手機攝像頭相關(guān)知識.doc

產(chǎn)品知識一、 攝像頭簡介 攝像頭（CAMERA）又稱為電腦相機、電腦眼等，它作為一種視頻輸入設(shè)備，在過去被廣泛的運用于視頻會議、遠(yuǎn)程醫(yī)療及實時監(jiān)控等方面。近年以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價格降到普通人可以承受的水平。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有影像、有聲音的交談和溝通，另外，人們還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。二、 攝像頭的分類攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)而將其儲存在計算機里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計算機上運用。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里?，F(xiàn)在電腦市場上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的USB數(shù)字?jǐn)z像頭為主，目前市場上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。除此之外還有一種與視頻采集卡配合使用的產(chǎn)品，但目前還不是主流。由于個人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因， USB接口的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串口、并口的速度，因此現(xiàn)在市場熱點主要是USB接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。以下主要是指USB接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。三、 攝像頭的工作原理攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭（LENS）生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過A/D（模數(shù)轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片（DSP）中加工處理，再通過USB接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。注1：圖像傳感器（SENSOR）是一種半導(dǎo)體芯片，其表面包含有幾十萬到幾百萬的光電二極管。光電二極管受到光照射時，就會產(chǎn)生電荷。注2：數(shù)字信號處理芯片DSP（DIGITAL SIGNAL PROCESSING）功能：主要是通過一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法運算，對數(shù)字圖像信號參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，并把處理后的信號通過USB等接口傳到PC等設(shè)備。DSP結(jié)構(gòu)框架:1. ISP（image signal processor）（鏡像信號處理器） 2. JPEG encoder（JPEG圖像解碼器）3. USB device controller（USB設(shè)備控制器）四、 攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結(jié)構(gòu)和組件：1、 鏡頭（LENS）透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成,有塑膠透鏡（plastic）或玻璃透鏡（glass）。2、圖像傳感器（SENSOR）可以分為兩類：CCD（charge couple device） ：電荷耦合器件CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互補金屬氧化物半導(dǎo)體3、 數(shù)字信號處理芯片（DSP）DSP生產(chǎn)廠商較多，市面上較為流行的有：(松翰)SONIX、VIMICRO（中星微）等4、電源攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：3.3V和2.5V，因此好的攝像頭內(nèi)部電源也是保證攝像頭穩(wěn)定工作的一個因素。五、 攝像頭的一些技術(shù)指標(biāo)1、 圖像解析度/分辨率(Resolution)：SXGA（1280 x1024）又稱130萬像素XGA（1024 x768）又稱80萬像素SVGA（800 x600）又稱50萬像素VGA（640x480）又稱30萬像素（35萬是指648X488） CIF(352x28 又稱10萬像素SIF/QVGA(320x240)QCIF(176x144)QSIF/QQVGA(160x120)2、圖像格式(Image Format/ Color space)RGB24,I420是目前最常用的兩種圖像格式。RGB24：表示R、G、B三種顏色各8bit，最多可表現(xiàn)256級濃淡，從而可以再現(xiàn)256*256*256種顏色。I420：YUV格式之一。其它格式有: RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。3、自動白平衡調(diào)整（AWB）定義：要求在不同色溫環(huán)境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應(yīng)也是白色的。