手机拍摄功能详解 Camera模组.pdf

手机拍摄功能详解 Camera 模组 手机拍摄功能详解 拍摄功能硬件一 Camera 模组 大家都知道，手机背面的那 个小小的孔，就叫摄像头。这个小孔幽幽的泛着光泽，深邃又迷人，如同一个含苞待放的 小萝莉一样，这个小萝莉还是个傲娇娘，像零之使魔的 614 一样惹人怜爱，而且在小萝莉 身体里面，不对，是在小孔的里面，还有层膜…..哦，这是镀膜。 看了上面一段大家别惊 慌，我不是猥琐的宅男，我也有女朋友的……她叫姐崎宁宁……囧! 回到正题来吧。虽然 Camera 的构成大家都知道很简单，就是镜头+感光芯片而已。不过大家也都知道光学成像 是一门非常深奥且尖端的科学，这其中消费者可以拿来讨论的话题非常之多。我们现在就 来谈谈摄像头，从 camera 的构成开始。 最概念性的结构框图，就是镜头+图像传感器+DSP。如果图像传感器类型是CCD，那么 在图像传感器采光后还需要一个 A/D 转换的过程。 下面具体介绍。Camera 结构一 图像传感器(Sensor) 一 感光二极管阵列 图像传感器 (image sensor)，这个大家都耳熟能详了，目前买个相机或手机，一般都会标注 sensor 的 参数，人们也都知道了，sensor 是相机中最重要的器件之一，没错，是之一，不是唯一。 的作用通俗点讲就等效于胶片相机的底片。两者的作用都是保存曝光时间内的光线数 据，这些原始数据就含有基色/亮度等成像的全部要素。 区别在于胶片要在暗房里面慢慢 用光显影液和定影液冲洗出影像，而 sensor 要经过数字信号处理和数据转换才能成为通用 的影像格式。 大家也知道，Sensor 的类型，按照工作原理可分为两类CCD 和 CMOS。 电荷耦合元件 互补型金属氧化物半导体 这两个名字非常拗口，咱们略过，来说说他们的工作原理吧。 其实我觉得，我们能记住这些专业名词的，还是要记住。如果连名字都记不住，就去研究 原理的话，总觉得好像有什么奇怪的怨念混进来了。这就好比你看上个姑娘，追的死去活 来，终于追到手了，然后海誓山盟，各种美好，结果到领证登记时，登记员问你：未婚妻 名字？你才拍脑袋：我艹我老婆叫什么来着…? 对！就是这种感觉。 首先要说明，图像 sensor 既然要保存光线，首先要做的就是能感应光线，即不同的光 线照射到材料上，可以输出不同的信号电平。 CCD 和 CMOS 就是对应两种感光二级管的类 型。以此带入后，大家都将这两种感光二极管所构成的 sensor，简称为 CCD 和 CMOS。 下 面是 CCD 和 CMOS 的感光二极管排列，看图也能看出来，因为感光二极管的构造不同，所以 CCD 和 CMOS 的感光阵列结构也不同。CCD 的阵列，是在一根总线后加A/D 转换，而 CMOS 在 每个感光二极管旁都加入了 A/D 转换（红色的二极管标注）。 大家把视线焦点聚集在阵列图的总线上，CMOS 结构的阵列有水平和竖直两条传输总线， 而 CCD 只有水平或者竖直一条传输总线。 那么大家就有疑问了，CMOS 有两条总线，可以 以坐标方式直接读取总线的电平来保存每个像素的电平值，而CCD 只有一条总线，怎么输 出数据呢？ 很简单，大学学过数电吧，CCD 传出数据就是在时钟信号同步下，一步一步的 移位读出对应二极管的电平值。 这也就带出 CCD 和 CMOS 采集信息的不同点了。 CMOS 是 主动式输出采集的数据信息，CCD 是在同步电路控制下被动式的输出采集的数据。 至此， CCD 和 CMOS 的大多数特性就可以解释了。 第一， CCD 保存图像速度慢，不适合快速连拍。 你瞧，CCD 传感器需在同步时钟的控 制下以行为单位一位一位的输出信息，速度当然慢，不慢不舒服斯基。 第二， CMOS 保存图像速度快，适合快速连拍。你瞧，CMOS 阵列有坐标嘛，传感器采 集光信号的同时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，速度当然比 CMOS 快， 不快不舒服斯基。 第三， CCD 耗电大。本来 CCD 感光二极管工作就需要多个源极，所需要施加源极的电 平很高 (见图)，加上 CCD 的阵列要在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取，所以需 要时钟控制电源和三组电源供电，耗电当然大了。不大不舒服斯基。 第四， CMOS 耗电小。CMOS 传感器经光电转换后直接产生电流或电压信号，信号读取 十分简单，而且感光二极管所需的电压，直接由晶体放大输出，所以需要施加在源极的电 平很小（见图）。不小不舒服斯基。另外，大家还记得上