¿Es fotosensible la cámara incorporada del portátil Tsinghua Tongfang?

Normalmente, el núcleo de la cámara es un sensor CMOS. Eso sí, no funcionará correctamente con poca luz.

El siguiente es el principio de funcionamiento de CMOS: debes saber lo que sucede después de leer esto

El principio de funcionamiento del sensor de imagen CMOS/CCD

Si Ya sea CCD o CMOS, todos utilizan elementos fotosensibles como medio básico de captura de imágenes. El núcleo de los elementos fotosensibles CCD/CMOS es un fotodiodo, que puede generar una corriente de salida después de ser irradiado por la luz, y la intensidad de la corriente es. relacionado con la intensidad de la luz correspondiente. Pero en términos de componentes periféricos, el elemento fotosensible CCD es diferente del elemento fotosensible CMOS. Además del diodo fotosensible, el elemento fotosensible del primero incluye una unidad de almacenamiento para controlar las cargas adyacentes. El diodo fotosensible ocupa la gran mayoría del área. En otras palabras, el área fotosensible efectiva en el elemento fotosensible CCD es mayor, y se pueden recibir señales ópticas más fuertes en las mismas condiciones, y la señal eléctrica de salida correspondiente también es más clara. La composición del elemento fotosensible CMOS es más complicada, además del diodo fotosensible central, también incluye un amplificador y un circuito de conversión de analógico a digital. Cada punto de imagen está compuesto por un diodo fotosensible y tres transistores, y el fotosensible. El diodo ocupa El área es solo una pequeña parte de todo el componente, lo que hace que la relación de apertura del sensor CMOS sea mucho menor que la del CCD (relación de apertura: la relación entre el área fotosensible efectiva y el área de toda la componente fotosensible); de esta manera, cuando recibe la misma luz y el mismo tamaño de componente, el CMOS fotosensible La señal de luz que el componente puede capturar es significativamente menor que la del componente CCD, y la sensibilidad es menor. los resultados de salida, es decir, el contenido de la imagen capturado por el sensor CMOS no es tan rico como el del sensor CCD. Los detalles de la imagen se pierden seriamente y el ruido es obvio. las razones por las que los sensores CMOS sólo se pueden utilizar en aplicaciones de gama baja. Otro problema causado por la baja relación de apertura del CMOS es que su densidad de píxeles no puede ser comparable a la del CCD, porque a medida que aumenta la densidad, el área específica del elemento fotosensible se reducirá y la relación de apertura del CMOS es demasiado baja. , y el área fotosensible efectiva es lamentablemente pequeña y la pérdida de detalles de la imagen será más grave. Por lo tanto, bajo la premisa del mismo tamaño de sensor, el tamaño de píxel del CCD es siempre mayor que el de los sensores CMOS del mismo período. Esta es una de las razones importantes por las que CMOS no ha ingresado al mercado de cámaras digitales convencional durante mucho tiempo. .

Cada elemento fotosensible corresponde a un punto de imagen en el sensor de imagen. Dado que el elemento fotosensible solo puede detectar la intensidad de la luz y no puede capturar información de color, se debe cubrir un filtro de color encima del elemento fotosensible. En este sentido, los diferentes fabricantes de sensores tienen diferentes soluciones. El método más común es cubrir filtros de color RGB rojo, verde y azul, con una composición 1:2:1 de cuatro puntos de imagen para formar un píxel de color (es decir, el filtro rojo y azul). cubre un punto de la imagen cada uno y los dos puntos de la imagen restantes cubren el filtro verde. La razón de esta proporción es que el ojo humano es más sensible al verde. La tecnología CCD de cuatro colores de Sony reemplaza uno de los filtros verdes por verde esmeralda (en inglés Emerald, algunos medios lo llaman canal E), formando así un nuevo esquema de cuatro colores R, G, B y E. Independientemente de la solución técnica que se utilice, se necesitan cuatro puntos de imagen para formar un píxel de color, que todos deben comprender de antemano.

Después de recibir la luz, el elemento fotosensible genera una corriente correspondiente. El tamaño de la corriente corresponde a la intensidad de la luz, por lo que la señal eléctrica emitida directamente por el elemento fotosensible es analógica. En el sensor CCD, cada elemento fotosensible no lo procesa más, sino que lo envía directamente a la unidad de almacenamiento del siguiente elemento fotosensible, lo combina con la señal analógica generada por el elemento y luego lo envía al tercer elemento fotosensible, en Por analogía, no es hasta que se combina la señal del último elemento fotosensible que se puede formar una salida unificada. Dado que la señal eléctrica generada por el elemento fotosensible es demasiado débil para realizar directamente la conversión de analógico a digital, estos datos de salida deben amplificarse de manera uniforme; esta tarea es específicamente responsable del amplificador en el sensor CCD. Después del procesamiento del amplificador, cada El. la intensidad de la señal eléctrica de cada punto de la imagen aumenta en la misma cantidad; sin embargo, dado que el CCD por sí mismo no puede convertir directamente la señal analógica en una señal digital, se requiere un chip especial de conversión de analógico a digital para el procesamiento, y finalmente en forma de una matriz de imagen digital binaria Salida a un chip de procesamiento DSP dedicado. Para los sensores CMOS, el flujo de trabajo anterior es completamente inaplicable.

Cada elemento fotosensible en el sensor CMOS integra directamente un amplificador y una lógica de conversión de analógico a digital. Cuando el diodo fotosensible recibe luz y genera una señal eléctrica analógica, la señal eléctrica primero es amplificada por el amplificador en el elemento fotosensible y luego convertida directamente. en la señal digital correspondiente. En otras palabras, en un sensor CMOS, cada elemento fotosensible puede producir una salida digital final, y las señales digitales resultantes se combinan y envían directamente al chip DSP para su procesamiento. Aquí es donde ocurre el amplificador en el elemento fotosensible CMOS. Al ser un dispositivo analógico, es imposible garantizar que la ampliación de cada punto de la imagen sea estrictamente consistente, lo que da como resultado que los datos de la imagen amplificada no representen la apariencia original del objeto fotografiado, lo que se refleja en el resultado final, es decir, un gran tamaño. Aparece una gran cantidad de ruido en la imagen y la calidad es significativamente menor que la del sensor CCD.