標(biāo)簽：圖像傳感 CMOS CCD
傳感器類型：我們常說的數(shù)碼攝像頭的傳感器相當(dāng)與傳統(tǒng)相機的膠片，傳感器是數(shù)碼攝像頭的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)，它是一種用來接收通過鏡頭的光線，并且將這些光信號轉(zhuǎn)換成為電信號的裝置。目前數(shù)碼攝像頭的核心成像部件有兩種：一種是 CCD (電荷藕合)元件;另一種是 CMOS (互補金屬氧化物導(dǎo)體)器件。
CCD 感光器件： CCD 全稱為 Charge Coupled Device ，中文翻譯為電荷藕合器件。它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮處理經(jīng) USB 接口傳到電腦上就形成所采集的圖像。
CMOS 感光器件： CMOS 全稱為 Complementary Metal-Oxide Semiconductor ，中文翻譯為互補性氧化金屬半導(dǎo)體。 CMOS 的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在 CMOS 上共存著帶 N (帶 – 電) 和 P (帶 + 電)級的半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。
CMOS 與 CCD 的區(qū)別： CCD 和 CMOS 在制造上的主要區(qū)別是 CCD 是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而 CMOS 是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒有本質(zhì)的區(qū)別。 CCD 只有少數(shù)幾個廠商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且 CCD 制造工藝較復(fù)雜，采用 CCD 的攝像頭價格都會相對比較貴。事實上經(jīng)過技術(shù)改造，目前 CCD 和 CMOS 的實際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且 CMOS 的制造成本和功耗都要低于 CCD 不少，所以很多攝像頭生產(chǎn)廠商采用的 CMOS 感光元件。 成像方面：在相同像素下 CCD 的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。而 CMOS 的產(chǎn)品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因， CMOS 的成像質(zhì)量和 CCD 還是有一定距離的。 但由于低廉的價格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。
目前，市場銷售的數(shù)碼攝像頭中以 CMOS 感光器件的為主。在采用 CMOS 為感光元器件的產(chǎn)品中，通過采用影像光源自動增益補強技術(shù)，自動亮度、白平衡控制技術(shù)，色飽和度、對比度、邊緣增強以及伽馬矯正等先進的影像控制技術(shù)，完全可以達(dá)到與 CCD 攝像頭相媲美的效果。受市場情況及市場發(fā)展等情況的限制，攝像頭采用 CCD 圖像傳感器的廠商為數(shù)不多，主要原因是采用 CCD 圖像傳感器成本高的影響。
合理使用攝相頭： 首先不要在逆光環(huán)境下使用，尤其不要直接指向太陽，否則“放大鏡燒螞蟻”的慘劇就會發(fā)生在您的攝像頭上。其次環(huán)境光線不要太弱，否則直接影響成像質(zhì)量?？朔@種困難有兩種辦法，一是加強周圍亮度，二是選擇要求最小照明度小的產(chǎn)品，現(xiàn)在有些攝像頭已經(jīng)可以達(dá)到 5lux 。
最后要注意的是合理使用鏡頭變焦，不要小瞧這點，通過正確的調(diào)整，攝像頭也同樣可以擁有近距離拍攝的功能。
