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樹莓派三代相機模塊上線-IMX708

 云深無際 2023-01-11 發(fā)布于內蒙古

今天沖浪我看見了:

OMG!上新啦!

我招的設計師不知道有沒有這設計的本領,黑色是視角變寬的版本

靜態(tài)質量的提升,自動對焦模塊,120°視角,NOR可選項

索尼IMX708是一塊1/2.43英寸CMOS圖像傳感器,,像素為4608*2592(12MP),最高可以拍攝1080P/50P、720P/100P、480P/120P視頻,以及支持通過Quad Bayer技術實現HDR模式輸出,獲得更好動態(tài)范圍,但像素會降低到3MP,此外它還支持相位差對焦(PDAF)。我找不到數據手冊(肯定找不到),但是可以知道是2020年發(fā)布的OPPO Find2 上面是有一顆708,被稱之為電影鏡頭(超廣),首先是成像的素質高,且作為廣角鏡頭出現,其次就是小對焦距離(只要像素密度夠高就可以實現).

Find2

這個是簡單的數據羅列,不管怎么看都是質的跨越

提供標準視場(FOV)和寬視場(FOV)

看這個是最詳細的

1.等效焦距為29毫米,光圈為F1.8,最近對焦距離為10厘米,定價25美元

2.等效焦距為17毫米,光圈為F2.2,最近對焦距離為5厘米,定價35美元

這就是動態(tài)范圍范圍,不過像素變低了

然后這個是雙核對焦,最早好像是佳能的相位對焦發(fā)布的

另外值得一說的是相機模組有了自動對焦,首先開啟的是相位對焦,在失效的情況下變成傳統(tǒng)的反差對焦模式。

最簡單的對焦過程是:隨著對焦鏡片開始移動,畫面逐漸清晰,對比度開始上升,當畫面最清晰,對比度最高時,其實已經處于合焦狀態(tài),但相機并不知道,所以會繼續(xù)移動鏡頭,當發(fā)現對比度開始下降。進一步移動鏡片,發(fā)現對比度進步下降,相機知道已經錯過焦點;鏡片回退至對比度最高的位置,完成對焦。

相位對焦原理:根據CIS不同像素的相位差信息,判斷出當前鏡頭位置離相對焦清晰狀態(tài)(即圖2 相位差為零狀態(tài))的位置,從而得到鏡頭應該移動的向量。

以后我詳細的出文章說這個

這是佳能的一個專利圖,注意看兩個組件之間的狹縫

這種取材于單反的對焦方式的原理是通過感光元件上預留出一些遮蔽像素點來充當自動對焦傳感器,專門用來進行相位檢測。通過比對左右兩側像素點的距離及其變化等來決定對焦的偏移值從而實現準確對焦。在整體相位檢測焦點位置之后,鏡頭驅動模塊會將鏡片組進行移動合焦,因此在時間花費上會更短。也就是說,直接是給出驅動器驅動的指令。

由于PDAF對焦方式需要單獨像素進行檢測,因此對光照條件要求更高。在暗光環(huán)境下,由于對焦采樣區(qū)域光線不足,所以PDAF對焦速度往往會減慢。

在PDAF對焦方式不適用時,手機就會自動切換到反差對焦:

這樣的對焦方式容易出現拉風箱的抽動感,只有抽過才知道最佳對焦在哪里。即便是中間已經找到了合焦點,但攝像頭模組還是會繼續(xù)完成移動記錄,因此整體對焦過程要更加緩慢。

不過這種對焦方式并不需要PDAF那樣單獨放出相位監(jiān)測像素點,所以在成本上要更低。而在對比度比較明顯的情況下,反差對焦也能取得不錯的效果。

所以這種對焦方式需要感光元件實時獲取影響,并傳遞給圖像處理器,然后計算反差量,對比篩選出反差最大的,并根據反差量最大的值確定是否合焦。
這種判斷能獲得非常高的對焦精度,實際使用也是如此。這個我是看過一嘴,具體的討論我并沒有看到。
反差式對焦不存在預設的對焦點,或者說,滿屏任意部分都可用于對焦,它更適合于一些新的技術結合使用,例如:配合觸摸屏技術快速更改對焦區(qū)域。也可以看到松下的一些機型都是可以AF拍照的。因為全CMOS都可以計算,指哪打哪。
聊這個反差對焦不得不說松下了:

松下應該是把反差對焦玩到登峰造極的廠家了,一直是躲避SONY的相位對焦

相比反差式的需要來回多次“錯過”準確焦點的位置來對焦的方式,相位式對焦在一開始的時候就可以通過相位檢測的信號來判斷當前的焦點位置是靠前還是靠后。并且準確的告訴鏡頭驅動模塊,應該將鏡片向哪個方向移動而且在準確焦點位置的時候,相位檢測系統(tǒng)可以準確的知道當前已經處于合焦狀態(tài)。不需要再重復來回移動對焦鏡片組。所以在速度上會比反差式對焦快很多。

