કેમેરા મોડ્યુલનું મૂળભૂત માળખું અને કાર્ય સિદ્ધાંત

કેમેરા મોડ્યુલની મૂળભૂત રચના

I. કેમેરાનું માળખું અને કાર્ય સિદ્ધાંત

દ્રશ્ય લેન્સ દ્વારા શૂટ કરવામાં આવે છે, જનરેટ કરેલી ઓપ્ટિકલ ઇમેજ સેન્સર પર પ્રક્ષેપિત થાય છે, અને પછી ઓપ્ટિકલ ઇમેજ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ઝન દ્વારા ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત થાય છે.ડીએસપી દ્વારા ડીજીટલ સિગ્નલ પર પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે અને પછી કોમ્પ્યુટરને પ્રોસેસીંગ માટે મોકલવામાં આવે છે અને અંતે ફોન સ્ક્રીન પર જોઈ શકાય તેવી ઈમેજમાં રૂપાંતરિત થાય છે.

ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ (DSP) ચિપનું કાર્ય: જટિલ ગાણિતિક અલ્ગોરિધમ્સની શ્રેણી દ્વારા ડિજિટલ ઇમેજ સિગ્નલ પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરો, અને યુએસબી અને અન્ય ઇન્ટરફેસ દ્વારા પ્રોસેસ્ડ સિગ્નલોને PC અને અન્ય ઉપકરણોમાં સ્થાનાંતરિત કરો.ડીએસપી માળખું ફ્રેમ:
1, ISP (ઇમેજ સિગ્નલ પ્રોસેસર)
1. ISP (ઇમેજ સિગ્નલ પ્રોસેસર)
2, JPEG એન્કોડર
2. JPEG એન્કોડર
3, USB ઉપકરણ નિયંત્રક
3. USB ઉપકરણ નિયંત્રક

બે પ્રકારના સામાન્ય કેમેરા સેન્સર છે,

એક છે CCD (Chagre Couled Device) સેન્સર, એટલે કે ચાર્જ કપલ્ડ ડિવાઇસ.
અન્ય છે CMOS (પૂરક મેટલ-ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર) સેન્સર, એટલે કે પૂરક મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર.
CCDનો ફાયદો સારી ઇમેજિંગ ગુણવત્તામાં રહેલો છે, પરંતુ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા જટિલ છે, ખર્ચ વધુ છે અને પાવર વપરાશ વધુ છે.સમાન રીઝોલ્યુશન પર, CMOS CCD કરતાં સસ્તું છે, પરંતુ છબી ગુણવત્તા CCD કરતાં ઓછી છે.CCD ની સરખામણીમાં, CMOS ઇમેજ સેન્સરનો પાવર વપરાશ ઓછો છે.આ ઉપરાંત, પ્રોસેસ ટેક્નોલોજીની પ્રગતિ સાથે, CMOSની ઇમેજ ગુણવત્તામાં પણ સતત સુધારો કરવામાં આવ્યો છે.તેથી, બજારમાં હાલના મોબાઇલ ફોન કેમેરા તમામ CMOS સેન્સર્સનો ઉપયોગ કરે છે.

