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手机摄像头Camera专题介绍
传 感 器 芯 片 内 部 结 构 原 理 图
但,CMOS具有便于大规模生产,且速度快、成本较低、体积小、功耗低,对 于手机这样的产品来说,CMOS是更好的选择,成像方面,CMOS和CCD的差 距也越来越小
ISP: Image Signal Processing图像信号处理。主要作用是对前端图像传 感器输出的信号做后期处理,主要功能有线性纠正、噪声去除、坏点 去除、内插、白平衡、自动曝光控制等,依赖于ISP才能在不同的光学 条件下都能较好的还原现场细节,ISP技术在很大程度上决定了摄像机 的成像质量。 彩色相机工作原理(以CCD传感器为例): 电荷耦合器件(CCD)原理简单。我们可以把它想象成一个没有盖子 的记忆芯片。撞击记忆单元的光子在这些单元中产生电子(光电效 应),因此光子的数目与电子的数目互成比例(光的明暗)。然而光 子的波长(颜色)并没有被转换为电子。换言之,CCD 裸芯片实际上 没有把色彩信息转换为任何形式的电信号。拍摄出来的照片是黑白的!
光圈的数值越小,光圈孔径越大,景深越浅,背景虚化越明显
200mm焦距拍人像很给力,主体清晰突 出,背景虚化。
焦距数值越大,镜头焦距越长,越能拍 摄较远的物体,景深越浅。但光圈大小 对景深和虚化的影响作用较大。
HDR:High-Dynamic Range高动态范围。相机自动在欠爆、正常曝光和过曝下拍照, 然后会将这些照片合成一张。通过HDR合成后,可以提升照片暗部和亮部的细节表现。
标准镜头:以适用于35毫米单镜头反光照相机的交换镜头为例(36*24mm感 光元件),标准镜头通常是指焦距在40至55毫米之间的摄影镜头,它是所有 镜头中最基本的一种摄影镜头。 标准镜头给人以记实性的视觉效果画面, 所以在实际的拍摄中,它的使用频率是较高的。但是,从另一方面看,由于 标准镜头的画面效果与人眼视觉效果十分相似,故用标准镜头拍摄的画面效 果又是十分普通的,甚至可以说是十分“平淡”的,它很难获得广角镜头或 远摄镜头那种渲染画面的戏剧性效果。但是,标准镜头所表现的视觉效果有 一种自然的亲近感,用标准镜头拍摄时与被摄物的距离也较适中,在诸如普 通风景、普通人像、抓拍等摄影场合使用较多,最常见的纪念照,更是多用 标准镜头来拍摄。另外,标准镜头还是一种成像质量上佳的镜头,它对于被 摄体细节的表现非常的有效。
手机摄像头焦距多少?5mm左右。属于什么镜头?超短广角?
光圈: 对于已经制造好的镜头,我们不可能随意改变镜头的直径,但是我们可以通过在镜 头内部加入多边形或者圆型,并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量,这 个装置就叫做光圈。
快门:
快门就是用控制时间长短来调节光线进入相机感光元件的装置,与光圈相反,快 门与镜头无关,只和相机本身有关,所以也称相机快门。快门速度通过秒或几分 之一秒来表示时间的长短。 1、1/2、1/4、1/8、1/15、1/30、1/60、1/125、 1/250、1/500、和1/1000秒
曝光相关参数:光圈、快门时间、ISO、闪光灯。----提升拍照的艺术感。
敏感底片相同的成像效果。感光越敏感,数值越大。除了缩短曝光时间之外,另外在画质 上也会有影响。低感光度时的画质较为细腻,色彩也较为忠实。高感光度时则会出现噪声 及颗粒的问题。
ISO:衡量底片对于光的灵敏程度。对于较不敏感的底片,需要曝光更长的时间以达到跟较
MIPI接口: 随着手机摄像头像素越来越高,同时要求高的传输速度,传统的并口传输越来越受 到挑战。提高并口传输的输出时钟是一个办法,但会导致系统的EMC设计变得越来困 难;增加传输线的位数也是一种方法,但是这又不符合小型化的趋势。采用MIPI接口 的模组,相较于并口具有速度快,传输数据量大,功耗低,抗干扰好的优点。 高速模式下,每个通道可以传送500M-1000Mbps。 由于MIPI是采用差分信号传输的,所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进 行严格的设计,且需要实现差分阻抗的匹配,MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80125欧姆。
