카메라 모듈의 기본구조 및 동작원리

카메라 모듈의 기본 구조

I. 카메라 구조 및 작동원리

렌즈를 통해 장면을 촬영하고 생성된 광학 이미지를 센서에 투사한 다음 광학 이미지를 전기 신호로 변환하고 이를 아날로그 디지털 변환을 통해 디지털 신호로 변환합니다.디지털 신호는 DSP에 의해 처리된 다음 처리를 위해 컴퓨터로 전송되고 최종적으로 전화 화면에서 볼 수 있는 이미지로 변환됩니다.

디지털 신호 처리(DSP) 칩의 기능: 일련의 복잡한 수학적 알고리즘을 통해 디지털 이미지 신호 매개변수를 최적화하고 처리된 신호를 USB 및 기타 인터페이스를 통해 PC 및 기타 장치로 전송합니다.DSP 구조 프레임:
1、 ISP(이미지 신호 처리기)
1. ISP(이미지 신호 프로세서)
2、JPEG 인코더
2. JPEG 인코더
3、 USB 장치 컨트롤러
3. USB 장치 컨트롤러

일반적인 카메라 센서에는 두 가지 유형이 있습니다.

하나는 CCD(Chagre Couled Device) 센서, 즉 전하 결합 소자입니다.
다른 하나는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 센서, 즉 상보형 금속 산화물 반도체입니다.
CCD의 장점은 좋은 영상 품질에 있지만 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 들고 전력 소비가 높습니다.동일한 해상도에서 CMOS는 CCD보다 저렴하지만 이미지 품질은 CCD보다 낮습니다.CCD에 비해 CMOS 이미지 센서는 전력 소모가 적습니다.또한 공정 기술의 발전으로 CMOS의 이미지 품질도 지속적으로 향상되었습니다.따라서 현재 시장에 나와 있는 휴대폰 카메라는 모두 CMOS 센서를 사용합니다.

휴대폰 카메라의 간단한 구조
렌즈: 빛을 모아 이미징 매체 표면에 장면을 투사합니다.
이미지 센서: 렌즈에 의해 표면에 투사된 이미지(광 신호)를 전기 신호로 변환하는 이미징 매체.
모터: 렌즈가 이미징 매체 표면에 선명한 이미지를 투사하도록 렌즈의 움직임을 구동합니다.
컬러 필터: 사람의 눈에 보이는 장면은 가시광선 대역에 속하며, 이미지 센서는 사람의 눈보다 빛 대역을 더 잘 인식할 수 있습니다.따라서 이미지 센서가 눈으로 본 실제 장면을 캡처할 수 있도록 컬러 필터를 추가하여 과도한 광 대역을 걸러냅니다.
모터 드라이브 칩: 모터의 움직임을 제어하고 자동 초점을 달성하기 위해 렌즈를 구동하는 데 사용됩니다.
회로 기판 기판: 이미지 센서의 전기 신호를 백엔드로 전달합니다.
II.관련 매개변수 및 명사
1. 일반적인 이미지 형식
1.1 RGB 형식:
RGB565 및 RGB888과 같은 전통적인 빨강, 녹색 및 파랑 형식;16비트 데이터 형식은 5비트 R + 6비트 G + 5비트 B입니다. G는 인간의 눈이 녹색에 더 민감하기 때문에 1비트가 더 있습니다.
1.2 YUV 형식:
루마(Y) + 크로마(UV) 형식.YUV는 휘도 매개변수와 색차 매개변수가 별도로 표현되는 픽셀 형식을 의미합니다.이 분리의 장점은 상호 간섭을 피할 뿐만 아니라 이미지 품질에 큰 영향을 미치지 않으면서 채도 샘플링 속도를 줄이는 것입니다.YUV는 보다 일반적인 용어입니다.특정 배열을 위해 많은 특정 형식으로 나눌 수 있습니다.
채도(UV)는 색상의 두 가지 측면인 색조와 채도를 정의하며 각각 CB와 CR로 표시됩니다.그 중 Cr은 RGB 입력 신호의 적색 부분과 RGB 신호의 밝기 값의 차이를 반영하고, Cb는 RGB 입력 신호의 청색 부분과 RGB 신호의 밝기 값의 차이를 반영한다.
주요 샘플링 형식은 YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 및 YCbCr 4:4:4입니다.
1.3 RAW 데이터 형식:
RAW 이미지는 CMOS 또는 CCD 이미지 센서가 캡처한 광원 신호를 디지털 신호로 변환한 원시 데이터입니다.RAW 파일은 디지털 카메라 센서의 원본 정보와 카메라에서 생성된 일부 메타데이터(예: ISO 설정, 셔터 속도, 조리개 값, 화이트 밸런스 등)가 기록된 파일입니다.RAW는 가공 및 압축되지 않은 형식이며 "원시 이미지 코딩 데이터" 또는 보다 생생하게 "디지털 네거티브"라고 하는 개념으로 정의할 수 있습니다.센서의 각 픽셀은 컬러 필터에 해당하며 필터는 Bayer 패턴에 따라 분포됩니다.각 픽셀의 데이터, 즉 RAW RGB 데이터가 직접 출력됩니다.
원시 데이터(Raw RGB)는 색상 보간 후 RGB가 됩니다.