મોબાઇલ ફોન કેમેરાની સરળ રચના
લેન્સ: પ્રકાશ ભેગો કરો અને દ્રશ્યને ઇમેજિંગ માધ્યમની સપાટી પર પ્રોજેક્ટ કરો.
ઇમેજ સેન્સર: ઇમેજિંગ માધ્યમ, જે લેન્સ દ્વારા પ્રક્ષેપિત ઇમેજ (લાઇટ સિગ્નલ) ને વિદ્યુત સિગ્નલમાં ફેરવે છે.
મોટર: લેન્સની હિલચાલને ચલાવે છે, જેથી લેન્સ ઇમેજિંગ માધ્યમની સપાટી પર સ્પષ્ટ ઇમેજ પ્રોજેક્ટ કરે છે.
રંગ ફિલ્ટર: માનવ આંખ દ્વારા જોવામાં આવેલું દ્રશ્ય દૃશ્યમાન પ્રકાશ બેન્ડમાં છે, અને છબી સેન્સર માનવ આંખ કરતાં વધુ પ્રકાશ બેન્ડને ઓળખી શકે છે.તેથી, વધારાની લાઇટ બેન્ડને ફિલ્ટર કરવા માટે કલર ફિલ્ટર ઉમેરવામાં આવે છે, જેથી ઇમેજ સેન્સર આંખો દ્વારા જોયેલા વાસ્તવિક દ્રશ્યોને કેપ્ચર કરી શકે.
મોટર ડ્રાઇવ ચિપ: મોટરની હિલચાલને નિયંત્રિત કરવા અને ઓટોફોકસ પ્રાપ્ત કરવા માટે લેન્સ ચલાવવા માટે વપરાય છે.
સર્કિટ બોર્ડ સબસ્ટ્રેટ: ઇમેજ સેન્સરના ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને પાછળના છેડે ટ્રાન્સમિટ કરો.
II.સંબંધિત પરિમાણો અને સંજ્ઞાઓ
1. સામાન્ય ઇમેજ ફોર્મેટ્સ
1.1 RGB ફોર્મેટ:
પરંપરાગત લાલ, લીલો અને વાદળી ફોર્મેટ, જેમ કે RGB565 અને RGB888;16-બીટ ડેટા ફોર્મેટ 5-બીટ R + 6-બીટ G + 5-બીટ B છે. Gમાં એક વધુ બીટ છે કારણ કે માનવ આંખો લીલા પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.
1.2 YUV ફોર્મેટ:
લુમા (વાય) + ક્રોમા (યુવી) ફોર્મેટ.YUV એ પિક્સેલ ફોર્મેટનો સંદર્ભ આપે છે જેમાં લ્યુમિનન્સ પેરામીટર અને ક્રોમિનેન્સ પેરામીટર અલગ-અલગ વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.આ વિભાજનનો ફાયદો એ છે કે તે માત્ર પરસ્પર હસ્તક્ષેપને ટાળે છે, પણ ઇમેજની ગુણવત્તાને વધારે અસર કર્યા વિના ક્રોમા સેમ્પલિંગ રેટને પણ ઘટાડે છે.YUV એ વધુ સામાન્ય શબ્દ છે.તેની ચોક્કસ ગોઠવણી માટે, તેને ઘણા વિશિષ્ટ સ્વરૂપોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.
ક્રોમા (યુવી) રંગના બે પાસાઓને વ્યાખ્યાયિત કરે છે: રંગ અને સંતૃપ્તિ, જે અનુક્રમે CB અને CR દ્વારા રજૂ થાય છે.તેમાંથી, Cr એ RGB ઇનપુટ સિગ્નલના લાલ ભાગ અને RGB સિગ્નલના બ્રાઇટનેસ મૂલ્ય વચ્ચેના તફાવતને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જ્યારે Cb એ RGB ઇનપુટ સિગ્નલના વાદળી ભાગ અને RGB સિગ્નલની તેજ મૂલ્ય વચ્ચેના તફાવતને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
મુખ્ય સેમ્પલિંગ ફોર્મેટ YCbCr 4:2:0, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:1:1 અને YCbCr 4:4:4 છે.
1.3 RAW ડેટા ફોર્મેટ:
RAW ઇમેજ એ કાચો ડેટા છે જેને CMOS અથવા CCD ઇમેજ સેન્સર કેપ્ચર કરેલા પ્રકાશ સ્ત્રોત સિગ્નલને ડિજિટલ સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે.RAW ફાઇલ એ એક ફાઇલ છે જે ડિજિટલ કેમેરા સેન્સરની મૂળ માહિતી અને કેમેરા દ્વારા જનરેટ કરવામાં આવેલ કેટલાક મેટાડેટા (જેમ કે ISO સેટિંગ્સ, શટર સ્પીડ, એપરચર વેલ્યુ, વ્હાઇટ બેલેન્સ વગેરે) રેકોર્ડ કરે છે.RAW એ પ્રક્રિયા વિનાનું અને બિનસંકુચિત ફોર્મેટ છે અને તેને "રો ઇમેજ કોડેડ ડેટા" અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે "ડિજિટલ નેગેટિવ" તરીકે ઓળખી શકાય છે.સેન્સરનો દરેક પિક્સેલ રંગ ફિલ્ટરને અનુરૂપ છે, અને ફિલ્ટર્સ બેયર પેટર્ન અનુસાર વિતરિત કરવામાં આવે છે.દરેક પિક્સેલનો ડેટા સીધો આઉટપુટ છે, એટલે કે RAW RGB ડેટા
રંગ પ્રક્ષેપ પછી કાચો ડેટા (રો RGB) RGB બને છે.

