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微型数码相机应用中的CMOS传感器
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CMOS Sensors Applied in Mini-Digital Camera
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| ■意法半导体影像事业部亚太地区技术市场经理 Stuart Robertson |
现在，实现更高分辨率和更小尺寸的数码相机的有效途径，是在数码相机市场内引进CMOS图像传感器，与比较相似的CCD技术展开竞争。
CMOS的优势是能够利用标准生产线，能够在敏感阵列附近集成大量的数字电路，从而减少数码相机设计需要的集成电路的数量，而CCD则需要专门的硅制造工序，但CCD的信噪比目前在性能上仍占据上风，尤其是在微光条件下更是如此。不过，CMOS正在慢慢地缩小与CCD在这方面的差距。
理想的数码相机
如果最终用户希望相机既有网络相机功能，又能够使用Netmeeting或其它视频相关的会议类型的应用程序，那么，这个消费者就应该选购一个"双模式"相机，即具有两种工作模式：1)数码照相机(DSC)；2)网络照相机。
●相机的尺寸应该小巧，紧凑，正好装进一个衣袋里，或可以用作钥匙链的固定器。
●设计除了具有美感，而且还要具有优异的功能性。例如，要想增加直观性，就应该最大限度地减少按键数量和操作次数。当你打开照相机的电源时，只要按下快门，就能够摄取一张静止图像。电源开关应该是凹进去的，以避免相机在衣袋或手包里时电源意外接通，防止电池漏电。
●数码相机中的电源趋势似乎是锂离子聚合体充电电池。这种"扁平"型充电电池的一大优点是有助于工业设计人员完成小波形系数设计。通常情况下，当相机插入一台PC机的USB接口时，电池就会充电。显然，快速的充电时间是人人所盼望的。
●USB闪存驱动器（U盘）是由一个小型的工业设计一体化微控制器、"与非"（NAND）闪存和USB连接器组成。将这个设备插入一个PC的USB接口内，PC就会认为这个设备是一个海量移动存储媒体设备。总之，它就像一个计算机系统的微型硬盘，可以自由地从移动硬盘上复制/删除文件或目录。通常情况下，这些设备很小，例如，它们可以安装在一个钥匙环上。
ST解决方案
ST开发了一种高度创新的芯片组STV0674，以满足市场对这种微型数码相机的需求。
典型的ST系统总共只使用4块集成电路：
●CMOS 传感器 :VV6501C001 :VGA 分辨率;
●协处理器 :STV0674T100 :高度集成协处理器;
●DC-DC 转换开关:L6920 :增加电池电源电压;
●"与非"闪存:工业标准器件(可以选用一个 VV6411C036 CIF 分辨率传感器)。
系统工作原理
Bayer 数据以视频的传输速率，从传感器传送到协处理器。
VP
VP是视频处理引擎的首字母简写，是协处理器内的第一个功能块。
VP实时完成以下多种重要功能：
●"运行中"纠错
●自动曝光控制（AEC）
●在每个像素点上，从Bayer到 RGB24的再现
●RGB24 到 YUV4:2:2的色彩空间转换
●自动白平衡（AWB）
VC
从VP输出的YUV4:2:2数据传送到视频压缩引擎VC。VC实际上是一个JPEG压缩引擎。这是一个高参数化块，允许压缩自动调节，以适应现有的带宽。
静止模式
对于静止图像摄影，从VC输出的JPEG数据通过一个内置缓存，传输并直接写进"与非"闪存内。
视频模式
对于视频信号，M-JPEG流通过一个USB1.1收发器传送到PC机或MAC机上。这个视频驱动器内置一个M-JPEG软件译码器，对JPEG信号流进行解压缩。最终看到效果是显示器上的实时的视频图像。
应用程序存储器
STV0674 内置一个类似8052的核心，以执行管理功能以及用户界面功能，其中用户界面完全可以按照ODM的特殊需求进行定制。
STV0674采用应用程序存储技术。系统中存在一个非易失性"与非"闪速存储器，将应用程序存储在这个图片存储器内。在系统上电时，应用程序高速传送到STV0674内的一个32位的SRAM存储器内，由处理器在这里执行代码。这种方法可节省一个外部ROM器件。
音频编译码器
STV0674还内置一个音频编译码器（CODEC）。数据可以每秒8000-44000个样品的速率抽样或回放。此外，录音功能还采用了一个16位的微分积分模数转换器ADC，而且，录音模式既可以是8位也可以是16位，数据以简单的PCM格式存储，回放功能采用脉宽调制PWM技术。由于在传感器内已经集成了一个必备的前置音频放大器，设计人员只要再增加一个话筒，就可实现录音功能。这一高度集成的系统解决方案再次实现了一个尺寸紧凑的设计。
软件支持
提供WIN98、98SE、ME、2000和XP支持的全部驱动器，并支持直接放映和微软的video for windows (VfW)软件。支持MAC系统的软件目前正在开发中。
优势
ST提供的系统具有以下优点：
●无需外部缓存;
●无需应用程序 ROM;
●传感器集成前置音频放大器;
●协处理器内置音频编译码器;
●传感器内设USB电压调节器。
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