傳感器像素：影像傳感器上有許多感光單元，它們可以將光線轉(zhuǎn)換成電荷，從而形成對應(yīng)于景物的電子圖像。而在傳感器中，每一個感光單元對應(yīng)一個像素( Pixels )，像素越多，代表著它能夠感測到更多的物體細(xì)節(jié)，從而圖像就越清晰。要提高圖像的清晰度，除了在影像處理方面做出提高以外，增加傳感器的感光單元的數(shù)量即提高傳感器像素也是一個主要的辦法。 現(xiàn)在市面上主流的攝像頭大都是采用 30 萬像素，即在傳感器中一共有大約 30 萬個感光單元。與之對應(yīng)的成像分辨率為 640×480 (即等于 307200 個像素)。最高分辯率：分辨率是用于度量位圖圖像內(nèi)數(shù)據(jù)量多少的一個參數(shù)，通常表示成 dpi(dot per inch, 每英寸點 ) 。 攝像頭的分辨率是指攝像頭解析圖象的能力，也即攝像頭的影像傳感器的像素數(shù)。最高分辨率就是指攝像頭能最高分辨圖像的能力的大小，即攝像頭的最高像素數(shù) ?，F(xiàn)在市面上較多的 30 萬像素 CMOS 的最高分辨率一般為 640×480 ， 50 萬像素 CMOS 的最高分辨率一般為 800×600 。分辨率的兩個數(shù)字表示的是圖片在長和寬上占的點數(shù)的單位，一張數(shù)碼圖片的長寬比通常是4︰3。 在實際應(yīng)用中，像素越高，拍攝出來的圖像品質(zhì)就越好，但另一方面也并不是像素越高越好，對于同一畫面，像素越高的產(chǎn)品它的解析圖像的能力也越強，但相對它記錄的數(shù)據(jù)量也會大得多，所以對存儲設(shè)備的要求也就高得多。如果將攝像頭用于網(wǎng)絡(luò)聊天或者視頻會議，那么分辨率越高則需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬就越大。因此消費者在這方面應(yīng)該注意，應(yīng)根據(jù)自己的需要選擇一款像素適合自己的產(chǎn)品。
值得注意的一點：有些分辨率的標(biāo)識是指這些產(chǎn)品利用軟件所能達(dá)到的插值分辨率，雖然說也能適當(dāng)提高所得圖像的精度，但和硬件分辨率相比還是有著一定的差距的。 最大幀數(shù)： 幀數(shù)就是在 1 秒鐘時間里傳輸?shù)膱D片的張數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用 fps ( Frames Per Second )表示。每一幀都是靜止的圖象，快速連續(xù)地顯示幀便形成了運動的假象。高的幀率可以得到更流暢逼真的動畫。每秒鐘幀數(shù)( fps )愈多，所顯示的動作就會愈流暢。要避免動作不流暢的最低 fps 是 30 。除了 30fps 外，有些計算機視頻格式，例如 AVI ，每秒只能提供 15 幀。我們之所以能夠利用攝像頭來看到連續(xù)不斷的影像，是因為影像傳感器不斷攝取畫面并傳輸?shù)狡聊簧蟻恚?dāng)傳輸速度達(dá)到一定的水平時，人眼就無法辨別畫面之間的時間間隙，所以大家可以看到連續(xù)動態(tài)的畫面。
色彩位數(shù)： 色彩位數(shù)又稱彩色深度，攝像頭的彩色深度指標(biāo)反映了攝像頭能正確記錄色調(diào)有多少，色彩位數(shù)的值越高，就越可能更真實地還原亮部及暗部的細(xì)節(jié)。 色彩位數(shù)以二進制的位( bit )為單位，用位的多少表示色彩數(shù)的多少。目前所有的攝像頭的色彩位數(shù)都達(dá)到了 24 位(也就是能表達(dá) 2 的 24 次方種顏色)，可以生成真彩色的圖象。色彩位數(shù)高，就可以得到更大的色彩動態(tài)范圍。也就是說，對顏色的區(qū)分能夠更加細(xì)膩。 攝像頭最常見的是 24 位， 30 位的攝像頭極少見到。具體來說，一般攝像頭中每種基色采用 8 位或 10 位表示，三種基色紅、綠、藍(lán)總的色彩位數(shù)為基色位數(shù)乘以 3 ，即 8×3=24 位或者 10×3=30 位。攝像頭色彩位數(shù)反映了攝像頭能正確表示色彩的多少，以 24 位為例，三基色 ( 紅、綠、藍(lán) ) 各占 8 位二進制數(shù)，也就是說紅色可以分為 2 的 8 次方 =256 個不同的等級，綠色和藍(lán)色也是一樣。那么它們的組合為 256×256×256=16777216 ，即大約 1600 萬種顏色，而 30 位可以表示 10 億種。色彩深度值越高，就越能真實地還原色彩。[!--empirenews.page--]
