攝像頭的工作原理
攝像頭的工作原理大致爲：景物通過鏡頭(LENS)生成的光學圖像投射到圖像傳感器表面上，然後轉爲電信號，經過A/D(模數轉換)轉換後變爲數字圖像信號，再送到數字信號處理芯片(DSP)中加工處理，再通過USB接口傳輸到電腦中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。
攝像頭的主要結構和組件
從攝像頭的工作原理就可以列出攝像頭的主要結構和組件：
1、主控芯片（詳情請參閱下面介紹）
2、感光芯片（詳情請參閱下面介紹）
3、鏡頭（詳情請參閱下面介紹）
4、電源。攝像頭內部需要兩種工作電壓：3.3V和2.5V，因此好的攝像頭內部電源也是保證攝像頭穩定工作的一個因素。
攝像頭的一些技術指標
1、圖像解析度/分辨率(Resolution)
●SXGA(1280x1024)又稱130萬像素
●XGA(1024x768)又稱80萬像素
●SVGA(800x600)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(imageFormat/Colorspace) RGB24，420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256級濃淡，從而可以再現256*256*256種顏色。
●I420：YUV格式之一。
●其它格式有:RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。
3、自動白平衡調整(AWB) 定義：要求在不同色溫環境下，照白色的物體，屏幕中的圖像應也是白色的。色溫表示光譜成份，光的顏色。色溫低表示長波光成分多。當色溫改變時，光源中三基色(紅、綠、藍)的比例會發生變化，需要調節三基色的比例來達到彩色的平衡，這就是白平衡調節的實際。
4、圖像壓縮方式 JPEG：(jointphotographicexpertgroup)靜態圖像壓縮方式。一種有損圖像的壓縮方式。壓縮比越大，圖像質量也就越差。當圖像精度要求不高存儲空間有限時，可以選擇這種格式。目前大部分數碼相機都使用JPEG格式。
5、彩色深度(色彩位數) 反映對色彩的識別能力和成像的色彩表現能力，實際就是A/D轉換器的量化精度，是指將信號分成多少個等級。常用色彩位數(bit)表示。彩色深度越高，獲得的影像色彩就越豔麗動人。現在市場上的攝像頭均已達到24位，有的甚至是32位
6、圖像噪音 指的是圖像中的雜點干撓。表現爲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，簡單說就是成像範圍。
8、輸出/輸入接口 串行接口(RS232/422):傳輸速率慢，爲115kbit/s 並行接口(PP)：速率可以達到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：即插即用的接口標準，支持熱插拔。USB1.1速率可達12Mbit/s,USB2.0可達480Mbit/s IEEE1394(火線)接口(亦稱ilink):其傳輸速率可達100M~400Mbit/s
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從攝像頭的組成來看決定一個攝像頭的品質從硬件上來說主要是：鏡頭、主控芯片與感光芯片。
1、鏡頭(LENS) 五層“全玻”，也算目前頂級的攝像頭鏡頭了。鏡頭的組成是透鏡結構，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。因此一個品質好的攝像頭應該是採用玻璃鏡頭，成像效果就相對塑膠鏡頭會好。現在市場上的大多攝像頭產品爲了降低成本，一般會採用塑膠鏡頭或半塑膠半玻璃鏡頭(即：1P、2P、1G1P、1G2P等)。
2、感光芯片(SENSOR) 是組成數碼攝像頭的重要組成部分，根據元件不同分爲
CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）應用在攝影攝像方面的高端技術元件。 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體元件）應用於較低影像品質的產品中。 目前CCD元件的尺寸多爲1/3英寸或者1/4英寸，在相同的分辨率下，宜選擇元件尺寸較大的爲好。 CCD的優點是靈敏度高，噪音小，信噪比大。但是生產工藝複雜、成本高、功耗高。
