手機(jī)攝像頭Camera專題介紹

1、Camera專題介紹專題介紹目 錄典型結(jié)構(gòu)和工作原理攝像頭參數(shù)與成像效果典型結(jié)構(gòu)工作原理典型結(jié)構(gòu)工作原理模組拆解：模組拆解：鏡頭：鏡頭： 理論上，鏡頭可以只由一個(gè)鏡片組成，但由于光學(xué)原因，單個(gè)鏡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問(wèn)題，尤其在邊緣部分，成像很差。多個(gè)鏡片的組合可以在一定程度上校正像差。 其次，如果鏡頭變焦需要多個(gè)鏡片改變間距來(lái)實(shí)現(xiàn) 。而且變焦后，像差會(huì)發(fā)生變化，因而變焦鏡頭普遍需要更多鏡片才能完成變焦和不同焦距的像差校正。 再次，很多鏡頭的對(duì)焦也是通過(guò)鏡片位置改變實(shí)現(xiàn)的。 一般手機(jī)攝像頭是通過(guò)電機(jī)控制鏡頭整體前后移動(dòng)來(lái)改變焦距。 親拆某手機(jī)鏡頭從里到外：1

2、薄平面+1凹凸不規(guī)則曲面+1規(guī)則曲面+1規(guī)則曲面，共4片。標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭：以適用于35毫米單鏡頭反光照相機(jī)的交換鏡頭為例（36*24mm感光元件），標(biāo)準(zhǔn)鏡頭通常是指焦距在40至55毫米之間的攝影鏡頭，它是所有鏡頭中最基本的一種攝影鏡頭。 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭給人以記實(shí)性的視覺(jué)效果畫面，所以在實(shí)際的拍攝中，它的使用頻率是較高的。但是，從另一方面看，由于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的畫面效果與人眼視覺(jué)效果十分相似，故用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝的畫面效果又是十分普通的，甚至可以說(shuō)是十分“平淡”的，它很難獲得廣角鏡頭或遠(yuǎn)攝鏡頭那種渲染畫面的戲劇性效果。但是，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭所表現(xiàn)的視覺(jué)效果有一種自然的親近感，用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝時(shí)與被攝物的距離也較適中，

3、在諸如普通風(fēng)景、普通人像、抓拍等攝影場(chǎng)合使用較多，最常見(jiàn)的紀(jì)念照，更是多用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭來(lái)拍攝。另外，標(biāo)準(zhǔn)鏡頭還是一種成像質(zhì)量上佳的鏡頭，它對(duì)于被攝體細(xì)節(jié)的表現(xiàn)非常的有效。廣角鏡頭：廣角鏡頭：焦距短于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、視角大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。廣角鏡頭的基本特點(diǎn)是：廣角鏡頭的基本特點(diǎn)是：鏡頭視角大，視野寬闊。具有將距離感夸張化，對(duì)焦范圍廣等拍攝特點(diǎn)。使用廣角時(shí)可將眼前的物體放得更大，將遠(yuǎn)處的物體縮得更小,四周的圖像容易失真也是它的一大特點(diǎn)。廣泛用于大場(chǎng)面風(fēng)攝影作品的拍攝，能增加攝影畫面的空間縱深感。長(zhǎng)焦鏡頭：長(zhǎng)焦鏡頭：“大炮筒”，焦距長(zhǎng)，看得遠(yuǎn)。長(zhǎng)焦距鏡頭通常分為三級(jí)，135mm以下稱中焦距，中焦距鏡頭經(jīng)常用來(lái)拍攝

4、人像。135500mm稱長(zhǎng)焦距。500mm以上的稱為超長(zhǎng)焦距適用于拍攝遠(yuǎn)處的景物。如球場(chǎng)上的特寫以及野生動(dòng)物的拍攝，因無(wú)法靠近被攝物，超長(zhǎng)焦距鏡頭就大有用武之地。手機(jī)攝像頭焦距多少？手機(jī)攝像頭焦距多少？5mm左右。屬于什么鏡頭？超短廣角？左右。屬于什么鏡頭？超短廣角？光圈：對(duì)于已經(jīng)制造好的鏡頭，我們不可能隨意改變鏡頭的直徑，但是我們可以通過(guò)在鏡頭內(nèi)部加入多邊形或者圓型，并且面積可變的孔狀光柵來(lái)達(dá)到控制鏡頭通光量，這個(gè)裝置就叫做光圈?？扉T：快門：快門就是用控制時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)光線進(jìn)入相機(jī)感光元件的裝置，與光圈相反，快快門就是用控制時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)調(diào)節(jié)光線進(jìn)入相機(jī)感光元件的裝置，與光圈相反，快門與鏡頭無(wú)關(guān)

