2.4.1 Cảm biến camera CCD
CCD bao gồm một mạng lưới như bàn cờ các điểm bắt sáng (điểm ảnh, pixel): Các điểm này lại được phủ các lớp lọc màu .(thường là 1 trong 3 màu cơ bản: đỏ, xanh lam và xanh dương (Red, Green, Blue). Để mỗi điểm chỉ bắt một màu nhất định. Do các điểm ảnh được phủ các lớp lọc màu khác nhau và được đặt xen kẽ nhau. Nên màu nguyên thủy tại một điểm của hình ảnh thật. Sẽ được tái hiện bằng màu từ một điểm ảnh chính. Kết hợp với các màu bù được bổ sung từ các điểm xung quanh bằng phương pháp nội suy.
Khi camera hoạt động! ánh sáng qua ống kính sẽ được lưu lại lại bề mặt chip thông qua các điểm ảnh. Thông tin về số lượng ánh sáng lưu lại của mỗi điểm .(thể hiện bằng độ khác nhau về điện áp) sẽ được chuyển lần lượt theo từng hàng ra ngoài bộ phận đọc giá trị. (để đọc các giá trị khác nhau của mỗi điểm ảnh).
Sau đó các giá trị này sẽ đi qua bộ khuyếch đại tín hiệu! rồi đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D converter). Rồi tới bộ xử lý để tái hiện lại hình ảnh đã chụp được.
Chương 2 Tìm hiểu cảm biến trong điện thoại thông minh
cho chip. CCD có bất lợi đó là tốc độ xử lý hoàn thiện một bức ảnh khá chậm. Ảnh ở một số vùng hoặc dễ bị thừa sáng, thiếu sáng. . . Để xử lý vấn đề này, một bộ đọc ảnh có kích cỡ bằng mạng lưới các hạt sáng. Được bổ sung xen kẽ để làm tăng tốc độ xử lý ảnh mà không bị suy giảm chất lượng. Do đó quá trình đọc ảnh chỉ qua một lần đổ dữ liệu. Nhưng sự cải thiện này đòi hỏi phải có thêm không gian trên chip. Mà để sản xuất chip CCD cần có những thiết bị, phòng lab chuyên dụng. Khiến cho giá thành CCD đã đắt lại càng thêm đắt.
2.4.2 Cảm biến camera CMOS
Cẩm biến CMOS thì cạnh mỗi một điểm bắt sáng trên chip đều có một mạch bổ trợ
Hình 2.10: Cảm biến Camera CCD và CMOS
Do đó, người ta có thể tích hợp các quy trình xử lý ảnh như bộ chuyển đổi analog/digital. Cân bằng trắng. . . vào mạch bổ trợ này, giúp cho quá trình xử lý bức ảnh được thực hiện rất nhanh. Nhờ được thực hiện ngay tại từng điểm ảnh đơn lẻ. Các điểm ảnh đa chức năng này (vì thế ở CMOS thế hệ mới còn được gọi là các điểm ảnh chủ động APS – active pixel sensor)! đều có khả năng tự làm việc.
Cũng do khả năng này mà người ta có thể chỉ tương tác với một vùng pixel nhất định của chip cảm biến .(ví dụ như zoom số, phóng to chỉ một phần của ảnh), điều không thể làm được đối với CCD vì CCD đã đọc là đọc hết toàn bộ bức ảnh. Do khả năng tích hợp cao, bảng mạch chính sẽ không bị mất thêm không gian. (vì tất cả đã ở trên chip), không đòi hỏi thêm các chip bổ trợ. CMOS lại tiêu thụ rất ít điện năng, việc sản xuất dễ dàng!
vì quy trình giống như quy trình sản xuất chip máy tính hay các chip trong các thiết bị điều khiển khác. Không cần phải đầu tư thêm phòng lab mới. Giá thành sản xuất theo đó sẽ được giảm đáng kể.
Nhưng lợi thế lại trở thành nhược điểm. Do mỗi một điểm bắt ảnh trên CMOS lại có một mạch riêng. Nên khó có thể đảm bảo tính đồng nhất của mỗi mạch khi khuyếch đại. Điều này làm cho bức ảnh xuất ra luôn có một độ nhiễu nhất định (không mịn). Nếu như ở CCD, mỗi một điểm ảnh là một mặt bắt sáng khiến cho độ nhạy sáng của CCD cao hơn. Dải màu thể hiện được nhiều hơn, độ phân giải cao hơn, thì mỗi một điểm ảnh của CMOS. (bao gồm hạt bắt sáng và mạch khuyếch đại) khi bắt sáng sẽ có những phần ánh sáng rơi vào vị trí của mạch. Vì thế sẽ không được tái hiện. Điều này làm cho ảnh bị mất thông tin tại những vùng này dẫn đến độ phân giải của CMOS không cao.
Chương 2 Tìm hiểu cảm biến trong điện thoại thông minh
2.4.3 So sánh đặc điểm giữa cảm biến hình ảnh CCD và CMOS
Mô tả CCD CMOS
Thành phần Cảm biến + chip + tp quang học Cảm biến + chíp Tốc độ Trung bình đến nhanh Nhanh
Độ nhạy Cao Thấp
Nhiễu Thấp Trung bình Độ phức tạp hệ thống Cao Thấp Độ phức tạp cảm biến Thấp Cao
Đầu ra Tín hiệu tương tự Tín hiệu số Tín hiệu điểm ảnh Điện tử Điện thế
2.4.4 Giới thiệu cảm biến camera của sony.
Sony tuyên bố bộ cảm biến này “ là loại cảm biến hình ảnh CMOS xếp lớp 3D lần đầu tiên thế giới hỗ trợ DRAM cho điện thoại thông minh” và đạt được tốc độ ghi video nhanh tới nhừ vậy nhờ tốc độ đọc dữ liệu ra cực nhanh . Khi chụp hình ảnh , cảm biến này có thể đọc một hình ảnh 19.3MP trong thời gian 1/120 giây , nhanh gấp 4 lần so với những cảm biến hiện tại . Hầu hết những Camera của điện thoại ở thời điểm này có thể ghi được 720p @ 240 FPS hoặc 1080p @ 120 FPS . Cảm biến mới của Sony không chỉ đọc nhanh gấp 4 lần so với những thiết bị hiện nay mà nó còn đạt được với độ phân giải cao hơn . Tốc độ đọc đầu ra cực nhanh mới của Sony cũng hỗ trợ giảm méo rất thích hợp khi quay những vật thể có tốc độ cao . Nó còn hỗ trợ nâng cao nâng cao xứ lí tín hiệu hình cho phép đạt được hình ảnh có chất lượng tốt hơn . Cảm biến này là loại CMOS 1/2.3 –inch 21.2MP với kích thước điểm ảnh 1.22 micron . Nó có thể ghi với tốc độ 30FPS
với độ phân giải 19.3MP , ghi 4K @ 60FPS và ghi 1080p @ 1000FPS .
2.5 Cảm biến gia tốc
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi của các đại lượng vật lý.