解高位信號線的重要性?大家知道8位信號可以表示256個不同的級別,比如亮度值Y的高低級別、或者色度值 U/V的強度級別。假如D[7:0]=10000000代表的是128亮度值,那么顯示出來就是灰色,但是如果D[7]斷開、或者短路,那么CPU得到的值將是00000000,顯示出黑色,差別就大咯。同樣對于色度信號,也將出現(xiàn)顏色錯誤。所以出現(xiàn)這種情況,先查查信號通路(一般是Connector連接不良居多、然后是Sensor焊接綁定不良次之),然后再看驅動程序是否有弄錯

2。圖像反色,在RGB顏色系統(tǒng)中就是紅綠藍三個顏色的錯亂,在YUV系統(tǒng)中就是亮度信號跟色度信號的錯亂,當然也有兩個色度信號之間錯亂的。舉例說明,一個YUV422格式的Camera,其輸出的有效Pixel一般是

Y0+U0)、(Y1+V0)、(Y2+u1)、(Y3+V1)....,如果因為Camera的輸出時序錯位(比如 Camera輸出的是(U0+Y0)、(V0+Y1)....),而CPU還傻不拉幾地認為是前面一種標準時序,那么就出現(xiàn)每個象素點的亮度信號跟色度信號反了,對于構建畫面清晰最為重要的亮度信號Y被拉去作為U(或叫藍色偏量Cb),那么就會出現(xiàn)高亮度的地方呈現(xiàn)綠色,低亮度的區(qū)域呈現(xiàn)紅色,而且畫面整體亮度也大大偏低。其他情況大體相似,可以類推之。不過出現(xiàn)畫面反色一般都表現(xiàn)為畫面大紅大綠的情況。對這種情況,一般先看看送給Sensor的參數(shù)中有沒有設錯相關寄存器的值,或者檢查CPU這邊驅動程序的設置是否跟送出來的數(shù)據(jù)格式一致。

3。畫面條紋,而且一般都是彩色的橫條紋。這種彩色的條紋是固定在某些行,或者不斷閃現(xiàn)在不同的行。從單個行數(shù)據(jù)來看,出錯的原因跟上面第2條一樣,都是由數(shù)據(jù)錯位引起。這次拿RGB Raw數(shù)據(jù)格式來說,RGB Raw輸出一般是第一行/第二行:RGRG.../GBGB...,如果第一行的數(shù)據(jù)R沒有被采樣到,那么CPU采集到的數(shù)據(jù)實際上就是GRGR.... 0/GBGB....(假設此CPU對一行數(shù)據(jù)中不足的位用0補齊),但是它又按照前面那個標準的數(shù)據(jù)排列來進行顏色插補的工作(對顏色插補不明白的等以后有時間再討論),如果照偏綠色的背景(R的分量很小,G的分量很大),但是由于采樣錯位,CPU把較大分量G的值當成是第一個象素R的值,本來弱小的R 分量就這樣莫名其妙的被大大地提升了,所以顯示保存圖片的時候這一行將整體的偏紅色,了解顏色插補的同志應該還會想到,即使第二行沒有錯位,也會受到一定的影響,呈現(xiàn)出偏紅的跡象。對于這樣的問題,不像第2那樣是整個畫面出現(xiàn)錯位,而只是某些行數(shù)據(jù)出現(xiàn),這一般是由元器件制造時的差別引起的,Sensor 生產(chǎn)商不能保證每個Sensor的性能都一樣,也不能保證每行的數(shù)據(jù)時序都分毫不差。當然也跟信號受到外部的影響有關,比如行同步信號HREF受到外部影響,上升沿長,將可能引起第一個PCLK丟失。再假如PCLK信號如果受到干擾、或者驅動能力不夠,也有可能導致某些象素的丟失,從而一行數(shù)據(jù)的排列都會錯位,出現(xiàn)畫面的條紋現(xiàn)象。所以在設計硬件或者調試驅動程序的時候,良好的信號同步策略,以及設置更好的信號容差范圍將是系統(tǒng)長期穩(wěn)定性的基礎

