Verständnis für die Grundkenntnisse der Kamera (1)

1Einführung
Die Hardware-Schicht der Kamera, als die untere Schicht des gesamten Rahmens, empfängt die realen Licht- und Schatten-Effekte aus der Objektivwelt durch das Hardware-Modul,Konvertiert sie in digitale Signale, die dem Computer bekannt sind., und bietet kontinuierlich stabile und bildgebende Effekte nach einem bestimmten Datenformat.Man kann sagen, dass ein ausgezeichnetes Hardware-Fundament ist wie die Grundlage für die gesamte Kamera-RahmenEin guter Grundstein macht es möglich, einen Wolkenkratzer zu bauen.

2Grundlegende Hardware-Struktur
Die heutigen Hardwaresysteme der Kameras sind kompliziert, aber wenn man sorgfältig studiert, wird man feststellen, daß die Kernkomponenten eigentlich nichts anderes sind als die Linse, der Photorezeptor und der Bildprozessor.Die Linse dient zur Fokussierung des Lichts, und das lichtempfindliche Gerät wird zur photoelektrischen Umwandlung verwendet. Als nächstes werden wir die Welt der Kamerasysteme mit diesen drei Komponenten erforschen.

1. Linsen
Verschieben wir den Zeitdrehscheibe nach vorne und gehen wir zurück zu unseren jeweiligen Grundschule-Tagen.Die Aufgabe bestand darin, ein einfaches Modell für die Bildgebung von kleinen Löchern herzustellen.Dieses einfache Modell war mir am bekanntesten, das ursprünglichste und einfachste Bildgebungssystem, aber das ist eine Frage, die ich immer hatte, warum das Bild so verschwommen ist.Diese Frage wurde erst gelöst, nachdem ich mit einer echten Kamera in Berührung kam.Es stellt sich heraus, dass alles durch Licht verursacht wird.

Nach dem Prinzip der Bildgebung mit kleinen Löchern ist ein Ende des kleinen Lochs die Lichtquelle und das andere Ende die Bildfläche.Das Licht durchläuft das kleine Loch und fällt auf das FlugzeugUnzählige Lichtstrahlen treffen auf diese Ebene ein und bilden ein Bild der Lichtquelle. Das heißt, das Licht breitet sich nach dem divergierenden Pfad aus.Ein bestimmter Lichtstrahl, der von einem bestimmten Punkt der Lichtquelle ausgestoßen wird, erreicht einen bestimmten Punkt der Bildgebungsebene, nachdem er durch das kleine Loch gegangen istEin weiterer Lichtstrahl wird aus dem Punkt ausgestrahlt, wodurch eine Lichtstörung entsteht.die wiederum den Endbildgebungseffekt beeinflusstUm dieses Problem zu beheben, wurde die Linse erfunden, eine konvexe Linse, mit der wir im täglichen Leben in Kontakt kommen.Sein grundlegender Zweck ist es, das Problem der gegenseitigen Störung von Licht zu lösen.Das Prinzip besteht darin, das Brechungsprinzip der konvexen Linse zu verwenden, um das Licht vom gleichen Punkt abzulenken. Der Konvergenzpunkt ist hier der Bildpunkt der Lichtquelle hinter der Linse.Da sich der Lichtquellenpunkt ständig ändertDer Punkt, der dann konvergiert wird, wird der Fokus der Linse genannt.und die Entfernung vom Fokus zum Zentrum der Linse nennt man BrennweiteSobald die Linse hergestellt ist, wird die Brennweite bestimmt.

