Predstavljajte si, da kamera vašega telefona vsako sekundo posname na desetine fotografij. Vsaka slika vsebuje na milijone slikovnih pik in vsaka slikovna pika ima informacije o rdeči, zeleni in modri barvi. To je ogromna količina podatkov, ki jih je treba "prenesti" med senzorjem kamere in procesorjem vašega telefona. Brez širokega "avtocestnega sistema" bi imeli hud prometni zamašek!
Zato potrebujemo specializirane tehnologije vmesnika kamere. Danes raziščimo tri najpogostejše "avtoceste" v vašem telefonu:DPHY, CPHY in MPHY.
DPHY: Klasična dvo{0}}pasovna avtocesta
DPHY(izgovarja se D-Phy) je veteranska »cesta«, ki je v uporabi od leta 2009. Zamislite si jo kottradicionalna dvo{0}}avtocesta:
Oblikovanje cest: Vsak "pas" je sestavljen iz dveh žic-ena za signale naprej in ena za signale vzvratno. To se imenuje "diferencialna signalizacija", kot če bi imeli na avtocesti nasprotna pasova, ki se med seboj nanašata, zaradi česar je odporen na motnje.
Nadzor prometa: DPHY ima namensko "signalno linijo ure," ki deluje kot semafor in policist na cesti ter sporoča procesorju: "Rdeča luč zdaj, počakajte na podatke; Zelena luč zdaj, preberite podatke!"
Omejitev hitrosti: vsak pas deluje s hitrostjo do 2,5 Gbps (2,5 milijarde bitov na sekundo). Štirje pasovi skupaj zagotavljajo do 10 Gbps.
Pros:
- Zrela in stabilna tehnologija-kot dobro-uhojena cesta, ki ji zaupajo vsi vozniki
- Enostavna zasnova, enostavna za implementacijo inženirjev
- Močna proti-zmožnost motenj z nizkimi stopnjami napak
Slabosti:
- Veliko žic: 4 podatkovni pasovi + 1 urni pas=do 10 žic, ki zavzamejo dragocen prostor v telefonih
- Omejena pasovna širina, težave z današnjimi kamerami s 108 MP in videoposnetki 8K
- Relativno večja poraba energije
CPHY: Pametna tri{0}}pasovna ugankarska avtocesta
CPHY(izgovarja se C-Phy), predstavljen leta 2014, je nova »pametna tri-pasovna avtocesta«. Ne dodaja samo pasov-temveč popolnoma spreminja "prometna pravila":
Oblikovanje cest: Vsaka skupina uporabljatri žice(imenovan "Trio") brez namenske ure. Kot trije plesalci, ki se držijo za roke, komunicirajo prek relativnih sprememb položaja.
Čarobno kodiranje: To je najbolj kul funkcija CPHY! Napetosti treh žic ustvarjajo različne kombinacije (npr. žica A je 200 mV višja od B, B je 100 mV nižja od C itd.), kar ustvari šest "plesnih stanj". Z opazovanjem smeri teh sprememb stanja-kot pri branju Morsejeve abecede-lahko dekodirate izvirne podatke.
Visoka učinkovitost kodiranja: Medtem ko tradicionalni DPHY prenaša 1 bit na takt, lahko 7 "plesnih gibov" CPHY predstavlja 16 bitov podatkov. To je približno 2,28 bita na cikel-skoraj2,3-kratno izboljšanje učinkovitosti!
Neverjetna pasovna širina: Pri enaki "plesni frekvenci" 2,5 G doseže CPHY skupno pasovno širino 17,1 Gbps-70 % hitrejekot 10 Gbps DPHY.
Pros:
- Prihranek prostora-: 3 trio=9 žic, ena manj kot 10 žic DPHY
- Hitreje: 1,7-2,3-kratna pasovna širina DPHY, enostavno upravljanje z visoko ločljivostjo in visokim številom sličic
- Bolj prilagodljiv: Brez črte ure pomeni več svobode pri postavitvi PCB
Slabosti:
- Kompleksna zasnova: Usklajevanje tri{0}}žičnih "plesnih gibov" je veliko težje kot dvožično-Oblikovalci PCB lahko izgubijo lase!
- Šibki signali: Nihanje napetosti samo 0-200 mV ga naredi bolj "občutljivega" in občutljivega na motnje
- Težko dekodiranje: Zahteva zapletene algoritme za obnovitev ure, kot je reševanje ugank za rekonstrukcijo podatkov
MPHY: Prihodnji Maglev Super Train
MPHY(izgovarja se M-Phy) je vrhunska-možnost-maglev super vlak. Popolnoma opušča tradicionalni vzporedni prenos za USB-kot serijsko komunikacijo.
Kljub temu, da je neverjetno hiter z neomejenim potencialom, se danes redko uporablja v fotoaparatih. Je kot super vlak, ki je še vedno v poskusni fazi-skoraj noben senzor kamere na trgu ne podpira MPHY. Zato zaenkrat le priznajmo njegov obstoj.
Primerjava na prvi pogled
| Funkcija | DPHY (klasična) | CPHY (pametno) | MPHY (super vlak) |
|---|---|---|---|
| Struktura | 2-žilni par + ura | 3-žilni trio, brez ure | USB-kot |
| Največja pasovna širina | 10 Gbps (4 steze) | 17,1 Gbps (3 trio) | Teoretično višje |
| Število žic | Do 10 žic | Do 9 žic | Še manj |
| Zrelost | ★★★★★ Zelo zrelo | ★★★★☆ Pridobivanje oprijema | ★★☆☆☆ Redko uporabljen |
| Težavnost oblikovanja | Enostavno | Kompleksno | Kompleksno |
| Poraba energije | višje | Nižje | Nižje |
| Aplikacije | Telefoni srednjega/nižjega razreda, IoT | Vrhunski{0}}telefoni, avtomobilske kamere | Naprave prihodnosti |
Zaključek: Evolucija se nikoli ne ustavi
Tako kot so se avtoceste razvile iz dvopasovnih v pametne tri{0}}sisteme, bodo prišle še naprednejše »podatkovne avtoceste«. Razvoj vmesnika kamere ima en cilj:prenesite več podatkov po manj žicah z manjšo porabo energije.
Ko boste naslednjič posneli jasno fotografijo s telefonom, se spomnite teh nevidnih "avtocest", ki delujejo v zakulisju. Čeprav ostanejo neopaženi, so neopevani junaki, zaradi katerih bodo vaši dragoceni spomini takoj ujeti!
Tehnični nasvet: Večina sodobnih telefonov podpira DPHY in CPHY hkrati. Kot bi zgradili pametno avtocesto ob ohranjanju stare ceste, to zagotavlja združljivost z novimi in starimi senzorji kamere. Inženirji mislijo na vse!