5、，只和相機(jī)本身有關(guān)，所以也稱相機(jī)快門。快門速度通過(guò)秒或幾分門與鏡頭無(wú)關(guān)，只和相機(jī)本身有關(guān)，所以也稱相機(jī)快門?？扉T速度通過(guò)秒或幾分之一秒來(lái)表示時(shí)間的長(zhǎng)短。之一秒來(lái)表示時(shí)間的長(zhǎng)短。 1 1、1/21/2、1/41/4、1/81/8、1/151/15、1/301/30、1/601/60、1/1251/125、1/2501/250、1/5001/500、和、和1/10001/1000秒秒快門的作用：1、最最常見(jiàn)的作用：控制進(jìn)光量。用速度控制進(jìn)光量，以達(dá)到正確曝光。通?？扉T與光圈相配合，光圈加大一檔（即光圈數(shù)值變小），則快門相應(yīng)變快一檔（即快門數(shù)值變大）。2、最有力的作用：凝固速度用較快的快門速度（即快

6、門數(shù)值大），可以將運(yùn)動(dòng)中的物體清晰地瞬間凝固住，比如正在比賽中的運(yùn)動(dòng)員、比如漫天的飛雪、比如正在飛揚(yáng)起的水珠。左圖為0.6秒的慢速快門拍攝，可將夜幕下的車燈拉成線狀，不過(guò)慢速快門一般最好有三角架，或者可以找到支撐的地方，否則該清楚的地方也會(huì)模糊傳感器：即感光元件傳感器：即感光元件CCD或或CMOS。CCD就像傳統(tǒng)相機(jī)的底片一樣的感光系統(tǒng)，是感應(yīng)光線的電路裝置，你可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過(guò)、投射到CCD表面產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲(chǔ)存起來(lái)。CCD像素?cái)?shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會(huì)越清晰。CMOS則是金屬氧化物半導(dǎo)體組

7、件，它和CCD一樣負(fù)責(zé)將光線轉(zhuǎn)變成電荷。只是工藝不同。目前手機(jī)攝像頭幾乎全部使用CMOS傳感器。傳感器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖傳感器芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖但，CMOS具有便于大規(guī)模生產(chǎn)，且速度快、成本較低、體積小、功耗低，對(duì)于手機(jī)這樣的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，CMOS是更好的選擇，成像方面，CMOS和CCD的差距也越來(lái)越小ISP:ISP: Image Signal Processing圖像信號(hào)處理。主要作用是對(duì)前端圖像傳感器輸出的信號(hào)做后期處理，主要功能有線性糾正、噪聲去除、壞點(diǎn)去除、內(nèi)插、白平衡、自動(dòng)曝光控制等，依賴于ISP才能在不同的光學(xué)條件下都能較好的還原現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)，ISP技術(shù)在很大程度上決定了攝像機(jī)的成像質(zhì)量。

8、彩色彩色相機(jī)工作原理（以相機(jī)工作原理（以CCDCCD傳感器為例）：傳感器為例）：電荷耦合器件（電荷耦合器件（CCDCCD）原理簡(jiǎn)單。我們可以把它想象成一個(gè)沒(méi)有蓋子）原理簡(jiǎn)單。我們可以把它想象成一個(gè)沒(méi)有蓋子的記憶芯片。撞擊記憶單元的光子在這些單元中產(chǎn)生電子（光電效的記憶芯片。撞擊記憶單元的光子在這些單元中產(chǎn)生電子（光電效應(yīng)），因此光子的數(shù)目與電子的數(shù)目互成比例（光的明暗）。然而光應(yīng)），因此光子的數(shù)目與電子的數(shù)目互成比例（光的明暗）。然而光子的波長(zhǎng)（顏色）并沒(méi)有被轉(zhuǎn)換為電子。換言之，子的波長(zhǎng)（顏色）并沒(méi)有被轉(zhuǎn)換為電子。換言之，CCD CCD 裸芯片實(shí)際上裸芯片實(shí)際上沒(méi)有把色彩信息轉(zhuǎn)換為任何形式的電

9、信號(hào)。拍攝出來(lái)的照片是黑白的！沒(méi)有把色彩信息轉(zhuǎn)換為任何形式的電信號(hào)。拍攝出來(lái)的照片是黑白的！理想方案：使用三棱鏡分離出紅綠藍(lán)三基色，分別通過(guò)理想方案：使用三棱鏡分離出紅綠藍(lán)三基色，分別通過(guò)3片片CCD獲取這獲取這3種顏色的各自明暗程度，而后對(duì)應(yīng)相加混合即可。種顏色的各自明暗程度，而后對(duì)應(yīng)相加混合即可。-昂昂貴復(fù)雜。貴復(fù)雜。絕大多數(shù)相機(jī)的方案：絕大多數(shù)相機(jī)的方案：拜爾濾光片（馬賽克濾波片）+單CCD+算法插值（ISP運(yùn)算）。拜爾濾光片使每個(gè)像素只能產(chǎn)生紅、綠或藍(lán)三色當(dāng)中一種顏色的值。但是在輸出時(shí)，由相機(jī)處理單元執(zhí)行空間色彩插值法，使每個(gè)像素均包含三基色的成分。MIPI接口：接口： 隨著手機(jī)攝像頭