CMOS的優點是集成度高、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確。而CMOS的產品往往通透性一般，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，尤其是採用CMOS芯片的產品時就更應該注重技巧： 首先不要在逆光環境下使用(這點CCD同)，尤其不要直接指向太陽，否則“放大鏡燒螞蟻”的慘劇就會發生在您的攝像頭上。其次環境光線不要太弱，否則直接影響成像質量。克服這種困難有兩種辦法，一是加強周圍亮度，二是選擇要求最小照明度小的產品，現在有些攝像頭已經可以達到5lux。 最後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，市場銷售的數碼攝像頭中，基本是CCD和CMOS平分秋色。在採用CMOS爲感光元器件的產品中，通過採用影像光源自動增益補強技術，自動亮度、白平衡控制技術，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，完全可以達到與CCD攝像頭相媲美的效果。受市場情況及市場發展等情況的限制，攝像頭採用CCD圖像傳感器的廠商爲數不多，主要原因是採用CCD圖像傳感器成本高的影響。
3、主控芯片(DSP) 中星微(VIMICRO)301Plus主控芯片，是目前攝像頭中最好的核心IC之一 在DSP的選擇上，是根據攝像頭成本、市場接受程度來進行確定。現在DSP廠商在設計、生產DSP的技術已經逐漸成熟，在各項技術指標上相差不是很大，只是有些DSP在細微的環節及驅動程序要進行進一步改進。
4、圖像解析度/分辨率(Resolution) 即傳感器像素，也就是我們常說的多少像素的攝像頭，是衡量攝像頭的一個重要指標之一，一些產品都會在包裝盒標着30萬像素或35萬像素。在實際應用中，攝像頭的像素越高，拍攝出來的圖像品質就越好，但另一方面也並不是像素越高越好，對於同一畫面，像素越高的產品它的解析圖像的能力也越強，但相對它記錄的數據量也會大得多，所以對存儲設備的要求也就高得多，因而在選擇時宜採用當前的主流產品。由於受到攝像頭價格、電腦硬件、成像效果等因素的影響，現在市面上的攝像頭基本在30萬像素這個檔次上進行銷售。還有就是由於CMOS成像效果在高像素上並不理想，因此統治高像素攝像頭的市場仍然是CCD攝像頭。值得注意的一點：有些分辨率的標識是指這些產品利用軟件所能達到的插值分辨率，雖然說也能適當提高所得圖像的精度，但和硬件分辨率相比還是有着一定的差距的。
5、視頻捕獲速度 視頻捕獲能力是用戶最爲關心的功能之一，很多廠家都聲稱最大30幀/秒的視頻捕獲能力，但實際使用時並不能盡如人意。目前攝像頭的視頻捕獲都是通過軟件來實現的，因而對電腦的要求非常高，即CPU的處理能力要足夠的快，其次對畫面要求的不同，捕獲能力也不盡相同。現在攝像頭捕獲畫面的最大分辨率爲640×480，在這種分辨下沒有任何數字攝像頭能達到30幀/秒的捕獲效果，因而畫面會產生跳動現象。比較現實的是在320×240分辨率下依靠硬件與軟件的結合有可能達到標準速率的捕獲指標，所以對於完全的視頻捕獲速度，只是一種理論指標。用戶應根據自己的切實需要，選擇合適的產品以達到預期的效果。
攝像頭的前景
據IT行業硬件發展的“摩爾定律”來看，數字攝像頭也同樣遵循其發展規律的，相信在未來幾年內會發展的很快。
從目前市場情況來看，制約攝像頭髮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，需要加以一定引導來推動市場消費。
2、 攝像頭的實際應用不夠廣泛，有一定的侷限性，目前還是作爲一種消費類產品在銷售，消費者只是把它作爲視頻聊天、製作簡單的個人影像集、簡單的監視系統等的工具。 3、 現在電腦硬件的限制，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，數字攝像頭的未來發展趨勢是：
1、 高像素（50萬、80萬）、高質量圖像傳感器（CCD）、高傳輸速度（USB2.0或其他接口）的攝像頭將會是未來的發展趨勢；
2、 專業化（只作爲專業視頻輸入設備來使用）、多功能化（附帶其他功能，例如附帶閃存盤，趨向數碼相機方向發展，也可以設想以後的攝像頭可以具有掃描儀的功能）等也是將來的發展趨勢；
3、 更人性化、更易於使用、更多的實際應用功能纔是客戶的真正需求。