成像距離： 要了解攝像頭的成像距離需要引進一個超焦距的概念。超焦距是指對焦點以后的能清晰成像的距離。攝像頭一般都是利用了超焦距的原理，即短焦鏡頭在一定距離之后的景物都能比較清晰成像的特點，省去對焦功能。當(dāng)然這個 “ 清晰 ” 不是一個絕對的概念，超焦距范圍內(nèi)的景物并非真正的清晰成像。由于景物不在對焦點上，因此模糊是肯定的，只是模糊的程度一般人能夠接受而已。 攝像頭成像距離就是指攝像頭可以相對清晰成像的最近距離到無限遠(yuǎn)這一范圍。 例如有的攝像頭其成像距離是 5cm 到無限遠(yuǎn)，即表示 5cm 是最近的成像距離，此距離以后的景物都會是相對清晰的。對于一般用戶來說，如果只是安裝在電腦上進行視頻聊天的話，那么一般 5cm 到無限遠(yuǎn)的 “ 超焦距 ” 模式對焦已經(jīng)可以滿足要求了。
對焦方式與范圍： 攝像頭的對焦方式一般是指手動對焦以及自動對焦。 手動對焦通常是需要用戶對攝像頭的對焦距離進行手動選擇。而自動對焦則是由攝像頭對拍攝物體進行檢測，確定物體的位置并驅(qū)動鏡頭的鏡片進行對焦。 對焦范圍是指攝像頭能夠完成聚焦的最近點到最遠(yuǎn)點的這一個范圍。 例如有的攝像頭的對焦范圍是 15cm 到無限遠(yuǎn)，也就是說它最近的對焦距離是 15cm ，而在 15cm 以內(nèi)這一范圍是無法完成聚焦的，即使能聚焦，所成的圖像也不清晰。
鏡頭： 攝像頭的鏡頭是將拍攝景物在傳感器( CCD 或 CMOS )上成像的器件，它通常由由幾片透鏡組成。 從材質(zhì)上看，攝像頭的鏡頭可分為塑膠透鏡( Plastic )和玻璃透鏡( Glass )。 通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有： 1P 、 2P 、 1G 1P 、 1G 2P 、 2G 2P 、 4G 等(此處的 P 、 G 分別代表塑膠透鏡和玻璃透鏡，如 1G 1P 表示這款攝像頭的鏡頭由一片塑膠透鏡和一片玻璃透鏡組成)。透鏡越多，成本越高;玻璃透鏡比塑膠貴。因此一個品質(zhì)好的攝像頭應(yīng)該是采用玻璃鏡頭，成像效果就相對塑膠鏡頭會好，玻璃透光性以及成像質(zhì)量都具有較大優(yōu)勢，比較常使用在較為高端的攝像頭上?，F(xiàn)在市場上的大多攝像頭產(chǎn)品為了降低成本，一般會采用塑膠鏡頭或半塑膠半玻璃鏡頭(即： 1P 、 2P 、 1G 1P 、 1G 2P 等)。 鏡頭通常有兩個較為重要的參數(shù)。一個是光圈 ，它是安裝在鏡頭上控制通過鏡頭到達(dá)傳感器的光線多少的裝置，除了控制通光量，光圈還具有控制景深的功能，即光圈越大，則景深越小。
另一個是焦距 ，它基本上就是從鏡頭的中心點到傳感器平面上所形成的清晰影像之間的距離。鏡頭的焦距決定了該鏡頭拍攝的物體在傳感器上所形成影像的大小。假設(shè)以相同的距離面對同一物體進行拍攝，那么鏡頭的焦距越長，則物體所形成的影像就越大。
攝相頭壓縮比： 壓縮比是指圖像文件原始大小和經(jīng)壓縮后之間的比例。 一般來說，圖像的原始文件是很大的，必須經(jīng)過圖像壓縮才能夠進行快速的傳輸以及順暢的播放。而壓縮比正是來衡量影像壓縮大小的參數(shù)。一般來說，攝像頭的壓縮比率大都是5︰1。也就是說，如果在未壓縮之前 30 秒的圖像的容量是 30MB ，那么按照5︰1的壓縮比率來對圖像進行壓縮以后，它的大小就成了 6MB 。壓縮比越大，圖像質(zhì)量就越差，壓縮比大可以使得生成的圖像占用更小的空間，有利于進行網(wǎng)絡(luò)傳輸以及備檔。
