手机摄像头Camera专题介绍专业教育

1、camera专题介绍专题介绍1高等课堂目 录典型结构和工作原理摄像头参数与成像效果2高等课堂典型结构工作原理典型结构工作原理3高等课堂4高等课堂5高等课堂模组拆解：模组拆解：6高等课堂镜头：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

2、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。7高等课堂标准镜头：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

3、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。8高等课堂广角镜头：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：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。9高等课堂长焦镜头：长焦镜头：“大炮筒

4、”，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。135500mm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。手机摄像头焦距多少？手机摄像头焦距多少？5mm左右。属于什么镜头？超短广角？左右。属于什么镜头？超短广角？10高等课堂光圈：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。11高等课堂快门：快门：快门就是用控制时间长短来调节光线进入相

5、机感光元件的装置，与光圈相反，快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。之一秒来表示时间的长短。 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

6、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。12高等课堂13高等课堂左图为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14高等课堂高等课堂传感器：即感光元件传感器：即感光元件ccd或或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

7、、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。15高等课堂传感器芯片内部结构原理图传感器芯片内部结构原理图16高等课堂但，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17高等课堂isp:isp: image signal processing图像信号处理。主要作用是对前端图像传感器输

8、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。彩色彩色相机工作原理（以相机工作原理（以ccdccd传感器为例）：传感器为例）：电荷耦合器件（电荷耦合器件（ccdccd）原理简单。我们可以把它想象成一个没有盖子）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）。然而光应），因此光子的数目与电子

9、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，子的波长（颜色）并没有被转换为电子。换言之，ccd ccd 裸芯片实际上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！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！18高等课堂理想方案：使用三棱镜分离出红绿蓝三基色，分别通过理想方案：使用三棱镜分离出红绿蓝三基色，分别通过3片片ccd获取这获取这3种颜色的各自明暗程度，而后对应相加混合即可。种颜色的各自明暗程度，而后对应相加混合即可。-昂昂贵复杂。贵复杂。19高等课堂绝大多数相机的方案：绝大多数相机的方案：拜尔滤光片（马赛克

10、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。20高等课堂21高等课堂mipi接口：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

11、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80-125欧姆。22高等课堂23高等课堂摄像头参数与成像效果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。 24高等课堂白平衡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

12、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。25高等课堂曝光相关参数：光圈、快门时间、曝光相关参数：光圈、快门时间、iso、闪光灯、闪光灯。-提升拍照的艺术感。提升拍照的艺术感。 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。26高等课堂光圈的数光圈的数值越小，值越小，光圈孔

13、径光圈孔径越大，进越大，进光量越多，光量越多，画面也就画面也就越明亮；越明亮；27高等课堂快门速度越快，越能抓拍瞬间，表现瞬间美快门速度越快，越能抓拍瞬间，表现瞬间美。光圈、快门、光圈、快门、iso应该配合使用，共同控制曝光量。应该配合使用，共同控制曝光量。28高等课堂 介绍一个摄影名词：景深介绍一个摄影名词：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。 29高等课堂光圈的数值越小，光圈孔径越大，景深越浅，背景虚化越明显光圈的数值越小，光圈孔径越大，景深越浅，背景虚化越明显30高等课堂200mm焦距拍人像很给力焦距拍人像很给力，主体清晰突，主体清晰突出，背景虚化。出，