2. Blendeöffnung
Bei einer fertigen Linse kann der Durchmesser der Linse nicht nach Belieben angepasst werden, daher wird ihr eine Komponente hinzugefügt, die die Blende genannt wird.Diese Komponente verwendet im Allgemeinen ein regelmäßiges Polygon oder ein kreisförmiges Loch-förmiges GitterDie Linsen werden durch Anpassung der Öffnungs- und Schließgröße des Gitters gesteuert.Es reicht nicht aus, sich nur auf die Blende zu verlassen, um die Gesamtmenge des eintretenden Lichts zu steuern.. Eine weitere Komponente, die als Verschluss bezeichnet wird, ist erforderlich, die hauptsächlich die Belichtungsdauer bestimmt.Mit dem Fortschreiten der Zeit, hat der Verschluss jetzt mehrere Implementierungsmethoden abgeleitet, einschließlich des mechanischen Verschlusses,mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 100 W,. Der elektronische Verschluss ist eine Verschlussstruktur ohne mechanische Struktur.Es hat eine hohe Verschlusszeit und eine schnelle Aufnahmefrequenz, aber der Nachteil besteht darin, dass es anfällig für Blüten ist.

Die Blende steuert die sofortige Lichtmenge und der Verschluss die Belichtungszeit.der Zweck der Steuerung der Lichtmenge erreicht wird, wodurch die Lichteffekte und Schatten der Szene noch besser reproduziert und eine Überbelichtung vermieden werden, was die Gesamtbildqualität erheblich verbessert hat.

3. Fokussierungsmotor
Wie bereits erwähnt, konvergieren die einfallenden Lichtstrahlen in einem kegelförmigen Pfad, nachdem sie durch die Linse zu einem Punkt gelangen, der als Bildpunkt bezeichnet wird, und divergieren dann in einer kegelförmigen Form.Alle Lichtstrahlen, die aus derselben Entfernung ausgestrahlt werden, konvergieren zu ihren jeweiligen, wenn der Bildpunkt auf dem Bildpunkt ist., wird eine Ebene aus den Bildpunkten gebildet, und diese Ebene wird im Allgemeinen als Bildebene bezeichnet.Das Bild ist klar im Flugzeug.Die Essenz des heutigen Fokussierung ist es, die Linse so zu bewegen, dass die Bildebene mit der Ebene des lichtempfindlichen Geräts zusammenfällt, wodurch ein klares Bild auf dem lichtempfindlichen Gerät gebildet wird.Im Allgemeinen kann das Fokussieren durch manuelle Bewegung der Linse erreicht werden, aber im Allgemeinen wird es durch ein Gerät, das als Fokusmotor bezeichnet wird, erreicht.Zusätzlich zur manuellen Einstellung der Linse, um die Fokussierung zu beenden, ist die heutige Methode, die Linse automatisch zu bewegen, um die Fokussierung zu beenden.Die heutige Fokussierung hat eine automatische Fokussierungstrategie entwickelt.Das Grundprinzip besteht darin, die Linse hin und her anzupassen, damit die Bildfläche mit der lichtempfindlichen Fläche des Photorezeptors übereinstimmt.so dass ein klarer Bildgebungseffekt entstehtAußerdem werden bei komplexeren Kamerasystemen, um eine bessere Bildqualität zu erzielen, in der Regel mehrere Objektivkombinationen verwendet.Chromatische Abweichungen können beseitigt werden, und zweitens kann der Abstand zwischen den Objektiven durch den Motor angepasst werden, um die gesamte Brennweite der Objektivgruppe dynamisch zu verändern, um den Bildbedarf komplexerer Szenen zu decken.

