信號處理系統
信號處理系統是數碼相機的特色結構,是數碼相機的處理中心和指揮中樞,有數碼相機大腦美譽(yù)。
影像在數碼相機中始終以電信號的形式存在,信號的轉換、壓縮和處理,以及數碼相機主要功能的實(shí)現等都離不開(kāi)信號處理系統。信號處理系統主要包括:ADC模數轉換電路、DSP數字信號處理電路、DCT編碼壓縮器電路、主控CPU電路。信號處理系統簡(jiǎn)稱(chēng)電腦微處理器。
信號處理系統都采用芯片結構,目前有多芯片和單芯片兩種形式,其中多芯片結構在數碼相機中應用的最早、最普遍,而單芯片的應用最早出現在1999年200萬(wàn)像素的數碼相機中,單芯片是把處理電路的部分做成一塊ASIC芯片以實(shí)現高速化,代表了新的技術(shù)發(fā)展方向。
1、ADC模數轉換器
ADC模數轉換器是數碼相機的一個(gè)重要部件,數碼相機利用ADC模數轉換器
將CCD產(chǎn)生的電荷轉換為數字電信號,并傳送到圖像處理單元。
現在的ADC模數轉換器都利用晶體管的性質(zhì)來(lái)工作,一般都做到集成電路。ADC模數轉換器的主要特性是轉換速度(轉換頻率)和量化精度(編碼位數)。轉換速度指轉換中每秒可達到的采樣次數。量化精度指每次采樣可達到的離散的電平等級。量化精度決定了在A(yíng)DC模數轉換過(guò)程中的數據失真,一般的數碼相機中的ADC模數轉換的量化精度為8位、16位、24位或36位。編碼位數越長(cháng),數據的失真越小,還原出來(lái)的圖像畫(huà)質(zhì)越好。一般中低檔的數碼相機采用16位或24位,高檔的數碼相機采用36位的較多。但隨著(zhù)數據編碼位數的增加,數據量也增加,因此購買(mǎi)和使用數碼相機時(shí),應該根據需要選擇一定的轉換速度和量化精度。
2、DSP信號處理器
無(wú)論是CCD還是CMOC圖像傳感器,都需要彩色圖像處理器來(lái)完成自動(dòng)白平衡、自動(dòng)增益控制、自動(dòng)曝光控制等圖像處理工作以及R(紅)G(綠)B(藍)到Y(黃)U(青)V(洋紅)的圖像色彩格式轉換工作。這些工作通常都是用DSP信號處理器來(lái)完成。實(shí)時(shí)彩色圖像的數據率非常高,所以要求DSP信號處理器的芯片處理速度也非常高。高速的DSP信號處理器的芯片功耗很大,產(chǎn)生的熱量會(huì )影響圖像傳感矩陣的穩定性,而且高速的DSP信號處理芯片還會(huì )有很大的噪聲,嚴重干擾圖像傳感矩陣的工作。因此,目前一些高檔的相機多采用兩片處理電路結構,把DSP信號處理芯片做成另一塊電路以便與圖像傳感器件分開(kāi)。
DSP信號處理芯片是數碼相機的系統核心部件之一。人們通常稱(chēng)DSP信號處理芯片為數碼相機的心臟,因為其處理電路通過(guò)參數調整量最終決定圖像質(zhì)量。
DSP信號處理芯片處理參數的質(zhì)量會(huì )使圖像的質(zhì)量有很大差異
DSP信號處理芯片實(shí)際上是一種高速或超高速數字信號處理芯片。DSP信號處理芯片處理工作量很大,一般處理成專(zhuān)用的硬件。DSP信號處理芯片一般分為通用型和專(zhuān)用型兩種。任何一個(gè)DSP信號處理芯片本質(zhì)上都是一個(gè)單片微型計算機。然而它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理數字信號的,其最大的特點(diǎn)是極高的運算速度,能夠在短時(shí)間內完成許多復雜而繁瑣的數學(xué)運算,可以對數字圖像信號進(jìn)行優(yōu)化處理,其中包括:白平衡、彩色平衡、密度校正與圖像邊緣校正,以及一些常用拍攝參數進(jìn)行預先設定,這些參數處理的效果將直接影響數碼相片的品質(zhì)。
3、DCT編碼壓縮器
數碼相機可以通過(guò)壓縮照片容量的方法來(lái)提高相機的照片存儲容量,大多數數碼相機都采用JPEG格式來(lái)作為照片的存儲格式,也有采用非壓縮TIFF格式或BMP格式存儲數碼照片。
4、主控CPU
主控CPU在有些數碼相機上也稱(chēng)為主控程序。在數碼相機中,主控CPU
負責指令的擇取、解釋及執行,并控制數碼相機的全部動(dòng)作。大多數數碼相機中主控CPU只需一個(gè)芯片,有的數碼相機采用兩個(gè)CPU芯片。
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