視場： 視場代表著攝像頭能夠觀察到的最大范圍，通常以角度來表示，視場越大 , 觀測范圉越大。 例如有些攝像頭的視場是 50 度，而有些是 58 度，后者相比前者在同等距離的情況下就能拍攝到更大的景物范圍。目前一般的攝像頭的視解均在 52 度左右，更有甚者可達(dá) 180 度、 360 度(攝像頭底座固定，鏡頭可以作一周旋轉(zhuǎn))。
功能特點： 網(wǎng)絡(luò)視頻 ：連接電腦并安裝相應(yīng)的驅(qū)動軟件以后，攝像頭可以結(jié)合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)聊天工具例如騰訊 QQ 、 MSN 等用于網(wǎng)絡(luò)聊天。 靜態(tài)照片拍攝 ：連接電腦并安裝相應(yīng)的驅(qū)動軟件以后，攝像頭可以拍攝數(shù)碼照片。由于攝像頭并沒有 LCD 顯示屏，所以在拍攝是一般是將電腦的顯示器作為取景器。攝像頭拍攝數(shù)碼照片也有一定的局限性，分辨率低是一個方面，拍攝范圍的局限也是很明顯的 —— 很多攝像頭必須連著電腦才能拍攝靜態(tài)照片。
監(jiān)控 ：也就是通過攝像頭實時對現(xiàn)場進行拍攝，然后通過電纜(現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了無線傳輸?shù)臄z像頭)連接到電視機或者電腦上，從而可以對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控。 組成部分： 外殼殼頭、外殼底座、主控芯片、鏡頭、圖像傳感器、 PCB 主機板及外圍電路、 USB 連接線、紅外線二級管;外包裝、內(nèi)卡或者吸塑、驅(qū)動盤、說明書、質(zhì)?？昂细褡C等; 主控芯片 (DSP) ： 中央處理器，攝相頭的分辯率 ( 像素 ) 以及頻幀速率取決于它的用料; 像素和頻數(shù)是判斷攝像頭性能的重要指標(biāo) . 現(xiàn)在的主流產(chǎn)品像素值一般為 10W~30W 。頻數(shù)一般為 15~30 幀。 常用的有： 中星微 301P 、SOIXN(松翰)凌越 TP6800 、 Sunplus 561A 。目前中星微 301P 芯片由于性能出眾，在該領(lǐng)域的認(rèn)同度很高，如今已占攝相頭 DSP 市場份額 70% 以上;SOIXN(松翰)芯片性價比高也逐步得到廣大消費者的認(rèn)可,S unplus 561A 芯片主要用于低成本造價的 10W 像素的攝相頭制造;而凌越 TP6800 由于產(chǎn)品自身定位以及兼容性問題，則處于生存時期;
圖像傳感器 ( sensor ) + 鏡頭： 鏡頭和傳感器是判斷攝相頭成像效果的重要指標(biāo)，攝相頭的圖像成像效果取決于這兩個重要組成部分的用料。在攝影攝像方面 , 由于要求較高，因此多采用 CCD 設(shè)計，而攝相頭對圖像要求沒這么高，應(yīng)用于較低影像的 CMOS 已經(jīng)可以滿足需要。而且 CMOS 很大一個優(yōu)點造價相對 CCD 來說比較低，功耗也小很多。 鏡頭一般分為 塑料鏡片、玻璃鏡頭兩種，在造價與性能方面，玻璃鏡頭價高質(zhì)優(yōu)。 有的鏡頭在玻璃的基礎(chǔ)上加鍍了一層虹膜，以增強濾光性，判斷鏡頭優(yōu)劣的重要指標(biāo)就是通光量，通光量 f 值越小，通光量就越大，光線透度越高，色彩越飽和，成像效果就越好 ; 圖像傳感器常用的有： 現(xiàn)代 7131R 、美光 360 ,OV7630,OV7660。目前現(xiàn)代 7131E 已經(jīng)停產(chǎn)，市場上主要由現(xiàn)代 7131R 與美光 360 兩個型號平分天下，在成像效果方面美光 360 要優(yōu)于現(xiàn)代 7131R ，而價格要略比現(xiàn)代7131R高.OV7630成像效果方面稍差但價格低, OV7660成像效果方面跟現(xiàn)代 7131R 、美光 360差不多(但在低照度的情景下比前者好)價格也不相上下。
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