RAW 형식 이미지 예
2. 관련 기술 지표
2.1 이미지 해상도:
SXGA(1280 x1024), 130만 화소
XGA(1024 x768), 0.8메가픽셀
SVGA(800 x600), 0.5메가픽셀
VGA(640x480), 0.3메가픽셀(0.35메가픽셀은 648X488 참조)
CIF(352x288), 0.1메가픽셀
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 색 심도(색 비트 수):
256 컬러 그레이 스케일, 256 종류의 그레이(흑백 포함).
15비트 또는 16비트 컬러(하이 컬러): 65,536색.
24비트 색상(트루 컬러): 각 기본 색상의 레벨은 256이며 이들의 조합은 256*256*256 색상입니다.
32비트 색상: 24비트 색상 외에 여분의 8비트는 겹치는 레이어(알파 채널)의 그래픽 데이터를 저장하는 데 사용됩니다.
2.3 광학 줌 및 디지털 줌:
광학 줌: 렌즈를 조정하여 촬영하려는 피사체를 확대/축소합니다.픽셀과 이미지 품질은 기본적으로 변경되지 않지만 이상적인 이미지를 촬영할 수 있습니다.디지털 줌: 실제로는 줌이 없습니다.그냥 원본 사진에서 찍어 확대한 것입니다. LCD 화면에 보이는 것은 확대되지만 화질은 크게 개선되지 않고, 픽셀은 카메라가 촬영할 수 있는 최대 픽셀보다 낮습니다.화질은 기본적으로 가치가 없지만 약간의 편의를 제공할 수 있습니다.
2.4 이미지 압축 방법:
JPEG/M-JPEG
H.261/H.263
MPEG
H.264
2.5 이미지 노이즈:
이미지의 노이즈 및 간섭을 말하며 이미지에서 고정 색상 노이즈로 나타납니다.
2.6 자동 화이트 밸런스:
간단히 말해서 카메라로 흰색 물체를 복원하는 것입니다.관련 개념: 색온도.
2.7 시야각:
그것은 이미징 범위라고도 알려진 인간의 눈의 이미징과 동일한 원리를 가지고 있습니다.
2.8 자동 초점:
자동 초점은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 렌즈와 피사체 사이의 거리를 기반으로 한 범위 자동 초점이고 다른 하나는 포커싱 화면의 명확한 이미지를 기반으로 하는 초점 감지 자동 초점(선명도 알고리즘)입니다.
참고: 확대/축소는 멀리 있는 물체를 더 가깝게 만드는 것입니다.초점은 이미지를 선명하게 만드는 것입니다.
2.9 자동 노출 및 감마:
조리개와 셔터의 조합입니다.조리개, 셔터 속도, ISO.감마는 밝기에 대한 육안의 반응 곡선입니다.
III.기타 카메라 구조