4。畫面噪點,畫面過多的噪點也往往會被說成是畫面花屏,可能從直觀理解,噪點這種“花屏”才真叫花,照出來滿臉的麻子,而且是花花綠綠,姹紫嫣紅啊。噪點我放到最后才講是因為這個問題嘛,現(xiàn)在已經(jīng)越來越不是問題了。隨著CMOS技術的進步,已經(jīng)ISP的集成,Sensor中降噪的能力越來越強,除了低照度(幾個LUX)下的噪點還很難消除外,其它時候已經(jīng)可以通過顏色矯正、自動增益調節(jié)、自動Gmma、黑白點矯正等ISP功能基本消除掉。如果是用RGB Raw數(shù)據(jù)格式的兄弟可是要費一番功夫了,調試驅動的時候要充分利用CPU集成的一些ISP功能,消除掉那些紅鬼藍鬼。畫面噪點主要跟Sensor的設計制造技術有關,我們往往也只能望而興嘆,但是如果Boss比較大方、應用于高端機型的,還是得買貴的Sensor啊,現(xiàn)在這個市場啊,已經(jīng)擠得水泄不通了,價格也不會不靠譜,基本上是一分錢一分貨了。

再轉載一個網(wǎng)友的觀點:

本人從事cellphone以及PC camera 的應用工作,我來談談我的一些看法,不足的地方請補充!

主要是CMOS IMAGE SENSOR的應用,先說說整個模塊!

構成:

整個系統(tǒng)由三部分構成:圖像采集模塊、圖像處理模塊和圖像傳輸模塊。

1圖像采集模塊:

圖像的采集過程是把光轉化為電信號;首先,光通過鏡頭進入sensor,有sensor里的photodiode轉化為電壓電流,然后經(jīng)過AMP放大,再有ADC轉化為數(shù)字信號;

2圖像處理模塊 :

該過程主要對sensor出來的數(shù)字信號進行處理,稱ISP,image signal process

主要包括:lens shading ; Gamma correction;color interpolation;contrast;saturation;AE;AWB;color correction;bad pixel correction等下面主要談談AE(自動曝光)與AWB(自動白平衡)

運動目標檢測與跟蹤、目標的識別與提取等基于圖像內容的處理,對圖像質量要求較高。影響成像質量的兩個重要因素為曝光和白平衡:人眼對外部環(huán)境的明暗變化非常敏感,在強光環(huán)境下,瞳孔縮小,使得景物不那么刺眼;而光線較弱時,瞳孔擴大,使景物盡可能地變清楚。這在成像中,稱為曝光。當外界光線較弱時, CMOS成像芯片工作電流較小,所成圖像偏暗,這時要適當增加曝光時間進行背光補償;光線充足或較強時,要適當減少曝光時間,防止曝光過度,圖像發(fā)白。改善成像質量,僅靠調節(jié)曝光時間是不夠的。因為物體顏色會隨照射光線的顏色發(fā)生改變,在不同的光線場合圖像有不同的色溫。這就是白平衡問題。傳統(tǒng)光學相機或攝像機通過給鏡頭加濾鏡消除圖像的偏色現(xiàn)象。對于CMOS成像芯片,可以通過調整RGB三基色的電子增益解決白平衡問題。

本系統(tǒng)的自動曝光控制和白平衡處理實現(xiàn)方法如下:

采集一幀RGB原始圖像,先計算出整幅圖像亮度的均值m(Y);然后對圖像做直方圖均衡化,再計算出此時圖像的亮度均值并作為一個閾值Yt。將m (Y)與Yt進行比較,如果m(Y) < Yt,則調大sensor的INT(Integration Time)寄存器的值以增加曝光時間;反之,減小曝光時間。白平衡的調節(jié)與此相似,根據(jù)原始圖像與均衡化后的Cr和Cb的均值,通過sensor的RCG (Red Color Gain)、BCG(Blue Color Gain)調節(jié)紅色、藍色通道的增益。YCrCb和RGB的轉換關系式為:

Y=0.59G+0.31R+0.11B

Cr=0.713×(R-Y)

Cb=0.564×(B-Y)

其中,Y是亮度分量,Cr和Cb則是色差分量。

sensor的曝光時間范圍為0~(224-1)個像素時鐘周期,即0~http://m.ahfyzs.com/mailto:1.34s@12.5MHz;增益范圍一般為30~63。試驗結果表明,經(jīng)過5~10次的迭代就能取得較為理想的效果。

手機攝像頭的分類,技術指標及工作原理

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1 手機攝像頭概述

1.1 手機攝像頭概述

手機的數(shù)碼相機功能指的是手機是否可以通過內置或是外接的數(shù)碼相機進行拍攝靜態(tài)圖片或短片拍攝,作為手機的一項新的附加功能,手機的數(shù)碼相機功能得到了迅速的發(fā)展。

手機攝像頭分為內置與外置,內置攝像頭是指攝像頭在手機內部,更方便。外置手機通過數(shù)據(jù)線或者手機下部接口與數(shù)碼相機相連,來完成數(shù)碼相機的一切拍攝功能。