色溫表示光譜成份，光的顏色。色溫低表示長波光成分多。當(dāng)色溫改變時，光源中三基色（紅、綠、藍(lán)）的比例會發(fā)生變化，需要調(diào)節(jié)三基色的比例來達(dá)到彩色的平衡，這就是白平衡調(diào)節(jié)的實際。4、圖像壓縮方式JPEG：(joint photographic expert group)靜態(tài)圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大，圖像質(zhì)量也就越差。當(dāng)圖像精度要求不高存儲空間有限時，可以選擇這種格式。目前大部分?jǐn)?shù)碼相機都使用JPEG格式。5、彩色深度（色彩位數(shù)）反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現(xiàn)能力實際就是A/D轉(zhuǎn)換器的量化精度，是指將信號分成多少個等級。常用色彩位數(shù)（bit）表示。彩色深度越高，獲得的影像色彩就越艷麗動人。6、圖像噪音指的是圖像中的雜點干撓。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。7、視角與人的眼睛成像是相成原理，簡單說就是成像范圍。8、輸出/輸入接口串行接口（RS232/422）:傳輸速率慢，為115kbit/s并行接口（PP）：速率可以達(dá)到1Mbit/s紅外接口（IrDA）：速率也是115kbit/s，一般筆記本電腦有此接口通用串行總線USB：即插即用的接口標(biāo)準(zhǔn)，支持熱插拔。USB1.1速率可達(dá)12Mbit/s,USB2.0可達(dá)480Mbit/sIEEE1394(火線)接口(亦稱ilink):其傳輸速率可達(dá)100M400Mbit/s六、 攝像頭的進(jìn)一步認(rèn)識從攝像頭的組成來看決定一個攝像頭的品質(zhì)從硬件上來說主要是：1、 鏡頭（LENS）鏡頭的組成是透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成，一般有塑膠透鏡(plastic)或玻璃透鏡(glass)。通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等。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?，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、1G1P、1G2P等）。2、 圖像傳感器（SENSOR）圖像傳感器分為兩類：CCD（charge couple device） ：電荷耦合器件CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互補金屬氧化物半導(dǎo)體CCD的優(yōu)點是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。CMOS的優(yōu)點是集成度高、功耗低（不到CCD的1/3）、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。在相同像素下CCD的成像往往通透性、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。所以我們在使用攝像頭，尤其是采用CMOS芯片的產(chǎn)品時就更應(yīng)該注重技巧：首先不要在逆光環(huán)境下使用（這點CCD同），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拍攝芯片的功能。目前，市場銷售的數(shù)碼攝像頭中，基本是CCD和CMOS平分秋色。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(jìn)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。3、 數(shù)字信號處理芯片（DSP）在DSP的選擇上，是根據(jù)攝像頭成本、市場接受程度來進(jìn)行確定?，F(xiàn)在DSP廠商在設(shè)計、生產(chǎn)DSP的技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，在各項技術(shù)指標(biāo)上相差不是很大，只是有些DSP在細(xì)微的環(huán)節(jié)及驅(qū)動程序要進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。4、 圖像解析度/分辨率(Resolution)：攝像頭的圖像解析度/分辨率也就是我們常說的多少像素的攝像頭，在實際應(yīng)用中，攝像頭的像素越高，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，因而在選擇時宜采用當(dāng)前的主流產(chǎn)品。由于受到攝像頭價格、電腦硬件、成像效果等因素的影響，現(xiàn)在市面上的攝像頭基本在30萬像素這個檔次上進(jìn)行銷售。還有就是由于CMOS成像效果在高像素上并不理想，因此統(tǒng)治高像素攝像頭的市場仍然是CCD攝像頭。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。七、攝像頭的未來根據(jù)IT行業(yè)硬件發(fā)展的“摩爾定律”來看，數(shù)字?jǐn)z像頭也同樣遵循其發(fā)展規(guī)律的，相信在未來幾年內(nèi)會發(fā)展的很快。從目前市場情況來看，制約攝像頭發(fā)展的因素主要有以下幾個方面的原因：1、 攝像頭市場起步較晚，消費者認(rèn)知度、接受度較低，所以普及率較低，市場容量增大速度不夠快，需要加以一定引導(dǎo)來推動市場消費。