攝像頭有三個重要組成部分

1、DSP控制芯片（DIGITAL SIGNALPROCESSING）、圖像傳感器（SENSOR）和鏡頭（LENS）。（筆者注：以下資料部分索引自優(yōu)是數(shù)碼的F&Q，由網(wǎng)友“愛你有悔”友情提供，在此表示萬分感謝。）工作原理篇：攝像頭（CAMERA）主要分?jǐn)?shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩種，模擬攝像頭即那種可以直接通過視頻接口（通常為S端子或AV端子）連接顯示設(shè)備（一般指電視機或監(jiān)視器）完成攝像功能的攝像頭，特點是模擬影像清晰而連貫，不受分辨率影響，模擬攝像頭以中低價位黑白攝像頭為主；而數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存儲在電腦里，其信號傳輸接口發(fā)展由早期的串口、并口發(fā)展到如今的USB2.0

2、和IEEE1394火線接口，我們這里主要涉及的PC攝像頭，其主流就是指USB接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。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（SENSOR）（*注1）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）（*注2）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 SIGNALPROCESSING）功能：主

3、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。部件解構(gòu)：1、圖像傳感器在攝像頭的三大結(jié)構(gòu)組件中，最重要的個人認(rèn)為就是圖像傳感器了，因為感光器件對成像質(zhì)量的重要性不言而喻，對DV/DV有了解的朋友應(yīng)該十分清楚這一點。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)體前者的價格比較高，因此多用在高端攝像頭上，比如下圖所示的羅技快看高手版Pro4000：而CMOS攝像頭則是非常主流

4、（性能，包括價格）的大眾級產(chǎn)品，從理論上說，CCD傳感器在靈敏度、分辨率、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器，而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。簡單地講，就是CCD攝像頭成像質(zhì)量會更好，圖像明銳通透、細(xì)節(jié)豐富，色彩還原度好，曝光準(zhǔn)確，而CMOS攝像頭則對光源有一定依賴性。不同傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示：但是隨著技術(shù)的發(fā)展，在低端應(yīng)用（比如百萬等級以下的相機、攝像頭、可視電話）方面CMOS已經(jīng)憑借低成本和不弱于同級CCD的高性能牢牢占據(jù)了主流地位，而且就攝像頭產(chǎn)品而言，最好的CMOSSENSOR如HY 7131E的成像質(zhì)量（包括清晰度/色彩還原等方面）比早期的CCD SENSO

5、R更勝一籌！從硬件角度講，相同像素情況下SENSOR的面積自然越大越好，這種差異在弱光情況下表現(xiàn)得尤其明顯。（無論對于CCD還是CMOS均是如此，這也是高端DC十分強調(diào)CCD大小的根本原因所在）目前市場上90的主流產(chǎn)品采用了現(xiàn)代（Hynix）和美光（Micro）兩個廠商的CMOSSENSOR，其型號主要有現(xiàn)代7131E、現(xiàn)代7131R和美光的MI360三種，自然，它們的面積（性能）都是不一樣的：（除此以外還有美光的es1、0347及agilent2020很多很多，就不一一列舉了）現(xiàn)代7131ECMOS圖像傳感器，648×488個像素，感光部分呈長方形，尺寸為1/3英寸，弱光表現(xiàn)良好，

6、色彩還原和清晰度都屬一流水準(zhǔn)。不過去年底因成本過高現(xiàn)代沒有天理地宣布停產(chǎn)了，令最好的301P7131E主流方案風(fēng)光不再美光MI360CMOS圖像傳感器，像素為651×487，面積稍小于7131E，不過也可以納入硬件采集真30萬像素的行列。（筆者注：MI360因為手機攝像頭方面的大量需求也經(jīng)常缺貨。）7131R是今年一月現(xiàn)代才量產(chǎn)的“拳頭產(chǎn)品”×3.64mm，即1/4英寸，因感光面積較小當(dāng)然比不上前兩者嘍，不過7131R配合301P新驅(qū)動性能還算不錯。7131R的硬件分辨率為30萬像素，行內(nèi)習(xí)慣稱之為硬件35萬攝像頭。最后需要提醒大家的是使用CMOS攝像頭的時候有一些訣竅：首