外置數(shù)碼相機的優(yōu)點在于可以減輕手機的重量,而且外置數(shù)碼相機重量輕,攜帶方便,使用方法簡單。

處于發(fā)展階段的手機的數(shù)碼相機的性能應該也處于初級階段,帶有光學變焦的手機目前國內銷售的還沒有這個功能,不過相信隨著手機數(shù)碼相機功能的發(fā)展,帶有光學變焦的手機也會逐漸上市,但大部分都擁有數(shù)碼變焦功能。

除此之外,目前手機的數(shù)碼相機功能主要包括拍攝靜態(tài)圖像,連拍功能,短片拍攝,鏡頭可旋轉,自動白平衡,內置閃光燈等等。手機的拍攝功能是與其屏幕材質、屏幕的分辨率、攝像頭像素、攝像頭材質有直接關系。

1.2 Camera分類

Camera一般分為Digital camera 數(shù)字式與Digital Still Cameras模擬式。

1.2.1 Digital camera 數(shù)字式

數(shù)字攝像頭是直接將攝像單元和視頻捕捉單元集成在一起,然后通過串、并口或者USB接口連接到HOST SYSTEM上。現(xiàn)在CAMERA市場上的攝像頭基本以數(shù)字攝像頭為主,而數(shù)字攝像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字攝像頭為主(獨立),在手機上主要是直接通過IO (BTB,USB,MINI USB…)與HOST SYSTEM連接,經(jīng)過HOST SYSTEM的編輯后以數(shù)字信號輸出到DISPLAY上顯示。目前CAMERA市場上主流的CAMERA全DIGITAL

CAMERA。

1.2.2 Simulant camera 模擬式

模擬攝像頭是將視頻采集設備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉換成數(shù)字信號,進而將其儲存到SYSTEM MEMORY里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數(shù)字模式,并加以壓縮后才可以轉換到HOST SYSTEM上運用,經(jīng)HOST SYSTEM的編輯,通過DISPLAY顯示和輸出。

1.3 Camera結構

1.3.1 CCD結構

分三層:LENS、分色濾色片、感光層

第1層LENS:CAMERA的成像關鍵在于SENSOR,為了擴大CCD的采光率必須擴大單一象素的受光面積,在提高采光率的同時會導致畫面質量下降。LENS就是相當于在SENSOR前面增加一副眼鏡,SENSOR的采光率就不是由SENSOR的開口面積決定而是由LENS的表面積決定。

第2層分色濾色片:

目前分色濾色片有兩種分色方法:RGB原色分色法,就是三原色分色法,幾乎所有的人類眼睛可以識別的顏色都可以通過R.G.B來組成,RGB就是通過這三個通道的顏色調節(jié)而成。

CMYK補色分色法,由四個通道的顏色配合而成,分別是青(C)、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K),但是調節(jié)出來的顏色不如RGB的顏色多。

第3層感光層SENSOR

CCD的第三層是SENSOR,SENSOR主要是將穿過濾色層的光源轉換成電子信號,并將信號傳送到影像處理芯片(DSP),將影像還原。

1.3.2 LENS(鏡頭)

一般CAMERA的鏡頭結構是有幾片透鏡組成,分有塑膠透鏡(PLASTIC)和玻璃透鏡(GLASS),通常CAMERA用的鏡頭結構有:1P,2P,1G1P,1G3P,2G2P,4G等。透鏡越多,成本越高;玻璃透鏡比塑膠透鏡貴,但是玻璃透鏡的成像效果比塑膠透鏡的成像效果要好。目前市場上針對MOBILE PHONE配置的CAMERA以1G3P(1片玻璃透鏡和3片塑膠透鏡組成)為主,目的是降低成本。

1.3.3 SENSOR(圖象傳感器)

圖像傳感器(SENSOR)是一種半導體芯片,其表面包含有幾十萬到幾百萬的光電二極管。光電二極管受到光照射時,就會產(chǎn)生電荷。目前的SENSOR類型有兩種:CCD(Charge Couple Device)電荷耦合器件,CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)互補金屬氧化物半導體

1.3.4 A/D轉換器

A/D轉換器即ADC(Analog Digital Converter 模擬數(shù)字轉換器)ADC的兩個重要指標是轉換速度和量化精度,由于CAMERA SYSTEM中高分辨率圖象的象素量龐大,因此對速度轉換器的要求很高。同時量化精度對應的ADC轉換器將每一個象素的亮度和色彩值量化為若

干的等級,這個等級就是CAMERA的色彩深度。由于CMOS已經(jīng)具備數(shù)字化傳輸接口,所以不需要A/D4.0 數(shù)字信號處理芯片(DSP)數(shù)字信號處理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通過一系列復雜的數(shù)學算法運算,對數(shù)字圖像信號參數(shù)進行優(yōu)化處理,并把處理后的信號通過USB等接口傳到PC等設備。