2、 攝像頭的實際應(yīng)用不夠廣泛，有一定的局限性，目前還是作為一種消費類產(chǎn)品在銷售，消費者只是把它作為視頻聊天、制作簡單的個人影像集、簡單的監(jiān)視系統(tǒng)等的工具。3、 現(xiàn)在電腦硬件的限制，如電腦顯示卡、顯示器的分辨率、USB1.1接口速度，就影響高像素攝像的真正普及。以個人觀點來看，數(shù)字?jǐn)z像頭的未來發(fā)展趨勢是：1、 高像素（50萬、80萬）、高質(zhì)量圖像傳感器（CCD）、高傳輸速度（USB2.0或其他接口）的攝像頭將會是未來的發(fā)展趨勢；2、 專業(yè)化（只作為專業(yè)視頻輸入設(shè)備來使用）、多功能化（附帶其他功能，例如附帶閃存盤，趨向數(shù)碼相機方向發(fā)展，也可以設(shè)想以后的攝像頭可以具有掃描儀的功能）等也是將來的發(fā)展趨勢；3、 更人性化、更易于使用、更多的實際應(yīng)用功能才是客戶的真正需求。 “日常使用注意事項”1、日常使用攝像頭時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：a、不要將攝像頭直接指向陽光，以免損害攝像頭的圖像感應(yīng)器件。b、避免攝像頭和油、蒸汽、水氣、濕氣和灰塵等物質(zhì)接觸，避免直接與水接觸。c、不要使用刺激的清潔劑或有機溶劑擦拭攝像頭。d、不要拉扯或扭轉(zhuǎn)連接線，類似動作可能會對攝像頭造成損傷。e、非必要情況下，不要隨意打開攝像頭，試圖碰觸其內(nèi)部零件，這樣容易對攝像頭造成損傷。f、平時應(yīng)當(dāng)將攝像頭存放在干凈、干燥的地方。 1.感光元件目前市場上主流攝像頭使用的感光元件主要是CCD和CMOS兩種。它們的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)相機中的底片。CCD的分辨率高，色彩還原逼真，已經(jīng)成為百萬像素級的數(shù)碼攝影器材里的主角；與CCD相比，CMOS具有節(jié)能及成本低等特點，因而中低端攝像頭幾乎全都采用CMOS作為感光元件。CMOS攝像頭的不足之處是對光線的要求較高，生成的圖像的效果比CCD的粗糙。有的讀者可能會注意到目前有些高端的單反數(shù)碼相機采用的也是CMOS感光元件，但這兩者在技術(shù)上不可同日而語。況且對于攝像頭而言，效果往往并不是最重要的，廉價CMOS攝像頭拍攝出來的效果也可以讓人接受。2.像素值和分辨率像素值和分辨率 這里的分辨率指的是光學(xué)分辨率 是攝像頭的兩個重要指標(biāo)。像素值指的是圖像中獨立像素點的數(shù)目，由CCD或CMOS決定。像素值越大，表示其圖像解析能力越強。當(dāng)前主流攝像頭產(chǎn)品的像素值一般為30萬、35萬和38萬，也有50萬甚至130萬的，不過比較少見，價格也很高。分辨率是攝像頭辨別圖像的能力，其最大值由攝像頭的像素值決定（插值除外）。例如目前30萬像素級別的攝像頭均可提供640480這一最大分辨率，但很多聊天軟件（如MSN）默認(rèn)支持的分辨率只有320240，也就相當(dāng)于10萬像素。筆者要指出的是，像素值大只表示理論上圖像會更細(xì)膩和清晰，但像素值并不是決定成像質(zhì)量的唯一要素。另外，購買的時候還要問清楚標(biāo)稱的像素值是真實的像素還是插值所得，因為兩者無論從成本上還是效果上來比較，都有天淵之別。什么是插值后的像素呢?插值后的像素，是在周圍像素的基礎(chǔ)上用數(shù)學(xué)公式計算出的“丟失”的像素?，F(xiàn)在市場上有不少只賣幾十元的攝像頭就是通過這樣的方式來欺騙消費者的，它們雖然也標(biāo)稱有30萬像素，但真實像素只有10萬。當(dāng)然，問商家也不是很可靠，況且有時候他們自己也是“受害者”（只有廠家知道）。其實10萬像素和30萬像素的成像效果是有明顯區(qū)別的，從色彩飽和度和畫面的清晰程度上，單憑肉眼就能夠分辨出來。3.最大幀速率除了像素值和分辨率之外，拍攝時的幀速率也是決定畫面質(zhì)量的一個重要因素，你可以把它理解成攝像頭每秒采樣多少個畫面。這樣就很容易理解了：采樣的速率越高，影像當(dāng)然就越流暢。在實際應(yīng)用中，只有畫面刷新的幀數(shù)在24幀/秒以上，人的眼睛才不會察覺到明顯的停頓。限于成本，目前主流攝像頭的最大幀速率大都為30幀/秒，低端產(chǎn)品只有15幀/秒甚至更低。一款性能較好的攝像頭，其最大幀速率應(yīng)達(dá)到30幀/秒（352288），即使用標(biāo)準(zhǔn)的VGA格式（640480）拍攝，也要有15幀/秒的刷新率。4.鏡頭和焦距鏡頭在攝像頭中的地位相當(dāng)于人的眼睛，拍攝的影像是否明亮清晰往往就取決于鏡頭的好壞。鏡頭的成本在整個攝像頭中占了很大比例。因此，兩款相同像素相同功能的攝像頭，采用的鏡頭不同，成本有可能相差很大。例如那些采用廉價的塑料鏡頭的產(chǎn)品就比較便宜。而公認(rèn)的比較好的鏡頭應(yīng)該是用玻璃，或玻璃纖維制造的，并由多片鏡片組成。是否鍍膜也是評價鏡頭好壞的一個因素，怎么去分辨鏡頭有沒有鍍膜呢?很簡單，從側(cè)面看去鍍膜的鏡頭有紫色或者藍(lán)綠色（根據(jù)所鍍的膜的不同折射的顏色也不同）光澤，而沒鍍膜的就完全沒有這些光澤。有些用戶把攝像頭買回來后才發(fā)現(xiàn)影像很模糊，而在商家那里試的時候是好好的，為什么會這樣呢?一般都是沒有調(diào)好焦造成的。和傻瓜相機一樣，攝像頭采用的是超焦距，景深大但微距時應(yīng)手動調(diào)焦。因此，有時候需要手動調(diào)節(jié)攝像頭的焦距才能得到最清晰的圖像。小提示：由于鏡頭的后景深比較大，人們稱對焦點以后的能夠清晰成像的距離為超焦距。應(yīng)用超焦距是獲得最大景深或控制影像清晰范圍的最快捷方法。傻瓜相機一般就是利用了超焦距，利用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。5.處理芯片處