文档介绍：摄像头的重要组成部分:
DSP控制芯片(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)、图像传感器(SENSOR)与镜头(LENS)。(笔者注:以下资料部分索引自优是数码的F&Q,由网友“爱你有悔”友情提供,在此表示万分感谢。)
工作原理篇:
摄像头(CAMERA)主要分数字摄像头与模拟摄像头两种,模拟摄像头即那种可以直接通过视频接口(通常为S端子或AV端子)连接显示设备(一般指电视机或监视器)完成摄像功能的摄像头,特点是模拟影像清晰而连贯,不受分辨率影响,模拟摄像头以中低价位黑白摄像头为主;而数字摄像头可以直接捕捉影像并转换为数字信号存储在电脑里,其信号传输接口发展由早期的串口、,我们这里主要涉及的PC摄像头,其主流就是指USB接口的数字摄像头。
摄像头的工作原理大致为:
景物通过镜头(LENS)生成的光学图像投射到图像传感器(SENSOR)(*注1)表面上,然后转为电信号,经过A/D(模数转换)转换后变为数字图像信号,再送到数字信号处理芯片(DSP)(*注2)中加工处理,再通过USB接口传输到电脑中处理,通过显示器就可以看到图像了。
注1:图像传感器(SENSOR)是一种半导体芯片,其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时,就会产生电荷。
注2:数字信号处理芯片DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSING)功能:主要是通过一系列复杂的数学算法运算,对数字图像信号参数进行优化处理,并把处理后的信号通过USB等接口传到PC等设备。
部件解构:
1、图像传感器
在摄像头的三大结构组件中,最重要的个人认为就是图像传感器了,因为感光器件对成像质量的重要性不言而喻,对DV/DV有了解的朋友应该十分清楚这一点。
SENSOR可以分为两类:
CCD(charge couple device) :电荷耦合器件
plementary metal oxide semiconductor):互补金属氧化物半导体
前者的价格比较高,因此多用在高端摄像头上,比如下图所示的罗技快看高手版Pro4000 :
而CMOS摄像头则是非常主流(性能,包括价格)的大众级产品,D传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都优于CMOS传感器,而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。简单地讲,D摄像头成像质量会更好,图像明锐通透、细节丰富,色彩还原度好,曝光准确,而CMOS摄像头则对光源有一定依赖性。
不同传感器的结构如图所示:
但是随着技术的发展,在低端应用(比如百万等级以下的相机、摄像头、可视电话)D的高性能牢牢占据了主流地位,而且就摄像头产品而言,最好的CMOS SENSOR如HY 7131E的成像质量(包括清晰度/色彩还原等方面)D SENSOR更胜一筹!
从硬件角度讲,相同像素情况下SENSOR的面积自然越大越好,这种差异在弱光情况下表现得尤其明显。(D还是CMOS均是如此,D大小的根本原因所在)
目前市场上90%的主流产品采用了现代(Hynix)与美光(Micro)两个厂商的CMOS SENSOR,其型号主要有现代7131E、现代7131R与美光的MI360三种,自然,它们的面积(性能)都是不一样的:(除此以外还有美光的es1、0347及agilent2020很多很多,就不一一列举了……)
现代7131E CMOS图像传感器,648×488个像素,感光部分呈长方形,尺寸为1/3英寸,弱光表现良好,色彩还原与清晰度都属一流水准。不过去年底因成本过高现代没有天理地宣布停产了,令最好的301P+7131E主流方案风光不再
美光MI360 CMOS图像传感器,像素为651×487,面积稍小于7131E,不过也可以纳入硬件采集真30万像素的行列。(笔者注:MI360因为手机摄像头方面的大量需求也经常缺货。)
7131R是今年一月现代才量产的“拳头产品”,应该算比较常见了,像素点等同于MI360,×,即1/4英寸,因感光面积较小当然比不上前两者喽,不过7131R配合301P+新驱动性能还算不错。7131R的硬件分辨率为30万像素,行内****惯称之为硬件35万摄像头。
最后需要提醒大家的是使用CMOS摄像头的时候有一些诀窍:
首先不要在逆光环境下使用(这点DC也一样!),尤其不要直接指向太阳,否则“放大镜烧蚂蚁”的惨剧就会发生在您的摄像头上。不过我想一般情况网聊也不用在光天化日情况下进行
其次环境光线不要太弱,否则直接影响成像质量。克服这种困难有两种办法,一是加强周围亮度(晚上最好配40W左右的荧光灯)(*注3);二是选择要求最小照明度指标好的产品,现在有些摄像头已经可以达到5lux