7、先不要在逆光環(huán)境下使用（這點DC也一樣?。绕洳灰苯又赶蛱?，否則“放大鏡燒螞蟻”的慘劇就會發(fā)生在您的攝像頭上。不過我想一般情況網(wǎng)聊也不用在光天化日情況下進(jìn)行其次環(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（晚上最好配40W左右的熒光燈）（*注3）；二是選擇要求最小照明度指標(biāo)好的產(chǎn)品，現(xiàn)在有些攝像頭已經(jīng)可以達(dá)到5lux（*注4）；三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（筆者注：就是指攝像頭微距功能，不過受限于鏡頭和成像原理，廣角變形非常大，因此看起來更像做秀:）。*注3：一般選擇9W節(jié)能燈足矣*注4：lux

8、（勒克斯）為照明度單位，具體地說，1Lux等于一支蠟燭從1米外投射在一平方米的表面上的光的數(shù)量。10Lux等于10支蠟燭從1米外投射到物體表面的光的數(shù)量。更詳細(xì)解釋請看這里。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影像控制技術(shù)（由驅(qū)動DSP軟硬結(jié)合共同完成），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圖像傳感器的廠商并不多，主要原因是采用CCD圖像傳感器成本高的影響，而200元以下基本上都是

9、CMOS攝像頭的天下，不過請大家務(wù)必注意，不管攝像頭分辨率“標(biāo)稱”多少萬像素，那種1/7寸的CMOSSENSOR鐵定是10萬像素！所謂插值分辨率在筆者的概念上就和DC/DV的數(shù)字變焦一樣，純屬文字游戲而已！2、數(shù)字信號處理芯片DSPDSP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）ISP的性能強大是決定影像流暢的關(guān)鍵，目前最“彪悍”的ISP能實時處理130萬像素呵呵，大家知道“百萬像素”的攝像頭是怎么來的了吧（這個問題下

10、文還將重點說明），JPEGencoder的性能也是關(guān)鍵指標(biāo)之一，比如中星微（VI）301P是硬件JPEG壓縮方式，而松瀚602采用軟件RGB壓縮方式，因此301P圖像處理速度要比SONIX602A快一點。至于USB接口控制功能與攝像頭本身的接口有關(guān)，比如采用EMPIA2710或者2800芯片、HY302、ALI M5603C等均支持USB2.0。DSP控制芯片的作用是：將感光芯片獲取的數(shù)據(jù)及時快速地傳到電腦中并刷新感光芯片，因此控制芯片的好壞，直接決定畫面品質(zhì)（比如色彩飽和度、清晰度）與流暢度，是否有不斷升級的驅(qū)動程序也比較重要，新驅(qū)動可以賦予其更強大的功能和使用效果。目前市場上占有率最高的D

11、SP是中星微的301P，雖然只支持到USB1.1，但和各SENSOR兼容性良好，此外它在自動曝光/增益/白平衡/色彩/噪點控制/伽瑪校正以及動態(tài)縮放邊緣抗鋸齒算法方面都有其獨到之處，圖像轉(zhuǎn)換速度也非常快。48Pin LQFP封裝的ZC301Plus，聲名如日中天的它市占率居然高達(dá)70，其詳細(xì)資料可以參考官方網(wǎng)頁說起中星微，倒也是挺傳奇的，大BOSS 鄧中翰是位而立之年（68年生人）的“海龜”，92年赴美國加州大學(xué)伯克利分校(UCBerkeley)讀書。在5年時間內(nèi)取得電子工程學(xué)博士、經(jīng)濟管理學(xué)碩士、物理學(xué)碩士3個學(xué)位，是該校建校130年來第一位橫跨理、工、商三學(xué)科的學(xué)者?！靶枪庖惶枴?，而后又推

12、出集成音頻功能的“星光二號”在遍地韓芯、日芯、美芯的情況下大漲中國人的志氣！自然嘍，其他例如SunplusTP6800/561A、Sonix602A等DSP我就不在這里一一詳細(xì)介紹了?；旧现饕腄SP廠商就是中星微、凌揚、松翰這幾家。松翰科技股份有限公司官方網(wǎng)頁凌陽科技股份有限公司官方網(wǎng)頁禾瑞亞（EMPIA）官方網(wǎng)頁，相關(guān)芯片資料都很容易找到的。3、鏡頭（LENS）鏡頭是僅次于CMOS芯片影響畫質(zhì)的第二要素，其組成是透鏡結(jié)構(gòu)，由幾片透鏡組成，一般可分為塑膠透鏡（plastic）或玻璃透鏡（glass）。當(dāng)然，所謂塑膠透鏡也非純粹塑料，而是樹脂鏡片，當(dāng)然其透光率感光性之類的光學(xué)指標(biāo)是比不上鍍膜