10、像素越來(lái)越高，同時(shí)要求高的傳輸速度，傳統(tǒng)的并口傳輸越來(lái)越受到挑戰(zhàn)。提高并口傳輸?shù)妮敵鰰r(shí)鐘是一個(gè)辦法，但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)變得越來(lái)困難；增加傳輸線的位數(shù)也是一種方法，但是這又不符合小型化的趨勢(shì)。采用MIPI接口的模組，相較于并口具有速度快，傳輸數(shù)據(jù)量大，功耗低，抗干擾好的優(yōu)點(diǎn)。高速模式下，每個(gè)通道可以傳送500M-1000Mbps。 由于MIPI是采用差分信號(hào)傳輸?shù)?，所以在設(shè)計(jì)上需要按照差分設(shè)計(jì)的一般規(guī)則進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，且需要實(shí)現(xiàn)差分阻抗的匹配，MIPI協(xié)議規(guī)定傳輸線差分阻抗值為80-125歐姆。攝像頭參數(shù)與成像效果攝像頭參數(shù)與成像效果 色彩相關(guān)參數(shù)：像素、色彩深度、白平衡色彩相關(guān)參數(shù)：像素

11、、色彩深度、白平衡 色彩深度：也即彩色位度，數(shù)碼相機(jī)的彩色深度指標(biāo)反映了數(shù)碼相機(jī)能正確記錄的色調(diào)有多少，色彩位數(shù)值越高，就越有可能真實(shí)地還原亮部及暗部的細(xì)節(jié)。具體一點(diǎn)，就是傳感器內(nèi)部AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)乘以3倍。只要達(dá)到24位，即可以生成真彩色的圖象。 白平衡白平衡是描述圖像中白色精確度的一項(xiàng)指標(biāo)，涉及色彩還原和色調(diào)處理的一系列問(wèn)題。如白熾燈下，拍出圖像的色彩就會(huì)明顯偏黃，但長(zhǎng)時(shí)間在白熾燈下的人眼卻認(rèn)為房間內(nèi)的色彩是正常的。這就是白平衡出了問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)攝像頭能否正確識(shí)別反映來(lái)判斷。曝光相關(guān)參數(shù)：光圈、快門時(shí)間、曝光相關(guān)參數(shù)：光圈、快門時(shí)間、ISO、閃光燈、閃光燈。-提升拍照的藝術(shù)感。提升拍照的藝

12、術(shù)感。 ISO:衡量底片對(duì)于光的靈敏程度。對(duì)于較不敏感的底片，需要曝光更長(zhǎng)的時(shí)間以達(dá)到跟較敏感底片相同的成像效果。感光越敏感，數(shù)值越大。除了縮短曝光時(shí)間之外，另外在畫質(zhì)上也會(huì)有影響。低感光度時(shí)的畫質(zhì)較為細(xì)膩，色彩也較為忠實(shí)。高感光度時(shí)則會(huì)出現(xiàn)噪聲及顆粒的問(wèn)題。光圈的數(shù)光圈的數(shù)值越小，值越小，光圈孔徑光圈孔徑越大，進(jìn)越大，進(jìn)光量越多，光量越多，畫面也就畫面也就越明亮；越明亮；快門速度越快，越能抓拍瞬間，表現(xiàn)瞬間美快門速度越快，越能抓拍瞬間，表現(xiàn)瞬間美。光圈、快門、光圈、快門、ISO應(yīng)該配合使用，共同控制曝光量。應(yīng)該配合使用，共同控制曝光量。 介紹一個(gè)攝影名詞：景深介紹一個(gè)攝影名詞：景深指在攝影機(jī)鏡頭或其他成像器前沿能夠取得清晰圖像的成像所測(cè)定的被攝物體前后距離范圍。在聚焦完成后，在焦點(diǎn)前后的范圍內(nèi)都能形成清晰的像，這一前一后的距離范圍，便叫做景深。背景虛化背景虛化就是使景深變淺，使焦點(diǎn)聚集在主題上。光圈大小、焦距長(zhǎng)短會(huì)影響景深效果。 光圈的數(shù)值越小，光圈孔徑越大，景深越淺，背景虛化越明顯光圈的數(shù)值越小，光圈孔徑越大，景深越淺，背景虛化越明顯200mm焦距拍人像很給力焦距拍人像很給力，主體清晰突，主體清晰突出