本帖最后由 maver 于 2021-9-15 16:53 编辑
大流行永远改变了我们工作、上学甚至寻求医疗保健的方式。现在数以百万计的人已经体验了视频会议的优势和便利，即使他们回到办公室和教室后，他们仍将继续使用这项技术。每个家庭的计算机数量有所增加，人们现在已经习惯了每个家庭成员都需要自己的专用设备的想法。 对笔记本电脑、二合一和平板电脑等便携式翻盖设备的需求在过去一年半中激增。这种趋势对于平板电脑尤其显着，该市场一直持平，现在需求量很大。根据Strategy Analytics 2021 年 4 月 29 日的一份报告，随着越来越多的人寻求平板电脑提供的灵活性和便携性，平板电脑市场在 2021 年第一季度同比增长了 44%——这是八年来的最高水平。 但并非所有设备的性能都一样。用户——从青春期前到退休人员以及介于两者之间的任何地方——对清晰的视频质量、长电池寿命和易用性有着很高的期望。如果工程师从图像传感器开始选择正确的架构和组件，他们就可以设计出满足这些要求的紧凑型笔记本电脑和平板电脑。 三大设计挑战 由于前置摄像头模块的空间有限，紧凑的翻盖设备带来了特殊的设计挑战。边框尽可能窄的无边框显示器限制了设计。通常需要在相机模块的尺寸和视频性能之间进行权衡。因此，市场上的许多设备的视频质量都很差。 其次，虚拟工作并不意味着被束缚在办公桌上。特别是对于平板电脑，消费者希望他们的设备可以在不插电的情况下运行数小时。理想的解决方案是以每秒 30 或 60 帧 (fps) 的速度提供高分辨率、响应式视频，同时不牺牲电池寿命。 第三，便携式设备还需要防止过热，而无需借助风扇或大型散热器，因为这些部件没有可用空间。因此，每个组件的功耗是任何设计的重要考虑因素。 相机模块设计和功能方面的多项创新为设计人员提供了性能和尺寸的最佳组合。诀窍是利用手机和安全产品领域的技术，提供业界最小的 1080 像素高清图像传感器。 每个像素的数量和大小在很大程度上决定了图像传感器的 X 和 Y 维度。在保持传感器尺寸的同时提高分辨率需要缩小像素。这样做会减少击中每个像素的光子数量，从而降低全阱容量并可能引发晕染问题。信噪比 (SNR) 下降，导致视频质量不佳。 从安全摄像头领域借鉴的像素技术解决了这个难题。全彩安全摄像头必须在从明亮阳光到全云覆盖或阴影的各种照明条件下可靠运行。出色的低光灵敏度和高动态范围是关键参数。用户需要清晰、清晰的室内和室外彩色图像。 即使在明亮的光线下，准确的安全镜头也不能容忍开花。随着人们走出家门并随身携带设备，笔记本电脑和平板电脑市场越来越受到关注。许多人仍然觉得在户外比在有陌生人的建筑物内更安全，他们希望能够在旅途中工作或娱乐。 OmniVision 开发了PureCel Plus-S堆叠芯片像素技术，以满足安全和手机应用的要求（图 1）。堆叠可在尽可能小的芯片尺寸中实现最大的功能。在不增加 X 或 Y 尺寸的情况下，分辨率从 1 兆像素增加到 2 兆像素。 图 1 PureCel Plus-S 堆叠芯片像素技术提高了灵敏度、角响应和全阱容量。资料来源：豪威 这种下一代像素技术提供更高的色彩保真度和强大的低光灵敏度，以及 37.5 dB 的高 SNR，可提供更清晰的图像。此外，PureCel Plus-S 提供更高的全井容量、零晕染和更低的功耗。 将这种堆叠芯片技术整合到翻盖式设备中是有意义的。它可以适应超薄边框设备的 3 毫米 Y 尺寸限制。1/7 英寸光学格式可实现最大视野，同时保持所需的占地面积。Z 高度保持在便携式设备的预期厚度限制内。 除了更紧凑的像素配置之外，焊盘几何形状还最大化了可用空间。所有焊盘都位于芯片的左侧和右侧，而不是围绕整个外围（图 2）。 图 2紧凑的像素配置有助于优化设计空间。资料来源：豪威 任何降低总功耗的功能都可以延长电池寿命并降低设备过热的风险。其中一项创新是图像传感器的“始终开启”设置。相机在不使用时保持低功耗流模式。这使它在激活时能够快速响应，同时在其余时间节省能源。 “始终开启”功能提供了增强安全性的额外好处（图 3）。例如，相机可以检测运动并模糊背景中有人走过的图像。这可以在公共环境中使用设备时保护隐私，并最大限度地减少视频通话期间的背景干扰。 图 3 “始终开启”功能为节能提供了一个主要场所。资料来源：豪威 翻盖式设备采用嵌入式 MIPI 电缆，将数据从相机传输到微处理器。为获得最佳视频质量，信号应尽可能无噪声。 然而，来自天线和其他组件的电磁干扰 (EMI) 会损害信号完整性。限制 EMI 的一种方法是将相机靠近微处理器以减少电缆长度，但这并不能提供积极的用户体验。 由于微处理器位于键盘下方，因此将摄像头放置在屏幕底部可以缩短电缆。然而，对于视频会议应用来说，这是一个糟糕的选择，因为摄像头指向参与者的鼻子，无法获得良好的视角。使用笔记本电脑进行视频通话的任何人都可能同意摄像头的最佳位置是屏幕的顶部中央。因此，设计人员需要在此约束范围内工作。 减少噪声的一种方法是使用多帧处理。对于大多数笔记本电脑和平板电脑应用程序，30 fps 的帧速率就足够了。设计人员可以选择 60 fps 图像传感器——该选项主要针对需要复杂图像处理的应用——但使用多帧处理来滤除噪声并向用户输出高质量的 30 fps 视频。 第二种解决方案涉及扩频时钟 (SSC)，这是降低 EMI 的常用方法。SSC 技术通常结合在系统级以调制通过长电缆的数据传输。问题是时钟芯片在已经受限的几何形状中占用了宝贵的空间并增加了成本。 通过选择具有嵌入式 SSC 功能的图像传感器，设计人员可以根据需要制作 MIPI 电缆以定位相机和其他组件，同时保持低 EMI 并避免添加更多分立组件的需要。 便携式视频的未来趋势 对高质量、便携式视频的需求不会消失。在这里，图像传感器是设计难题中必不可少的一部分，因为薄边框平板电脑的相机空间不断缩小，而性能预期却在增长。 我们预计分辨率将继续提高到 4K，挑战将是进一步缩小像素以保持较小的尺寸。这可以扩展平板电脑的摄像头功能，例如，启用中央舞台等新功能，让演讲者在视频通话期间无需走出框架即可在房间内移动。此外，更先进的“永远在线”功能将进一步延长电池寿命，甚至可以监控用户性能和屏幕使用时间。 对便携式翻盖式设备的需求将继续增长。幸运的是，设计人员可以使用工具来满足用户的性能期望，无论他们是学生、医疗专业人士还是商业领袖
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发表于 2021-9-15 16:50:13