簡單來說相位偵測對焦更快但是對光線要求較高,對比偵測對焦結構簡單硬件少、光線要求低但會“猶豫”對焦慢。兩者各有其優(yōu)勢。

還有一種是雙核對焦:雙核對焦與PDAF對焦在本質上是相同的,不過由于傳統(tǒng)傳感器單像素只有一個光電二極管,也就是一半像素是被遮蔽的。而全像素雙核傳感器在每個像素點的位置有兩個光電二極管—光電二極管A和B。在對焦時,兩個光電二極管分別檢測出A像和B像的新號,在完成合焦狀態(tài)下兩個像將重合;而未完成合焦狀態(tài)時,兩個像是模糊且相互錯開的。

合焦的原理還是通過相對檢測,通過檢測偏差量(信號差)和偏差方向(A像和B像分別位于中心的哪一側),就能計算出對焦鏡片組應當朝什么方向移動多少距離,因此對焦速度會進一步提升。

佳能官網的圖

總結一下:cmos上每個像素都可分為左右兩部分,分別成像。這時候生成的兩張圖像就像我們人眼的左右眼存在視差,利用這個視差完成測距,并以此驅動鏡頭對焦。

其實我覺得靜態(tài)區(qū)別不是很大,但是在錄像的時候,PDAF 的一個好處是它允許在視頻錄制期間連續(xù)運行自動對焦算法,在相機和場景中的物體移動時保持最佳對焦。就是錄像的時候好很多了。

另外我今天玩我媽的手機,發(fā)現居然有峰值對焦的功能!??!

小米10S,專業(yè)模式打開


需要自己來調節(jié)

可以看到邊緣最紅最大的時候完成合集,牛逼

相機搭配的軟件系統(tǒng):

其次樹莓派在64位系統(tǒng)全新的編寫了相機的使用庫,稱為lib2,我以前寫過一個文章就是討論這個的:關于樹莓派新系統(tǒng)二三事(Bullseye)

libcamera是一個新的軟件庫,旨在直接從 Linux 操作系統(tǒng)支持復雜的相機系統(tǒng)。就 Raspberry Pi 而言,使我們能夠直接從運行在 ARM 處理器上的開源代碼驅動攝像頭系統(tǒng)。在 Broadcom GPU 上運行且用戶根本無法訪問的專有代碼幾乎被完全繞過。這也是最重要的,就是完全的脫離ARM內核的控制。
libcamera向應用程序提供 C++ API,并在配置相機的級別工作,然后允許應用程序請求圖像幀。這些圖像緩沖區(qū)駐留在系統(tǒng)內存中,可以直接傳遞給靜態(tài)圖像編碼器(如 JPEG)或視頻編碼器(如 h.264),盡管編碼圖像或顯示圖像等輔助功能完全超出了它們libcamera本身的范圍.
在核心之下libcamera,Raspberry Pi 提供了一個自定義管道處理程序,這是libcamera用于驅動 Raspberry Pi 本身上的傳感器和 ISP(圖像信號處理器)的層。這其中還有一部分是眾所周知的控制算法的集合,或者說是IPA(圖像處理算法)libcamera,例如 AEC/AGC(自動曝光/增益控制)、AWB(自動白平衡)、ALSC(自動鏡頭陰影校正) ) 等等。
所有這些代碼都是開源的,現在可以在 Raspberry Pi 的 ARM 內核上運行。GPU 上只有一層非常薄的代碼,將 Raspberry Pi 自己的控制參數轉換為 Broadcom ISP 的寄存器寫入。
Raspberry Pi 的實現libcamera不僅支持四個標準 Raspberry Pi 攝像頭(OV5647 或 V1 攝像頭、IMX219 或 V2 攝像頭、IMX477 或 HQ 攝像頭以及 IMX708 或攝像頭模塊 3),還支持第三方傳感器,如 IMX290、IMX327 , OV9281, IMX378。Raspberry Pi 熱衷于與希望看到其傳感器直接受libcamera.
此外,Raspberry Pi 為這些傳感器中的每一個提供了一個調整文件,可以對其進行編輯以更改 Raspberry Pi 硬件對從圖像傳感器接收到的原始圖像執(zhí)行的處理,包括顏色處理、噪聲抑制量或控制算法的行為。
這塊代碼有些復雜,希望今年可以有類似的文章寫出來。

全新的相機構件,其實就是軟件實現的ISP

推薦的采樣格式

另外前幾日的Github上面已經在固件里面推送了

IMX477,是有M12和CS兩個口的,一定要買這個,三代是沒有的

這個是CSI的電路圖

目前就是國外三個店可以買到,國內還沒有開賣,之后買來學習一下。

https://www.raspberrypi.com/products/camera-module-3/
https://tech.sina.cn/digi/dc/2010-08-17/detail-iavxeafs4043611.d.html
https://tech.sina.com.cn/mobile/n/c/2019-05-11/doc-ihvhiqax7957743.shtml
https://github.com/raspberrypi/firmware/commit/master?diff=split
https://www.gsmarena.com/sony_imx708_specs_leak_will_output_48_mp_images-news-41129.php

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