一、攝像頭簡介
攝像頭（CAMERA）又稱爲電腦相機、電腦眼等，它作爲一種視頻輸入設備，在過去被廣泛的運用於視頻會議、遠程醫療及實時監控等方面。近年以來，隨着互聯網技術的發展，網絡速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術的成熟並大量用於攝像頭的製造上，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絡進行有影像、有聲音的交談和溝通，另外，人們還可以將其用於當前各種流行的數碼影像、影音處理。
二、攝像頭的分類
攝像頭分爲數字攝像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以將視頻採集設備產生的模擬視頻信號轉換成數字信號，進而將其儲存在計算機裏。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號必須經過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數字模式，並加以壓縮後纔可以轉換到計算機上運用。數字攝像頭可以直接捕捉影像，然後通過串、並口或者USB接口傳到計算機裏。現在電腦市場上的攝像頭基本以數字攝像頭爲主，而數字攝像頭中又以使用新型數據傳輸接口的USB數字攝像頭爲主，目前市場上可見的大部分都是這種產品。除此之外還有一種與視頻採集卡配合使用的產品，但目前還不是主流。
由於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接口的傳輸速度遠遠高於串口、並口的速度，因此現在市場熱點主要是USB接口的數字攝像頭。以下主要是指USB接口的數字攝像頭。
三、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。
注1：圖像傳感器（SENSOR）是一種半導體芯片，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，就會產生電荷。
注2：數字信號處理芯片DSP（DIGITAL SIGNAL PROCESSING）功能：主要是通過一系列複雜的數學算法運算，對數字圖像信號參數進行優化處理，並把處理後的信號通過USB等接口傳到PC等設備。
DSP結構框架:
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設備控制器）
四、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、 鏡頭（LENS）
透鏡結構，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）
可以分爲兩類：
CCD（charge couple device） ：電荷耦合器件
CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互補金屬氧化物半導體
3、 數字信號處理芯片（DSP）
DSP生產廠商較多，市面上較爲流行的有：SONIX（松瀚）602A、VIMICRO（中星微）301P、ST（羅技LOGITECH的DSP提供商）、SUNPLUS（SUN+重點發展單芯片的CIF和VGA，但圖像質量一般）、OVT（OVT511、OVT519前兩年較流行，現有少數產品在市場上）。
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。
五、攝像頭的一些技術指標
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：(joint photographic expert group)
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。
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480bit/s
IEEE1394(火線)接口(亦稱ilink):其傳輸速率可達100M~400Mbit/s
攝像頭的進一步認識
攝像頭的進一步認識
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：
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、 圖像傳感器（SENSOR）
美光（Micro）MI360 CMOS圖像傳感器
圖像傳感器分爲兩類：CCD（charge couple device） ：電荷耦合器件
CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互補金屬氧化物半導體
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、 數字信號處理芯片（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。
序號 | DSP | 圖像傳感器 | 應用 |
第一個方案 | 中星微301P | 美光360 | 主流 |
第二個方案 | 中星微301P | 現代7071E | 停產（成本較高） |
第三個方案 | 中星微301P | 現代7071R | 很多 |
第四個方案 | 凌揚(Sunplus)TP6800/561A | 美光360或7071R | 較少 |