1.3.5 DSP結構框架

1. ISP(image signal processor)(鏡像信號處理器)

2. JPEG encoder(JPEG圖像解碼器)

3. USB device controller(USB設備控制器)

1.4 Camera技術指標

1.4.1 圖像壓縮方式JPEG

(joint photographic expert group)靜態(tài)圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大,圖像質量也就越差。當圖像精度要求不高存儲空間有限時,可以選擇這種格式。目前大部分數(shù)碼相機都使用JPEG格式。

1.4.2 圖像噪音

指的是圖像中的雜點干擾,表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。

1.4.3 視角

與人的眼睛成像是相似原理,簡單說就是成像范圍。

1.4.4 白平衡處理技術(AWB)

要求在不同色溫環(huán)境下,照白色的物體,屏幕中的圖像應也是白色的。色溫表示光譜成份,光的顏色。色溫低表示長波光成分多。當色溫改變時,光源中三基色(紅、綠、藍)的比例會發(fā)生變化,需要調節(jié)三基色的比例來達到彩色的平衡,這就是白平衡調節(jié)的實際。

圖象傳感器的圖象數(shù)據(jù)被讀取后,系統(tǒng)將對其進行針對鏡頭的邊緣畸變的運算修正,然后經(jīng)過壞像處理后被系統(tǒng)送進去進行白平衡處理(在不同的環(huán)境光照下,人類的眼睛可以把一些“白”色的物體都看成白色,是因為人眼進行了修正。但是SENSOR沒有這種功能,因此需要對SENSOR輸出的信號進行一定的修正,這就是白平衡處理技術)。

1.4.5 電源

好的攝像頭內部電源也是保證攝像頭穩(wěn)定工作的一個因素。

1.4.6 彩色深度(色彩位數(shù))

反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力,就是用多少位的二進制數(shù)字來記錄三種原色。實際就是A/D轉換器的量化精度,是指將信號分成多少個等級,常用色彩位數(shù)(bit)表示。彩色深度越高,獲得的影像色彩就越艷麗動人。非專業(yè)的SENSOR一般是24位;專業(yè)型SENSOR至少是36位。24位的SENSOR,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級,每一種原色用一個8位的二進制數(shù)字來記錄,最多記錄的色彩是256×256×256約16,77萬種。

36位的SENSOR,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^12=4096級,每一種原色用一個12位的二進制數(shù)字來記錄,最多記錄的色彩是4096×4096×4096約68.7億種。

1.4.7 輸出/輸入接口(IO)

串行接口(RS232/422):傳輸速率慢,為115kbit/s。

并行接口(PP):速率可以達到1Mbit/s。

紅外接口(IrDA):速率也是115kbit/s,一般筆記本電腦有此接口。

通用串行總線USB:即插即用的接口標準,支持熱插拔。USB1.1速率可12Mbit/s,USB2.0可達480bit/s。

IEEE1394(火線)接口(亦稱ilink):其傳輸速率可達100M~400Mbit/s。

1.4.8 圖像格式(image Format/ Color space)

RGB24,I420是目前最常用的兩種圖像格式。RGB24:表示R、G、B三種顏色各8bit,最多可表現(xiàn)色。

I420:YUV格式之一。

其它格式有: RGB565,RGB444,YUV4:2:2等。

1.4.9 分辨率(Resolution)

所謂分辨率就是指畫面的解析度,由多少象素構成的數(shù)值越大,圖像也就越清晰。分辨率不僅與顯示尺寸有關,還會受到顯像管點距、視頻帶寬等因素的影響。我們通常所看到的分辨率都以乘法形式表現(xiàn)的,比如1024*768,其中的1024表示屏幕上水平方向顯示的點數(shù),768表示垂直方向的點數(shù)。

SXGA(1280 x1024)又稱130萬像素

XGA(1024 x768)又稱80萬像素

SVGA(800 x600)又稱50萬像素

VGA(640x480)又稱30萬像素(35萬是指648X488)

CIF(352x288) 又稱10萬像素

SIF/QVGA(320x240)

QCIF(176x144)

QSIF/QQVGA(160x120)

1.5 Camera工作原理

景物(SCE)通過鏡頭(LENS)生成的光學圖像投射到圖像傳感器(Sensor)

表面上,然后轉為電信號,經(jīng)過A/D(模數(shù)轉換)轉換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號,再送到數(shù)字信號處理芯片(DSP)中加工處理,再通過IO接口傳輸?shù)紺PU中處理,通過DISPLAY就可以看到圖像了。

