Android — самая популярная мобильная операционная система на сегодняшний день. К концу прошлого десятилетия камера стала одним из наиболее важных факторов, влияющих на продажи смартфонов, и различные OEM-производители пытаются удержаться на вершине трона. Камеры смартфонов очень похожи на цифровые камеры в компактном корпусе. Обладая мощными возможностями обработки, он сделал большой шаг вперед и сегодня конкурирует с цифровыми камерами. В этом посте я расскажу об общей аппаратной архитектуре современной камеры Android.
В этом посте я кратко расскажу об архитектуре аппаратного обеспечения камеры Android. Если вы хотите узнать об этом подробнее, прочтите статью в моем блоге — Объяснение аппаратного обеспечения камеры Android (blog.minhazav.dev)
Примерно в 400–300 г. до н. э. древние философы некоторых культур были одними из первых, кто экспериментировал с камерой _obscura design_ для создания изображений. Идея достаточно проста — создайте достаточно темную комнату, в которую будет проникать лишь крошечная часть света через крошечное отверстие напротив плоской плоскости. Свет распространяется по прямой линии, пересекает точечное отверстие и создает изображение на плоской плоскости с другой стороны. В результате получается перевернутая версия объектов, просвечивающих с противоположной стороны отверстия — невероятное чудо и удивительное научное открытие для людей, живших более чем за тысячу лет до «средневековья».
1000 лет спустя камеры совершили большой скачок вперед, и теперь крошечные камеры доступны на смартфонах, способных захватывать плотные изображения, конкурирующие с полноценными цифровыми камерами. Стандартная камера на смартфоне состоит из следующих компонентов:
- Объектив — имеет дело с фокусировкой входящего света на датчик. Движение объектива помогает в автофокусировке. Иногда объектив снабжен системой перемещения по нескольким осям в ответ на внезапные движения смартфона, чтобы обеспечить такую функцию, как оптическая стабилизация изображения.
- Затвор. Смартфоны обычно имеют так называемый электронный затвор по сравнению с механическими затворами, которые популярны в цифровых камерах. Это контролирует, сколько света и как долго свет экспонирует датчик и, следовательно, значение экспозиции конечного изображения.
- Датчик — аппаратный компонент, который воспринимает входящий свет. Каждый пиксель покрыт цветным фильтром (R, B или G), чтобы определить один цвет и создать то, что называется RAW-изображением Байера. Да, каждый пиксель воспринимает только один RGB, а остальная часть изображения строится с использованием методов обработки изображений. Ознакомьтесь с разделом Подсистема камеры Android (blog.minhazav.dev), если вам интересно узнать об этом больше.
- Вспышка — используется для освещения объекта перед камерой и работает синхронно с процессом захвата. Становится все менее популярным в наши дни, когда на сцену выходят современные методы обработки изображений при слабом освещении.
- ISP: Image Signal Processor — система на кристалле (SoC), специализирующаяся на определенных методах обработки изображений, таких как генерация статистики, расчет гистограммы, демозаика, шумоподавление, кодирование jpeg и т. д. Это одна из наиболее важных SoC, определяющая, сколько мегапикселей могут обрабатываться смартфоном.
- DSP: процессор цифровых сигналов — система на кристалле (SoC), специализирующаяся на таких операциях, как матричные операции, быстрое преобразование Фурье и т. д., которые широко используются в машинном обучении и обработке изображений, что делает их хорошим кандидатом для интенсивного использования в камерах.
- ЦП и ГП — используются прикладным уровнем для запуска приложения «Камера» и обработки изображений общего назначения, применяемых к изображению перед его сохранением на диск.
Как упоминалось выше, эта статья затрагивает только верхушку айсберга. Я объяснил это гораздо более подробно в своей статье в блоге — Объяснение аппаратного обеспечения камеры Android (blog.minhazav.dev).