d) Photorezeptor (Sensor)
Wie bereits erwähnt, ist die Funktion der Linse, Licht zu sammeln, um eine Bildfläche zu bilden. Aber wie kann man diese sogenannte Bildfläche in Bildinformationen umwandeln, die den Computern bekannt sind?Dies erfordert die Verwendung des Photorezeptors hierDer Photorezeptor ist keine Erfindung der modernen Gesellschaft, sondern existierte bereits im frühen 19. Jahrhundert in Europa.Ein Franzose namens Niepce verwendete Asphalt, um Lavendelöl hinzuzufügen., und mit einer Bleizinn-Legierung als Filmbasis, schoss er die Szene außerhalb des Fensters aus dem Obergeschoss seines Hauses, ein Foto mit dem Titel "Pigeon Nest",Und der Asphalt hier gemischt mit Lavendelöl ist ein einfaches lichtempfindliches Material.Im Jahr 1888 produzierte die amerikanische Kodak Company eine neue Art von lichtempfindlichem Material, weiche und umschließbare Folie, die als "Fotodehinderung" bezeichnet wird.Das war ein qualitativer Sprung in lichtempfindlichen Materialien. , dann 1969 in den Bell Labs, wurde das CCD digitale lichtempfindliche Gerät erfunden, die gesamte lichtempfindliche Technologie in das digitale Zeitalter schieben.die die Massenproduktion erleichterteDa sich die CMOS-Technologie weiterentwickelt, ist es ein großer Schritt in eine bessere Richtung.Es hat die CCD allmählich mit ihren offensichtlichen Vorteilen ersetzt und ist zum gängigen lichtempfindlichen Gerät in Kamerasystemen geworden.

4. IR-Filter
Aufgrund der Eigenschaften des lichtempfindlichen Materials wird es Licht im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts, wie zum Beispiel einen Teil des Infrarotlichts, wahrnehmen.Da dieser Teil des Infrarotlichts unsichtbar ist, ist es für uns praktisch nicht nützlich (natürlich ist dies nicht absolut), in einigen Fällen ist es notwendig, Infrarotlicht-Informationen zu sammeln (z. B. Nachtsichtkameras),und es kann die spätere ISP-Verarbeitung beeinträchtigen, so dass es oft notwendig ist, einen Filter zu verwenden, um Infrarotlicht zu filtern, Infrarotlichtstörungen zu vermeiden und das eingehende Licht zu korrigieren.Filter sind im Allgemeinen in Interferenztyp IR/AR-CUT (auf einem Niedrigpassfilterchip beschichtet) unterteilt., unter Verwendung des Prinzips der Interferenzdestruktivität) und Absorptionsglas (unter Verwendung des Prinzips der Spektralabsorption).

5Der Blitz.
Für einige spezielle Szenen, wie zum Beispiel Aufnahmen in dunkel beleuchteten Umgebungen, können aufgrund des Mangels an Licht selbst keine ausreichenden Photosensitivitätsoperationen durchgeführt werden.Um normale Schießbedürfnisse zu erreichenBei Mobiltelefonen werden sie hauptsächlich in zwei Typen unterteilt:Xenonlampen und LED-LampenDa LED-Blitzlampen die Vorteile eines geringeren Stromverbrauchs und einer kleineren Größe haben, sind sie die Hauptwahl für Mobiltelefon-Blitzlampen.Viele Mobiltelefone nutzen jetzt eine zweifarbige BlitzstrategieDer zweifarbige Blitz kann die Intensität der beiden Lichter nach den Bedürfnissen der Umgebung anpassen, wodurch die Wirkung des natürlichen Lichts näher angepaßt werden kann.Verglichen mit einem einzigen Blitz, wird die Intensität verbessert, und die Farbtemperatur ist auch höher als bei einem gewöhnlichen Doppelblitz.

6. Bildverarbeiter (ISP)
Sobald das lichtempfindliche Gerät die photoelektrische Umwandlung abgeschlossen hat, werden die Daten an den Bildprozessor übermittelt.Was ist Dunkler Stromlärm? Dies beginnt mit dem lichtempfindlichen Gerät. Bei CCD/CMOS werden nicht alle für Lichtempfindlichkeit verwendet.Einige von ihnen werden speziell blockiert und zum Sammeln von dunklem Strom verwendet, wenn keine Lichtempfindlichkeit besteht.Auf diese Weise wird der Lärm durch den dunklen Strom beseitigt.

Aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindex-Eigenschaften der Linse nimmt der schräge Strahl, der durch die Linse hindurchgehen kann, mit zunehmendem Sichtfeld allmählich ab.Dies führt zu einer höheren Helligkeit in der Mitte des Bildes als am RandDieses Phänomen tritt in der Optik auf. Es wird Vignettierung im System genannt. Offensichtlich wird dieser Unterschied das Bild unnatürlich machen, also muss ISP diese Abweichung als nächstes korrigieren.Der Korrekturalgorithmus ist die LinsenschattenkorrekturDas spezifische Prinzip besteht darin, die Helligkeit in der Mitte des Bildes gleichmäßig zu machen.Damit werden die Kompensationsfaktoren der drei RGB-Kanäle berechnet., und korrigieren das Bild anhand dieser Kompensationsfaktoren.

Da das lichtempfindliche Gerät drei Hauptfarben von Rot, Grün und Blau verwendet, um Licht zu sammeln, zeigen die Daten in der Regel einen mosaikartigen Anordnungseffekt.Die Entmosaikverarbeitung muss abgeschlossen werden.Das Grundprinzip lautet: Durch einen gewissen Interpolationsalgorithmus wird die fehlende Farbkomponente des Pixels aus den nahegelegenen Farbkomponenten erraten.und der wahre Farbeffekt jedes Pixels wird wiederhergestellt, wodurch ein Bilddaten mit wahrer Farbe gebildet wird, und das Datenformat ist zu diesem Zeitpunkt das RAW-Datenformat. , d. h. die originellsten Bilddaten.

Wenn der Photorezeptor eine photoelektrische Umwandlung durchführt, erzeugt jede Verbindung eine gewisse Abweichung, die sich schließlich in Form von Rauschen ausdrückt.Es ist notwendig, eine bestimmte Lärmreduzierungsbearbeitung für diese unerheblichen Informationen durchzuführen - LärmDerzeit werden vor allem nichtlineare Denosierungsalgorithmen wie bilaterale Filter verwendet.aber auch der Grad der Ähnlichkeit zwischen Pixeln wird berücksichtigt, wodurch die allgemeine Blockteilung des ursprünglichen Bildes beibehalten wird.

Nachdem das Geräusch weiter reduziert wurde, muss der ISP die Bildweißbilanz verarbeiten.der Wert der RGB-Komponente muss entsprechend einem bestimmten Verhältnis angepasst werden, so dass im Photorezeptor weiß immer noch weiß erscheint. . Weißabgleich kann manuelle Weißabgleich verwenden, der den Zweck des Weißabgleichs durch manuelle Anpassung der proportionale Beziehung zwischen den drei Farbkomponenten erreicht.automatische Weißabgleichsverarbeitung verwendet wirdHier ist der ISP für die Aufgabe des automatischen Weißabgleichs verantwortlich. Das aktuelle Bild wird analysiert, um das proportionale Verhältnis jeder Farbkomponente zu erhalten,und dann wird der Bildgebungseffekt angepasst.

Nach der Anpassung des Bildweißabgleichs müssen Sie den Farbfehler weiter anpassen. Der Fehler hier wird hauptsächlich durch Farbdurchdringung zwischen den Farbblöcken des Filters verursacht.während des Abstimmungsverfahrens, wird das vom Kamera-Modul aufgenommene Bild mit dem Standardbild verglichen.ISP verwendet diese Matrix, um die Farbkorrektur des aufgenommenen Bildes durchzuführen, wodurch der Zweck der Wiederherstellung der wahren Farbe in der Schießszene erreicht wird.

Die obige Liste enthält einige grundlegende Funktionen des Bildprozessors. Obwohl die von jedem Hersteller hergestellten ISPs unterschiedlich sind, umfassen sie grundsätzlich die oben genannten Schritte.Es kann gesehen werden, dass der Bildprozessor verwendet wird, um die gesamte zu verbessern Der Bildgebungseffekt des Kamerasystems.