典型数码相机的信号处理过程

    对图像数据进行压缩、处理和存储等各项运算操作都是依靠数码相机内部的集成电路来完成的。图10-28所示是数码相机的数据压缩和扩展处理电路。从图中可以看出它主要是由存储器、存储控制器、亮度色度分离电路（Y/C分离）、压缩和扩展电路、记录接口电路，及记录媒体（PC卡）等部分构成的。    数码相机图像信号处理电路的结构和信号处理过程如下：    (1)前置预放电路    CCD摄像元件输出的图像信号送入前置预放电路中进行AGC（自动增益控制）放大和消噪处理，消除干扰和噪声得到稳定的图像信号。    (2) A/D变换器    CCD输出经预放后的图像信号是模拟信号，要经过A/D变换器变成数字信号再进行各种处理。A/D变换器的取样脉冲由时钟电路提供。
    图10-28    数码相机的数据压缩和扩展处理电路    (3) Y/C分离电路    由CCD输出的图像信号经摄像信号处理电路进行预放、消噪和稳幅，然后由A/D变换器变成数字信号，数字信号送到数字处理和Y/C分离电路。在这个电路中，主要是将图像信号分离成亮度信号Y和色差信号Cr和Cb。模拟图像信号经数字化后变成数字图像信号，再通过Y/C分离集成电路(IC)的处理，变换成一个亮度信号Y和两个色差信号：    Cr= (R-Y)，Cb= (B-Y)（其中，R为红信号，B为蓝信号）    (4)图像信号处理电路    图像信号分离成亮度信号Y和色差信号Cr、Cb后，还要进行黑电平设定、轮廓校正和色彩增强等处理，然后再进行图像信息的运算处理，数据压缩处理和记录存储等处理。这些电路都是集成在大规模集成电路之中。    (5)图像信息的运算处理    从Y/C数据的信息中可以计算出其信息量和活动性，这些值能够作为压缩时的规格化系数使用。将这些图像数据记录到具有一定容量的存储卡中，要进行压缩处理和信息量的控制如图中集成电路内的部分。例如一块存储卡要能存储8张图像数据，每一张图像数据量要确定，同时还要与所用的存储卡相对应。为了获得照片足够的清晰度（与传统胶片相机相比），这里的数据处理是非常重要的，也是数字相机特有的处理技术。    (6)亮度和色度信号的压缩编码    亮度信号和色差信号经运算处理后分别进行压缩编码，先分别进行离散余弦变换 (DCT)，将空间坐标的数据转换成频率坐标的数据，然后进行哈夫曼编码。哈夫曼编码是一种压缩编码的方法，它将离散余弦变换后的二维分布的交流分量，除以量化系统（量化系数是根据图像数据的分布规律得到的）。二维分布的数据经Z形扫描变成一元的串行数据。DCT变换后的直流分量处理，是将数据值与前一像块的直流分量进行比较，取其差值进行哈夫曼编码处理，直流分量的编码数据量也得到压缩。    (7) IC卡的记录处理    经哈夫曼编码后的最终压缩的数据信号，经过存储卡接口电路，最后记录到存储卡上。这部分电路也集成在集成电路中，在存储记录卡上设有管理信息区和数据信息区，被压缩处理后的图像数据要记录到存储卡的数据区。记录时要先记录用于压缩的量化表，以及数据的开头部分，在管理信息区记录存储卡的开头信息和管理信息。    (8)哈夫曼编码    哈夫曼编码是一种可变长度编码，它根据对数据编码的统计和计算，使概率高的数据采用短码（编码的位数少），概率低的数据采用长码（编码的位数多），这样数据的平均码长（数据量）就可大大减少，这是一种可逆压缩的方法之一。这种方法是通过对数据概率分布的计算，从而实现最小的平均码长。它可以大大减少数据量，因此可以说是一种高压缩方法。    上述过程是图像数据压缩处理和记录的过程，如果需要从存储卡上读出信息，则要进行与上述过程相反的处理，即数据信息的扩展还原过程。