广角镜头:焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头。 广角镜头的基本特点是:镜头视角大,视野宽阔。具有将距离感夸张化, 对焦范围广等拍摄特点。使用广角时可将眼前的物体放得更大,将远处的 物体缩得更小,四周的图像容易失真也是它的一大特点。广泛用于大场面风 摄影作品的拍摄,能增加摄影画面的空间纵深感。
长焦镜头:“大炮筒”,焦距长,看得远。长焦距镜头通常分为三级, 135mm以下称中焦距,中焦距镜头经常用来拍摄人像。135-500mm称长 焦距。500mm以上的称为超长焦距适用于拍摄远处的景物。如球场上的特 写以及野生动物的拍摄,因无法靠近被摄物,超长焦距镜头就大有用武之 地。
光圈的数 值越小, 光圈孔径 越大,进 光量越多, 画面也就 越明亮;
快门速度越快,越能抓拍瞬间,表现瞬间美。
Байду номын сангаас
光圈、快门、ISO应该配合使用,共同控制曝光量。
介绍一个摄影名词:景深指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取
得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。在聚焦完成后,在焦点前后 的范围内都能形成清晰的像,这一前一后的距离范围,便叫做景深。背景虚化就 是使景深变浅,使焦点聚集在主题上。光圈大小、焦距长短会影响景深效果。
左图为0.6秒 的慢速快门 拍摄,可将 夜幕下的车 灯拉成线状, 不过慢速快 门一般最好 有三角架, 或者可以找 到支撑的地 方,否则该 清楚的地方 也会模糊
传感器:即感光元件CCD或CMOS。 CCD就像传统相机的底片一样的感光系统,是感应光线的电路装置,你可以将它想 象成一颗颗微小的感应粒子,铺满在光学镜头后方,当光线与图像从镜头透过、投 射到CCD表面产生电流,将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越 多、单一像素尺寸越大,收集到的图像就会越清晰。 CMOS则是金属氧化物半导体组件,它和CCD一样负责将光线转变成电荷。只是工艺 不同。目前手机摄像头几乎全部使用CMOS传感器。
Camera专题介绍
目
录
●典型结构和工作原理 ●摄像头参数与成像效果
●典型结构工作原理
模组拆解:
镜头:
理论上,镜头可以只由一个镜片组成,但由于光学原因,单个镜片的 成像不可避免的存在色差、球差、彗差、像散等等一些列像差问题,尤其 在边缘部分,成像很差。多个镜片的组合可以在一定程度上校正像差。 其次,如果镜头变焦需要多个镜片改变间距来实现 。而且变焦后,像 差会发生变化,因而变焦镜头普遍需要更多镜片才能完成变焦和不同焦距 的像差校正。 再次,很多镜头的对焦也是通过镜片位置改变实现的。 一般手机摄像头是通过电机控制镜头整体前后移动来改变焦距。 亲拆某手机镜头从里到外:1薄平面+1凹凸不规则曲面+1规则曲面+1规 则曲面,共4片。
理想方案:使用三棱镜分离出红绿蓝三基色,分别通过3片CCD 获取这3种颜色的各自明暗程度,而后对应相加混合即可。---昂 贵复杂。
绝大多数相机的方案:拜尔滤光片(马赛克滤波片)+单CCD+算法插值(ISP运算)。 拜尔滤光片使每个像素只能产生红、绿或蓝三色当中一种颜色的值。但是在输出时, 由相机处理单元执行空间色彩插值法,使每个像素均包含三基色的成分。
TKS!
快门的作用: 1、最最常见的作用:控制进光量。
用速度控制进光量,以达到正确曝光。通常快门与光圈相配合,光圈加大一档 (即光圈数值变小),则快门相应变快一档(即快门数值变大)。
2、最有力的作用:凝固速度 用较快的快门速度(即快门数值大),可以将运动中的物体清晰地瞬间凝固住, 比如正在比赛中的运动员、比如漫天的飞雪、比如正在飞扬起的水珠。
●摄像头参数与成像效果
色彩相关参数:像素、色彩深度、白平衡 色彩深度:也即彩色位度,数码相机的彩色深度指标反映了数码相机能正确记录的 色调有多少,色彩位数值越高,就越有可能真实地还原亮部及暗部的细节。具体一点, 就是传感器内部AD转换器的位数乘以3倍。只要达到24位,即可以生成真彩色的图象。
白平衡是描述图像中白色精确度的一项指标,涉及色彩还原和色调处理的一系列问题。 如白炽灯下,拍出图像的色彩就会明显偏黄,但长时间在白炽灯下的人眼却认为房间 内的色彩是正常的。这就是白平衡出了问题。可以通过摄像头能否正确识别反映来判 断。