13、鏡片的。此外我們注意到最外部的鏡頭曲率較大，類似于“魚眼”，這種設(shè)計目的是提高鏡頭廣角視野，不過隨之而來的問題是邊緣幾何變形，也算攝像頭類產(chǎn)品的通病了，畢竟這是攝像頭不是DC！大家要當(dāng)心宣傳中7131是指7131R還是7131E！通常攝像頭用的鏡頭構(gòu)造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、2G3P、4G、5G等。透鏡越多，成本越高，相對成像效果會更出色；而玻璃透鏡又比樹脂貴。因此一個品質(zhì)好的攝像頭應(yīng)該是采用多層玻璃鏡頭！現(xiàn)在市場上的多數(shù)攝像頭產(chǎn)品為了降低成本，一般會采用廉價的塑膠鏡頭或一玻一塑鏡頭（即：1P、2P、1G1P、1G2P等），對成像質(zhì)量有很大影響！在OEM廠家的報價單中，7

14、131R兩玻鏡頭和美光360五玻大約相差10元左右，而頂級的五玻微凸鏡和全塑鏡頭之間的成本差價就達(dá)7元，幾乎占到總造價的10了。好的全玻鏡頭都有較大的光圈F2.0甚至達(dá)到F1.8，尺寸大小為6mm并多層鍍膜或加濾光片以增加通光量減少反光，使成像清晰，畫質(zhì)明亮鮮艷，有資料說“長春光學(xué)”是國內(nèi)大孔徑光學(xué)鏡頭的主要供應(yīng)商，因此所謂號稱“日×原廠鏡頭”的說法純屬虛妄之詞。只是很可惜，目前還沒有一種方法能通過肉眼準(zhǔn)確判斷鏡頭材質(zhì)的方法，消費者只能根據(jù)實際效果來評價攝像頭的品質(zhì)：“多看，多比”！鏡頭是最容易出狀況的部件，大家千萬不要因貪圖小便宜買那種100以下的塑頭CAMERA！至于比較的方法則

15、很簡單，室內(nèi)日光燈下，哪個攝像頭細(xì)節(jié)豐富，層次好，延遲少，畫面不顯得昏暗的就是玻璃鏡片。記得有前輩說過“攝影的第一要素是光線，第二要素是光線，第三要素還是光線”，我們看到，上面提到采用面積大的SENSOR、速度快，色彩飽和的DSP或通光量多（f值小）的鏡頭，無不是為了保證整個影像傳輸過程中有良好的感光性。綜上所述，采用不同方案（上篇中有詳細(xì)論述）的攝像頭效果的確大不相同，瓶頸就在于木桶上最短的那塊板！幸好不同方案打造的攝像頭價位也大不相同，而品牌產(chǎn)品的宣傳保真度要高得多，所以筆者建議大家盡量選擇百元以上“五?！保?01P美光360）型號比較保險。做工用料的比較：上面兩個攝像頭，同樣是301P美

16、光MI360解決方案，不過做工用料也大不同喔，第一張圖示攝像頭采用了鉭電容而第二個攝像頭為電解電容與直立晶振。從背面看做工不錯的攝像頭連接線采用插座連接，而另一款則為直接焊接。不過這些都是小問題啦，更有甚者采用B級的CMOS（有壞點的淘汰品）或者DSP芯片，并且將塑料鏡頭宣傳為“五玻”那就非常惡劣了！至于說什么USB線需要采用帶磁環(huán)的雙屏蔽線（除了用于正常供電、接地、傳輸數(shù)據(jù)的4根線外，在其外包裹6496芯作金屬屏蔽層，以降低周圍環(huán)境的干擾）筆者覺得非一定必要，因為還沒碰到過換線能改善影像傳輸?shù)膶嵗４送饷坪蜔o牌產(chǎn)品的區(qū)別就是名牌品控特別嚴(yán)格，產(chǎn)品質(zhì)量能維持一定水準(zhǔn)，而筆者多次碰到拆開來攝像

