Zamislite da kamera vašeg telefona svake sekunde snima desetke fotografija. Svaka slika sadrži milijune piksela, a svaki piksel ima informacije o crvenoj, zelenoj i plavoj boji. To je ogromna količina podataka koju je potrebno "transportirati" između senzora kamere i procesora vašeg telefona. Bez širokog "sustava autocesta", imali biste veliku prometnu gužvu!
Zbog toga su nam potrebne specijalizirane tehnologije sučelja kamere. Danas istražimo tri najčešća "autoputa" unutar vašeg telefona:DPHY, CPHY i MPHY.
DPHY: Klasična autocesta s dva-traka
DPHY(izgovara se D-Phy) veteranska je "cesta" u upotrebi od 2009. Zamislite je kaotradicionalna autocesta s dva-traka:
Projektiranje cesta: Svaka "traka" sastoji se od dvije žice-jedne za signale naprijed i jedne za signale unatrag. To se zove "diferencijalno signaliziranje", poput suprotnih trakova na autocesti koji se međusobno povezuju, što ga čini otpornim na smetnje.
Kontrola prometa: DPHY ima namjensku "signalnu liniju sata", ponaša se poput semafora i policajaca na cesti, govoreći procesoru: "Crveno svjetlo sada, pričekajte podatke; Zeleno svjetlo sada, pročitajte podatke!"
Ograničenje brzine: Svaka traka radi brzinom do 2,5 Gbps (2,5 milijardi bitova u sekundi). Četiri trake zajedno isporučuju do 10 Gbps.
Pros:
- Zrela i stabilna tehnologija-poput dobro-istrošene ceste kojoj svi vozači vjeruju
- Jednostavan dizajn, jednostavan za implementaciju inženjerima
- Snažna anti{0}}smetnja s niskom stopom pogreške
Protiv:
- Mnogo žica: 4 podatkovne trake + 1 satna traka=do 10 žica, koje zauzimaju dragocjeni prostor unutar telefona
- Ograničena propusnost, muka s današnjim kamerama od 108 MP i 8K videom
- Relativno veća potrošnja energije
CPHY: Pametna autocesta s tri -slagalice
CPHY(izgovara se C-Phy), predstavljena 2014., nova je "pametna autocesta s tri-traka." Ne dodaje samo trake-već potpuno mijenja "prometna pravila":
Projektiranje cesta: Svaka grupa koristitri žice(naziva se "Trio") bez namjenske linije sata. Poput tri plesača koji se drže za ruke, oni komuniciraju relativnim promjenama položaja.
Čarobno kodiranje: Ovo je najbolja značajka CPHY-a! Naponi triju žica stvaraju različite kombinacije (npr. žica A je 200 mV viša od B, B je 100 mV niža od C, itd.), generirajući šest "plesnih stanja". Promatranjem smjera ovih promjena stanja-poput čitanja Morseove abecede-možete dekodirati izvorne podatke.
Visoka učinkovitost kodiranja: Dok tradicionalni DPHY prenosi 1 bit po taktu, CPHY-jevih 7 "plesnih pokreta" može predstavljati 16 bita podataka. To je oko 2,28 bita po ciklusu-skoro2,3x poboljšanje učinkovitosti!
Nevjerojatna propusnost: Na istoj "plesnoj frekvenciji" od 2,5G, CPHY postiže ukupnu propusnost od 17,1 Gbps-70% bržeod DPHY-jevih 10 Gbps.
Pros:
- Ušteda prostora-: 3 tri=9 žice, jedna manje od DPHY-jevih 10 žica
- Brže: 1.7-2.3x DPHY propusnost, lako rukovanje visokom rezolucijom i velikim brojem sličica u sekundi
- Fleksibilniji: Bez linije sata znači više slobode u rasporedu PCB-a
Protiv:
- Složen dizajn: Koordinirati tri{0}}žične "plesne pokrete" daleko je teže nego dvije žice-Dizajneri PCB-a mogli bi izgubiti kosu!
- Slabi signali: Osjetljivost napona od samo 0-200mV čini ga "delikatnijim" i osjetljivijim na smetnje
- Teško dekodiranje: Zahtijeva složene algoritme za oporavak sata, poput rješavanja zagonetki za rekonstrukciju podataka
MPHY: budući Maglev Super vlak
MPHY(izgovara se M-Phy) vrhunska je-opcija-maglev super vlak. Potpuno napušta tradicionalni paralelni prijenos za USB-poput serijske komunikacije.
Međutim, iako je nevjerojatno brz s neograničenim potencijalom, danas se rijetko koristi u fotoaparatima. To je poput super vlaka koji je još uvijek u eksperimentalnoj fazi-gotovo nijedan senzor kamere na tržištu ne podržava MPHY. Pa priznajmo njegovo postojanje za sada.
Usporedba na prvi pogled
| Značajka | DPHY (klasični) | CPHY (pametno) | MPHY (super vlak) |
|---|---|---|---|
| Struktura | 2-žilni par + sat | 3-žilni trio, bez sata | USB-kao |
| Maksimalna propusnost | 10 Gbps (4 trake) | 17,1 Gbps (3 trio) | Teoretski veći |
| Broj žica | Do 10 žica | Do 9 žica | Još manje |
| Zrelost | ★★★★★ Vrlo zrelo | ★★★★☆ Sve više raste | ★★☆☆☆ Rijetko se koristi |
| Poteškoće dizajna | Jednostavan | Kompleks | Kompleks |
| Potrošnja energije | viši | Donji | Donji |
| Prijave | Srednji/niži-telefoni, IoT | Vrhunski-telefoni, kamere za automobile | Uređaji budućnosti |
Zaključak: Evolucija nikad ne prestaje
Baš kao što su autoceste evoluirale od dvotračnih do pametnih tro-sustava, doći će još naprednije "podatkovne autoceste". Evolucija sučelja kamere ima jedan cilj:prenesite više podataka na manje žica uz manju potrošnju energije.
Kad sljedeći put snimite jasnu fotografiju telefonom, sjetite se ovih nevidljivih "autocesta" koje rade iza scene. Iako prolaze nezapaženo, oni su neopjevani heroji koji će vaše dragocjene uspomene odmah uhvatiti!
Tehnički savjet: Većina modernih telefona podržava i DPHY i CPHY istovremeno. Poput izgradnje pametne autoceste uz zadržavanje stare ceste, ovo osigurava kompatibilnost s novim i starim senzorima kamere. Inženjeri misle na sve!