1.6 Camera常用術語解釋

1.6.1 像素

數(shù)碼相機的像素數(shù)包括有效像素(Effective Pixels)和最大像素(Maximum Pixels)。與最大像素不同的是有效像素數(shù)是指真正參與感光成像的像素值,而最高像素的數(shù)值是感光器件的真實像素,這個數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分,而有效像素是在鏡頭變焦倍率下所換算出來的值。

對于手機的數(shù)碼相機像素,目前只能處于初級發(fā)展階段,像素數(shù)并不很高,大都在30萬-- 200萬像素之間。數(shù)碼相機的像素數(shù)越大,所拍攝的靜態(tài)圖像的分辨率也越大,相應的一張圖片所占用的空間也會增大。

1.6.2 有效像素

有效像素數(shù)英文名稱為Effective Pixels。與最大像素不同,有效像素數(shù)是指真正參與感光成像的像素值。最高像素的數(shù)值是感光器件的真實像素,這個數(shù)據(jù)通常包含了感光器件的非成像部分,而有效像素是在鏡頭變焦倍率下所換算出來的值。

數(shù)碼圖片的儲存方式一般以像素(Pixel)為單位,每個象素是數(shù)碼圖片里面積最小的單位。像素越大,圖片的面積越大。要增加一個圖片的面積大小,如果沒有更多的光進入感光器件,唯一的辦法就是把像素的面積增大,這樣一來,可能會影響圖片的銳力度和清晰度。所以,在像素面積不變的情況下,數(shù)碼相機能獲得最大的圖片像素,即為有效像素。

1.6.3 最大像素

最大像素英文名稱為Maximum Pixels,所謂的最大像素是經(jīng)過插值運算后獲得的。插值運算通過設在數(shù)碼相機內部的DSP芯片,在需要放大圖像時用最臨近法插值、線性插值等運算方法,在圖像內添加圖像放大后所需要增加的像素。插值運算后獲得的圖像質量不能夠與真正感光成像的圖像相比。以最大像素拍攝的圖片清晰度比不上以有效像素拍攝的。

1.6.4 傳感器

作為手機新型的拍攝功能,內置的數(shù)碼相機功能與我們平時所見到的低端的(30萬--200萬像素)數(shù)碼相機相同。與傳統(tǒng)相機相比,傳統(tǒng)相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體,而數(shù)碼相機的“膠卷”就是其成像感光器件,而且是與相機一體的,是數(shù)碼相機的心臟。感光器是數(shù)碼相機的核心,也是最關鍵的技術。目前手機數(shù)碼相機的核心成像部件有兩種:一種是廣泛使用的CCD(電荷藕合)元件;另一種是CMOS(互補金屬氧化物導體)器件。

1.6.5 CCD

電荷藕合器件圖像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變成電荷,通過模數(shù)轉換器芯片轉換成數(shù)字信號,數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機,并借助于計算機的處理手段,根據(jù)需要和想像來修改圖像。

CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。CCD和傳統(tǒng)底片相比,CCD更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過,人眼的視網(wǎng)膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞,分工合作組成視覺感應。

CCD經(jīng)過長達35年的發(fā)展,大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn)CCD的公司分別為:SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji和Sharp,大半是日本廠商。

1.6.6 CMOS

互補性氧化金屬半導體CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶–電)和P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點,這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。

1.6.7 CCM

CCM其實就是CMOS鏡頭,只是CCM的畫質比CMOS高一點,拍照時感應速度也較快,但以照片品質來說還是遜色于CCD鏡頭,在實際拍攝中也可以感覺出來,取景速度非???,就算迅速移動手機攝像頭時,屏幕都可以迅速顯示所捕抓的畫面,過程非常流暢,幾乎沒有什么延遲。

1.6.8 CCD與CMOS的不同

由兩種感光器件的工作原理可以看出,CCD的優(yōu)勢在于成像質量好,但是由于制造工藝復雜,只有少數(shù)的廠商能夠掌握,所以導致制造成本居高不下,特別是大型CCD,價格非常高昂。

在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質量相比CCD來說要低一些。到目前為止,市面上絕大多數(shù)的消費級別以及高端數(shù)碼相機都使用CCD作為感應器;

CMOS感應器則作為低端產(chǎn)品應用于一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應器,廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以“數(shù)碼相機”之名。一時間,是否具有CCD感應器變成了人們判斷數(shù)碼相機檔次的標準之一。

CMOS影像傳感器的優(yōu)點之一是電源消耗量比CCD低,CCD為提供優(yōu)異的影像品質,付出代價即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,噪聲降低,需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉換成電壓,讀取前便將其放大,利用3.3V的電源即可驅動,電源消耗量比CCD低。

CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點,是與周邊電路的整合性高,可將ADC與訊號處理器整合在一起,使體積大幅縮小,例如,CMOS影像傳感器只需一組電源,CCD卻需三或四組電源,由于ADC與訊號處理器的制程與CCD不同,要縮小CCD套件的體積很困難。

但目前CMOS影像傳感器首要解決的問題就是降低噪聲的產(chǎn)生,未來CMOS影像傳感器是否可以改變長久以來被CCD壓抑的宿命,往后技術的發(fā)展是重要關鍵。感光器件的發(fā)展CCD是1969年由美國的貝爾研究室所開發(fā)出來的。進入80年代,CCD影像傳感器雖然有缺陷,由于不斷的研究終于克服了困難,而于80年代后半期制造出高分辨率且高品質的CCD。

到了90年代制造出百萬像素之高分辨率CCD,此時CCD的發(fā)展更是突飛猛進,算一算CCD發(fā)展至今也有二十多個年頭了。進入90年代中期后,CCD技術得到了迅猛發(fā)展,同時,CCD的單位面積也越來越小。但為了在CCD面積減小的同時提高圖像的成像質量,SONY與1989年開發(fā)出了SUPER HAD CCD,這種新的感光器件是在CCD面積減小的情況下,依靠CCD組件內部放大器的放大倍率提升成像質量。以后相繼出現(xiàn)了NEW STRUCTURE CCD、EXVIEW HAD CCD、四色濾光技術(專為SONY F828所應用)。而富士數(shù)碼相機則采用了超級CCD(Super CCD)、Super CCD SR。對于CMOS來說,具有便于大規(guī)模生產(chǎn),且速度快、成本較低,將是數(shù)字相機關鍵器件的發(fā)展方向。

目前,在CANON等公司的不斷努力下,新的CMOS器件不斷推陳出新,高動態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn),這一技術消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要,使之接近了CCD的成像質量。

另外由于CMOS先天的可塑性,可以做出高像素的大型CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。作為數(shù)碼相機的核心部件,CMOS感光器以已經(jīng)有逐漸取代CCD感光器的趨勢,并有希望在不久的將來成為主流的感光器。

影像感光器件因素對于數(shù)碼相機來說,影像感光器件成像的因素主要有兩個方面:一是感光器件的面積;二是感光器件的色彩深度。感光器件面積越大,成像較大,相同條件下,能記錄更多的圖像細節(jié),各像素間的干擾也小,成像質量越好。但隨著數(shù)碼相機向時尚小巧化的方向發(fā)展,感光器件的面積也只能是越來越小。

除了面積之外,感光器件還有一個重要指標,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多少位的二進制數(shù)字來記錄三種原色。非專業(yè)型數(shù)碼相機的感光器件一般是24位的,高檔點的采樣時是30位,而記錄時仍然是24位,專業(yè)型數(shù)碼相機的成像器件至少是36位的,據(jù)說已經(jīng)有了48位的CCD。

對于24位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級,每一種原色用一個8位的二進制數(shù)字來表示,最多能記錄的色彩是256x256x256約16,77萬種。對于36位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^12=4096級,每一種原色用一個12位的二進制數(shù)字來表示,最多能記錄的色彩是4096x4096x4096約68.7億種。舉例來說,如果某一被攝體,最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍,用使用24位感光器件的數(shù)碼相機來拍攝的話,如果按低光部位曝光,則凡是亮度高于256備的部位,均曝光過度,層次損失,形成亮斑,如果按高光部位來曝光,則某一亮度以下的部位全部曝光不足,如果用使用了36位感光器件的專業(yè)數(shù)碼相機,就不會有這樣的問題。

1.6.9 閃光燈

閃光燈的英文學名為Flash Light。閃光燈也是加強曝光量的方式之一,尤其在昏暗的地方,打閃光燈有助于讓景物更明亮。使用閃光燈也會出現(xiàn)弊端,例如在拍人物時,閃光燈的光線可能會在眼睛的瞳孔發(fā)生殘留的現(xiàn)象,進而發(fā)生「紅眼」的情形,因此許多相機商都將"消除紅眼"這項功能加入設計,在閃光燈開啟前先打出微弱光讓瞳孔適應,然后再執(zhí)行真正的閃光,避免紅眼發(fā)生。中低檔數(shù)碼相機一般都具備三種閃光燈模式,即自動閃光、消除紅眼與關閉閃光燈。再高級一點的產(chǎn)品還提供“強制閃光”,甚至“慢速閃光”功能。