RAW ફોર્મેટ છબી ઉદાહરણ
2. સંબંધિત તકનીકી સૂચકાંકો
2.1 છબી રિઝોલ્યુશન:
SXGA (1280 x1024), 1.3 મેગાપિક્સેલ
XGA (1024 x768), 0.8 મેગાપિક્સેલ
SVGA (800 x600), 0.5 મેગાપિક્સેલ
VGA (640x480), 0.3 મેગાપિક્સેલ (0.35 મેગાપિક્સેલ 648X488 નો સંદર્ભ લો)
CIF(352x288), 0.1 મેગાપિક્સેલ
SIF/QVGA(320x240)
QCIF(176x144)
QSIF/QQVGA(160x120)
2.2 રંગની ઊંડાઈ (રંગ બિટ્સની સંખ્યા):
256 કલર ગ્રે સ્કેલ, 256 પ્રકારના ગ્રે (કાળા અને સફેદ સહિત).
15 અથવા 16-બીટ રંગ (ઉચ્ચ રંગ): 65,536 રંગો.
24-બીટ રંગ (સાચો રંગ): દરેક પ્રાથમિક રંગમાં 256 સ્તરો હોય છે, અને તેમના સંયોજનમાં 256*256*256 રંગો હોય છે.
32-બીટ રંગ: 24-બીટ રંગ ઉપરાંત, વધારાના 8 બિટ્સનો ઉપયોગ ઓવરલેપિંગ લેયર (આલ્ફા ચેનલ) ના ગ્રાફિક ડેટાને સંગ્રહિત કરવા માટે થાય છે.
2.3 ઓપ્ટિકલ ઝૂમ અને ડિજિટલ ઝૂમ:
ઓપ્ટિકલ ઝૂમ: લેન્સને સમાયોજિત કરીને તમે જે ઑબ્જેક્ટને શૂટ કરવા માંગો છો તેમાંથી ઝૂમ ઇન/આઉટ કરો.તે પિક્સેલ્સ અને ઇમેજ ગુણવત્તાને મૂળભૂત રીતે યથાવત રાખે છે, પરંતુ તમે આદર્શ છબી લઈ શકો છો.ડિજિટલ ઝૂમ: વાસ્તવમાં કોઈ ઝૂમ નથી.તે ફક્ત મૂળ ચિત્રમાંથી લે છે અને ઝૂમ ઇન કરે છે. તમે LCD સ્ક્રીન પર જે જુઓ છો તે મોટું થાય છે, પરંતુ ચિત્રની ગુણવત્તામાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો નથી, અને પિક્સેલ્સ તમારા કૅમેરા દ્વારા શૂટ કરી શકે તેવા મહત્તમ પિક્સેલ્સ કરતાં ઓછા છે.ચિત્રની ગુણવત્તા મૂળભૂત રીતે અયોગ્ય છે, પરંતુ તે કેટલીક સગવડ પૂરી પાડી શકે છે.
2.4 ઇમેજ કમ્પ્રેશન પદ્ધતિ:
JPEG/M-JPEG
એચ.261/એચ.263
MPEG
એચ.264
2.5 છબી અવાજ:
તે ઈમેજમાં અવાજ અને દખલગીરીનો સંદર્ભ આપે છે અને ઈમેજમાં નિશ્ચિત રંગના અવાજ તરીકે દેખાય છે.
2.6 ઓટો વ્હાઇટ બેલેન્સ:
સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો: કેમેરા દ્વારા સફેદ વસ્તુઓની પુનઃસંગ્રહ.સંબંધિત ખ્યાલો: રંગ તાપમાન.
2.7 જોવાનો કોણ:
તે માનવ આંખની ઇમેજિંગ જેવો જ સિદ્ધાંત ધરાવે છે, જેને ઇમેજિંગ શ્રેણી તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.
2.8 ઓટો ફોકસ:
ઓટોફોકસને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: એક લેન્સ અને વિષય વચ્ચેના અંતરના આધારે ઓટોફોકસની શ્રેણી છે, અને બીજું ફોકસ ડિટેક્શન ઓટોફોકસ છે ફોકસિંગ સ્ક્રીન (શાર્પનેસ અલ્ગોરિધમ) પર સ્પષ્ટ ઇમેજિંગ પર આધારિત છે.
નોંધ: ઝૂમિંગ એ દૂરની વસ્તુઓને નજીક લાવવા માટે છે.ફોકસ ઇમેજને સ્પષ્ટ બનાવવા પર છે.
2.9 ઓટો એક્સપોઝર અને ગામા:
તે છિદ્ર અને શટરનું સંયોજન છે.બાકોરું, શટર ઝડપ, ISO.ગામા એ માનવ આંખની તેજ માટે પ્રતિભાવ વળાંક છે.
III.અન્ય કેમેરા માળખું