17、頭CMOS傳感器上落灰的現(xiàn)象攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：3.3V和2.5V，對于好的攝像頭來說，內(nèi)部電源也是保證攝像頭長期穩(wěn)定工作的一個因素。畫面品質(zhì)比較：筆者提醒大家注意，這里放上的例圖（一張品質(zhì)較好的，一張品質(zhì)一般的）只有參考價值，也許你的攝像頭會比筆者的更好也不定品質(zhì)可以接受了吧？好像差了點日光燈光源下收斂效果：不錯光暈太過發(fā)散，銳利，因此客觀上會造成被照物體明暗交界處模糊成像銳利，連貼片電阻阻值都看得清清楚楚邊緣發(fā)毛，圖像有鋸齒雖然微距對于攝像頭正常使用并沒有太大影響，但微距效果本身能說明一些問題，比如清晰度、聚焦能力、幾何變形桌面下低照度測試，效果還行雜訊增加，噪點增多其他相關(guān)名詞解

18、釋：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（352x288）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

19、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、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。5、圖像噪音指的

20、是圖像中的雜點干擾。表現(xiàn)為圖像中有固定的彩色雜點。6、視角與人的眼睛成像是相成原理，簡單說就是成像范圍。目前這個指標(biāo)已經(jīng)越來越重要了，好的攝像頭可視角度在62度以上。問題一籮筐：Q：買帶夜視功能的攝像頭值得嗎？A：這要看您的具體需求了，從省電的角度看還是值得的，目前攝像頭夜視實現(xiàn)方式主要有兩種，一種是紅外線照射，成黑白圖像，另一種是通過LED二極管亮燈，一般配合電腦屏幕的亮光進(jìn)行“攝像”，成彩色圖像，因前者效果較差已不大采用，后者雖然號稱“零照明拍攝”實際上因LED的照度有限往往“把人變成鬼”，所以筆者認(rèn)為除了條件有限外，網(wǎng)聊時配一盞40W以上的白幟燈就能達(dá)到比較理想的效果，比什么夜視功能都強

21、100倍！Q：攝像頭分辨率是越大越好嗎？A：當(dāng)然不是，網(wǎng)絡(luò)攝像頭目前只有10萬和30萬兩種！參數(shù)的的定義是已撲捉到的圖象大小來劃分的：10萬是捕捉到320*240的畫面，乘出來的結(jié)果等于10萬；30萬捕捉到的是680*480，計算結(jié)果等于30萬，但現(xiàn)在有種技術(shù)能讓10萬捕捉到640*480或者讓30萬捕捉到更高。但是10萬和30萬在SENSOR上是有區(qū)別的，這從CMOS大小和像素就可以看出來了，1/3寸的7131E、MI360以及1/4寸的7131R均是真硬件級30萬像素SENSOR，但1/7寸的SENSOR鐵定是10萬像素！為了區(qū)別插值的30萬，所以業(yè)內(nèi)習(xí)慣把30萬把硬件30萬叫35萬，插值

22、30萬在圖象效果上會有差別，主要表現(xiàn)在邊緣部分和輪廓的處理，不真實。這里需要提醒大家的就是在購買低端（<100元）攝像頭的時候要特別小心其30萬像素是硬件像素還是軟件插值像素！即便在低分辨率下工作，硬件分辨率高的攝像頭成像品質(zhì)要好得多。此外，因為主流聊天軟件一般就支持到320*240，所以過高的分辨率并沒有太大意義，對于普通用戶來說，99的操作時間是不需用到640*480或者更高的分辨率的，而比分辨率更重要的是保證畫面清晰度情況下的流暢程度，普通usb1.1接口的攝像頭能確保320*240下30fps的幀數(shù)，這也是MSMSN支持的標(biāo)準(zhǔn)，但640×480下受限于DSP處理速度和USB傳輸速率只能保證15fps，對于采用高速DSP（如M2800）和USB2.0傳輸協(xié)議的35萬攝像頭才能真正達(dá)到640*480分辨率下30fps的流暢度！對于主流CMOS攝像頭來說，高于30萬像素采用的均是軟件插值，即便DSP有處理130萬像素的本領(lǐng)，SENSOR也沒法完成如此高分辨率的硬件級采