1.6.10 變焦

變焦分兩種,一種是數(shù)字變焦;一種是光學變焦。作用與手機上,多數(shù)都采用數(shù)碼變焦。

1.6.11 數(shù)字變焦

數(shù)字變焦也稱為數(shù)碼變焦,英文名稱為Digital Zoom,數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機內的處理器,把圖片內的每個象素面積增大,從而達到放大目的。這種手法如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大,不過程序在數(shù)碼相機內進行,把原來CCD影像感應器上的一部份像素使用"插值"處理手段做放大,將CCD影像感應器上的像素用插值算法將畫面放大到整個畫面。

與光學變焦不同,數(shù)碼變焦是在感光器件垂直方向向上的變化,而給人以變焦效果的。在感光器件上的面積越小,那么視覺上就會讓用戶只看見景物的局部。但是由于焦距沒有變化,所以,圖像質量是相對于正常情況下較差。通過數(shù)碼變焦,拍攝的景物放大了,但它的清晰度會有一定程度的下降,所以數(shù)碼變焦并沒有太大的實際意義。不過索尼獨創(chuàng) “智能數(shù)碼變焦”,據(jù)說該先進技術,可以使圖像在數(shù)碼變焦之后仍然保持一定的清晰度。

1.6.12 光學變焦

光學變焦英文名稱為Optical Zoom,數(shù)碼相機依靠光學鏡頭結構來實現(xiàn)變焦。數(shù)碼相機的光學變焦方式與傳統(tǒng)35mm相機差不多,就是通過鏡片移動來放大與縮小需要拍攝的景物,光學變焦倍數(shù)越大,能拍攝的景物就越遠。光學變焦是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當成像面在水平方向運動的時候,如下圖,視覺和焦距就會發(fā)生變化,更遠的景物變得更清晰,讓人感覺像物體遞進的感覺。

顯而易見,要改變視角必然有兩種辦法,一種是改變鏡頭的焦距。用攝影的話來說,這就是光學變焦。通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對位置來改變鏡頭的焦距。另一種就是改變成像面的大小,即成像面的對角線長短在目前的數(shù)碼攝影中,這就叫做數(shù)碼變焦。

實際上數(shù)碼變焦并沒有改變鏡頭的焦距,只是通過改變成像面對角線的角度來改變視角,從而產(chǎn)生了“相當于”鏡頭焦距變化的效果。如今的數(shù)碼相機的光學變焦倍數(shù)大多在2倍-5倍之間,即可把10米以外的物體拉近至5-3米近;也有一些數(shù)碼相機擁有10倍的光學變焦效果。

家用攝錄機的光學變焦倍數(shù)在10倍~22倍,能比較清楚的拍到70米外的東西。使用增倍鏡能夠增大攝錄機的光學變焦倍數(shù)。如果光學變焦倍數(shù)不夠,我們可以在鏡頭前加一增倍鏡,其計算方法是這樣的,一個2倍的增距鏡,套在一個原來有4倍光學變焦的數(shù)碼相機上,那么這臺數(shù)碼相機的光學變焦倍數(shù)由原來的1倍、2倍、3倍、4倍變?yōu)?倍、4倍、6倍和8倍,即以增距鏡的倍數(shù)和光學變焦倍數(shù)相乘所得。

1.6.13 連拍

連拍功能英文學名為continuous shooting,是通過節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時間來捕捉攝影時機。連拍模式通過將數(shù)據(jù)裝入數(shù)碼相機內部的高速存儲器(高速緩存),而不是向存儲卡傳輸數(shù)據(jù),可以在短時間內連續(xù)拍攝多張照片。由于數(shù)碼相機拍攝要經(jīng)過光電轉換,a/d轉換及媒體記錄等過程,其中無論轉換還是記錄都需要花費時間,特別是記錄花費時間較多。

因此,所有數(shù)碼相機的連拍速度都不很快。連拍一般以幀為計算單位,好像電影膠卷一樣,每一幀代表一個畫面,每秒能捕捉的幀數(shù)越多,連拍功能越快。

目前,數(shù)碼相機中最快的連拍速度為7幀/秒,而且連拍3秒鐘后必須再過幾秒才能繼續(xù)拍攝。當然,連拍速度對于攝影記者和體育攝影受好者是必須注意的指標,而普通攝影場合可以不必考慮。

一般情況下,連拍捕捉的照片,分辨率和質量都會有所減少。有些數(shù)碼相機在連拍功能上可以選擇,拍攝分辨率較小的照片,連拍速度可以加快,反之,分辨率 大的照片的連拍速度會相對減緩。通過連續(xù)快拍模式,只須輕按按鈕,即可連續(xù)拍攝,將連續(xù)動作生動地記錄下來。

