關于cmos芯片圖像傳感器...
時間:2024-08-21發布者:DM
CMOS芯片是一種低耗電存儲器,其主要作用是用來存放BIOS中的設置信息以及系統時間日期6。應該把它和BIOS芯片區別開。早期的CMOS芯片是一塊單獨的芯片,共有64個字節存放系統信息。386以后的微機一般將MC146818A芯片集成到其它的IC芯片中,586以后主板上更是將CMOS與系統實時時鐘和后備電池集成到一塊叫做DALLDADS1287的芯片中。隨著微機的發展、可設置參數的增多,現在的CMOS芯片一般都有128字節及至256字節的容量。
MP:megapixel,兆像素(百萬像素)常見的有0.3M、1M、2M、5M、13M、20M、40M、100M(1億像素)等。像素數量和分辨率是兩個密不可分的重要概念,它們的組合方式決定了圖像的數據量,同樣大小的圖像,分辨率越高,包含的像素越多。像素總數是指所有像素的總和,像素總數是衡量CMOS圖像傳感器的主要技術指標之一。CMOS圖像傳感器的總體像素中被用來進行有效的光電轉換并輸出圖像信號的像素為有效像素。有效像素總數隸屬于像素總數集合。有效像素數目直接決定了CMOS圖像傳感器的分辨能力。
Optical Format 光學尺寸
光學尺寸越大,則成像系統的尺寸越大,捕獲的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。
目前CMOS圖像傳感器的常見尺寸有1、2/3、1/2、1/3、1/4英寸等。
Pixel Size 像素尺寸
芯片像元陣列上的每個像素的實際物理尺寸,通常的尺寸包括14um、10um、9um、7um、6.45um、3.75um、3.0um、2.0um、1.75um、1.4um、1.2um、1.0um等。
像元尺寸從某種程度上反映了芯片的對光的響應能力,像元尺寸越大,能夠接收到的光子數量越多,在同樣的光照條件和曝光時間內產生的電荷數量越多。
對于弱光成像而言,像元尺寸是芯片靈敏度的一種表征。
Output Format 輸出格式
(1)RAW(或RAW RGB)
CMOS圖像傳感器輸出的原始圖像格式是RAW。RAW圖像就是CMOS圖像感應器將捕捉到的光源信號轉化為數字信號的原始數據。RAW文件是一種記錄了數碼相機傳感器的原始信息,同時記錄了由相機拍攝所產生的一些原數據(Metadata,如ISO的設置、快門速度、光圈值、白平衡等)的文件。RAW是未經處理、也未經壓縮的格式,可以把RAW概念化為“原始圖像編碼數據”或更形象的稱為“數字底片”。
(2)RGB
從RAW到RGB格式。RGB格式有RGB565:每個像素用16位表示,RGB分量分別使用5位、6位、5位(常用也就是上說的RGB)RGB555:每個像素用16位表示,RGB分量都使用5位(剩下1位不用)RGB24:每個像素用24位表示,RGB分量各使用8位RGB32:每個像素用32位表示,RGB分量各使用8位(剩下8位不用)ARGB32:每個像素用32位表示,RGB分量各使用8位(剩下的8位用于表示Alpha通道值)。
(3)YUV
YUV三個字母中,其中"Y"表示明亮度(Luminance或Luma),也就是灰度值;而"U"和"V"表示的則是色度(Chrominance或Chroma),作用是描述影像色彩及飽和度,用于指定像素的顏色。YUV存儲格式有兩大類:planar(平面格式)和packed(打包格式)。
Max Frame Rate 最大幀率
幀率指的是單位時間所記錄或者播放的圖片的數量,連續播放一系列圖片就會產生動畫效果,根據人類的視覺系統,當圖片的播放速度大于15幅/秒的時候,人眼就基本看不出來圖片的跳躍;在達到24幅/s~30幅/s時就已經基本覺察不到閃爍現象了。
每秒的幀數或者幀率表示CMOS圖像傳感器在處理圖像時每秒鐘能夠更新的次數。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的視覺體驗。
Output Interface 輸出接口
MIPI: 移動行業處理器接口,是MIPI聯盟發起的為移動應用處理器制定的開放標準。串行數據,速度快,抗干擾,主流輸出接口。
LVDS:低壓差分信號技術接口。
DVP:并口傳輸,速度較慢,傳輸的帶寬低。
Parallel:并行數據,含12位數據信號,行場同步信號和時鐘信號。
HISPI:高速像素接口,串行數據。
SLVS-EC: 由 SONY 公司定義,用于高幀率和高分辨率圖像采集,它可以將高速串行的數據轉化為 DC(Digital Camera)時序后傳遞給下一級模塊 VICAP(Video Capture)。SLVS-EC 串行視頻接口可以提供更高的傳輸帶寬,更低的功耗,在組包方式上,數據的冗余度也更低。在應用中 SLVS-EC 接口提供了更加可靠和穩定的傳輸。
CRA 主光線角度
從鏡頭的傳感器一側,可以聚焦到像素上的光線的最大角度被定義為主光角(CRA),鏡頭軸心線附近接近零度,與軸心線的距離越大,角度也隨之增大。CRA與像素在傳感器的位置是相關的。如果lens的CRA小于CMOS Sensor的CRA,一定會有偏色現象。lens的CRA一般略大于CMOS Sensor的CRA。
Sensitivity 靈敏度
靈敏度是CMOS圖像傳感器的重要參數之一。
它具有兩種物理意義,一種是光器件的光電轉換能力,與響應率的意義相同,即芯片的靈敏度,指在一定的光譜范圍內,單位曝光量的輸出信號電壓(電流),單位可以為nA/Lux(納安/勒克斯)、V/W(伏/瓦)、V/Lux(伏/勒克斯)、V/lm(伏/流明)。另一種是指器件所能傳感的對地輻射功率(或照度),與探測率的意義相同,單位可用W(瓦)或Lux(勒克斯)表示。Sensitivity常作為sensor暗光表現的常用指標。
Dynamic Range 動態范圍
動態范圍由CMOS圖像傳感器的信號處理能力和噪聲決定,反映了CMOS圖像傳感器的工作范圍。
部分節選自知乎:https://zhuanlan.zhihu.com/p/674969639
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