1.6.14 自動白平衡

白平衡英文名稱為White Balance。物體顏色會因投射光線顏色產(chǎn)生改變,在不同光線的場合下拍攝出的照片會有不同的色溫。例如以鎢絲燈(電燈泡)照明的環(huán)境拍出的照片可能偏黃,一般來說,CCD沒有辦法像人眼一樣會自動修正光線的改變。白平衡就是無論環(huán)境光線如何,讓數(shù)碼相機默認“白色”,就是讓他能認出白色,而平衡其他顏色在有色光線下的色調。

顏色實質上就是對光線的解釋,在正常光線下看起來是白顏色的東西在較暗的光線下看起來可能就不是白色,還有熒光燈下的"白"也是"非白"。對于這一切如果能調整白平衡,則在所得到的照片中就能正確地以"白"為基色來還原其他顏色。現(xiàn)在大多數(shù)的商用級數(shù)碼相機均提供白平衡調節(jié)功能。正如前面提到的白平衡與周圍光線密切相關,因而,啟動白平衡功能時閃光燈的使用就要受到限制,否則環(huán)境光的變化會使得白平衡失效或干擾正常的白平衡。

1.6.15 視頻拍攝

短片拍攝功能即數(shù)碼相機具備拍攝視頻文件的功能。有別于DV(數(shù)碼攝像機),數(shù)碼相機只可以把視頻文件存放在記憶卡里面,由于記憶體的空間有限,所以視頻文件的質量跟大小都比較差。使用移動電話所拍攝的視頻,一般是采用128×96與176×144大小兩種分辨率,根據(jù)手機內存而定,相對來說支持擴展存儲的手機拍攝視頻時間也長。

2手機攝像頭分析

2.1攝像頭原理簡析

OmniVision 技術有限公司是世界上為大批量影像市場提供單芯片攝像機解決方案的主要供應商。其獨有的 CameraChips TM 技術,OmniVision集成影像采集和處理功能于單一芯片中,只需一個鏡頭即可提供一個完整的影像解決方案。不同于其它多芯片影像傳感器解決方案,OmniVision 的 CameraChips TM 不需要外接處理器即可以輸出高質量的靜態(tài)圖片和視頻圖像。從而得到功耗更低、體積更小、外圍功能更強、比競爭對手價格更低的解決方案。我們的知識產(chǎn)權包括提高靈敏度、擴展動態(tài)范圍、提高影像分辨率、顯著減少噪聲的獨有技術。減少噪聲進一步提高了靈敏度,又擴展了OmniVision CameraChips TM 可以應用的場合。

SCCB是OmnVision公司開發(fā)的一種雙向三線的同步串行總線,引線接口有使能線SCCB_E,是串行時鐘信號總線SIO_C,串行數(shù)據(jù)信號總線SIO_D。SCCB控制總線功能的實現(xiàn)完全是依靠SCCE、SIO_C、SIO_D三條總線上電平的狀態(tài)以及三者之間的相互配合實現(xiàn)的。

控制總線規(guī)定的條件如下:當SCCE有高電平變到低電平時,數(shù)據(jù)傳輸開始。當SCCE有低電平轉化為高電平時,數(shù)據(jù)傳輸結束。為了避免傳送無用的信息位,分別在傳輸開始之前、傳輸結束之后將SIO_D設置為高電平。在數(shù)據(jù)傳輸期間,SCCE始終保持低電平,SIO_D上數(shù)據(jù)的傳輸受SIO_C的控制。當SIO_C為低電平時,SIO_D上數(shù)據(jù)有效,SIO_D為穩(wěn)定數(shù)據(jù)狀態(tài),SIO_C每出現(xiàn)一正脈沖,將傳送一位數(shù)據(jù)。

SCCB_E低電平有效,如果將其接地,那么SIO_C,SIO_D的工作方式十分類似于I2C總線。與I2C總線一樣,在SCCB總線中主設備發(fā)送一個字節(jié)后,從設備需要將數(shù)據(jù)線SIO_D拉低作為應答信號(ACK)返回給主設備,才能表示發(fā)送成功。值得注意的是由于CMOS器件所能承受的灌電流很低,所以接至時鐘線SIO_C、數(shù)據(jù)線SIO_D的上拉電阻阻值應在3~5 kΩ之間,并且對于主設備發(fā)送參數(shù)完畢后,需立即釋放數(shù)據(jù)線SIO_D以保證其處于懸空狀態(tài),即主設備在送完一個字節(jié)后立即執(zhí)行一條指令,使數(shù)據(jù)線SIO_D發(fā)出讀取信號的操作。

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