第五個方案 | 松翰(SONIX)602A | 美光360/7071R/E | 較少 |
第六個方案(用於高端USB2.0攝像頭) | EMPIA M2800 | 現代7071E | 較少 |
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。
今天，我們就拿來了市面上比較常見的五款攝像頭產品，進行畫質方面的一些測試。讓大家在瞭解了攝像頭技術原理之後，看一看目前市場上熱賣的這些攝像頭，在畫面方面究竟有多大差異。
媚眼
媚眼
凱捷數碼科技（廣州）公司新上市的“媚眼”攝像頭，集輕便，時尚，秀巧於一身。簡約的設計，美倫美煥的曲線；物如其名，初看就像一個情竇初開、秀麗端莊少女。人見人愛的瓜子臉，羞答答的大眼睛，欲言勝無言，婀娜多姿好生讓人憐愛！
包裝盒比較寬大
造型和一般公模的有所區別，但做工並不精細
USB延長線的設計比較特殊
產品參數：
新一代CMOS傳感器件，真正的38萬像素
即插即用USB接口；
豪華微凸光學鏡頭
網吧防盜功能
自動/手動高亮度調節；
自動/手動白平衡調節；
自動/手動色彩補償；
動態視頻分辨率：最高爲640*480像素
靜態視頻分辨率：最高爲1024*768像素
速度：最高爲每秒30FPS
色彩數：16位以上
攝像頭對焦範圍：3CM至無窮遠
零售價：1XX元，詳情請到：http://www.kejee.com/
新貴MC-05騎士版
新貴MC-05騎士版
一向致力於鍵鼠等外設產品領域的新貴科技於近期向市場推出了新款攝像頭MC-008超強版與MC-005騎士版。作爲今年暑期及下半年主打的精良“炸彈”，這兩樣產品均採用了更爲出色的外型和做工設計，同時性能方面也是相當不俗。
產品參數：
傳感器像素：35萬像素
傳感器類型：採用1/3英寸鏡頭，韓國現代7071E+301P芯片
鏡頭：純5層玻璃，VGA/CIF格式
最大幀數(FPS)：30fps/秒
同系列同風格的包裝
新貴MC-0085超強版
新貴MC-0085超強版
同系列同風格的包裝
攝像頭和底座分離
攝像頭表面經過磨沙處理，效果較好
尺寸適中，看起來還不錯
也是使用的5層鍍膜玻璃鏡頭
美達－網視情緣
美達－網視情緣
提起美達，我們首先想到的詞就是“性價比”與“主板”，的確，我們最初接觸到美達這個品牌是從認識它那些高性價比的主板開始，而2003年以來，美達科技已經開始逐漸涉及數碼領域的產品，這款網視情緣（親情版）正是他們最新推出的攝像頭產品，下面就讓我們來看看它的表現吧！
包裝包裝包裝，馬馬虎虎吧
攝像頭，底座分離設計
屬於比較少見的比較漂亮的一款攝像頭產品
銀色的機身看起來還滿酷的，有點機器人風格
U2 嘉年華
U2 嘉年華
美聯達源興推出全新第二代USB2.0電腦眼——U2嘉年華，影像數據傳輸更快。畫質更清晰，網上交流更逼真。心更近了，網上Party成爲現實。
U2嘉年華配送軟件：USB2.0的電腦眼產品驅動；EPCCAP錄像機軟件；VP－EYE圖像編輯軟件；CC2000可視電話軟件；VVq可視電話軟件；視頻互動遊戲
U2+嘉年華，強，把時下兩大熱門話題都包括了。還有獎呢
不過攝像頭本身很普通的外觀，不多說了。
產品特色：
1採用USB2.0標準接口，支持高達480 Mbps的數據傳輸率，比usb1.1的電腦眼快40倍
2最新第二代高速USB2.0控制芯片，改善了第一代USB2.0控制芯片的圖像色彩偏色，色彩自然靚麗
3在640*480的分辨率下可提升到35FPS的動態圖像
4豪華配置超大感光面積，比常規USB1.1電腦眼感光器多出76％的受光面積
5最新CMOS技術圖像數據處理器，可插值至130萬象素，超CCD效果，真實還原，色彩鮮豔
6創建高品質大分辨率的易傳輸圖像
7即時影像截取功能，快速靈活捕捉動態影像，不錯過任何精彩一刻
8應用：支持所有開放的視訊軟件，如騰訊VQQ和MSN；數字攝錄機和電子相冊，相片編輯；遠程智能監控及真人互動遊戲.
美女VS美女，畫質大對比
美女VS美女，畫質大對比
我們在進行這個測試的時候特意將名字去掉，隨機安排圖像，目的是爲了讓大家不帶成見的觀察這幾款產品的成像效果。實際上，我並不認爲對於一個小小的攝像頭需要如此興師動衆的使用對比測試的方法來比較。但鑑於目前市場上的攝像頭產品種類實在過於繁多，常常令消費者不知如何取捨。而實際上，這些不同品牌不同型號，甚至不同外形的產品之下，都有着一顆同樣的“芯”。
從實際的測試效果我們可以很清楚的看到，這五款不同品牌不同型號的攝像頭，在畫質方面的角度，排除拍攝時的略微誤差，效果可以說是完全一樣的。拍攝物並非真人，而是一張照片。從畫面效果來看，確實令人滿意。色彩表現和清晰度都不錯。對於一款百元上下的攝像頭我們還能有什麼要求呢。
利用最後一個空隙，放上一張失焦的效果圖。感覺怎麼樣？虛化的很漂亮呢。虛化效果柔和細膩，光斑形成圓潤的圓形。不說是攝像頭拍的，恐怕還會有人會講是單反相機拍的嘍。保不齊還會有“資深人士”會講：“看一看多圓的彌散圓，看來是9葉光圈葉片的效果哦....”
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關於變形的問題，坦誠講我已經不好意思用更嚴重的效果圖表達了。不過從圖像上我們還是可以看到，這些攝像頭的變形問題都比較嚴重，只有在畫面中心部分稍好，四邊會形成誇張的弧度。所以在實際使用中，還是要控制好將被攝主體控制在畫面中心位置哦。
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微距拍攝是目前此類攝像頭的強項，近達2CM的微距能力，可以讓無數真正的數碼相機汗顏。不過這種功能對於一個攝像頭來說，基本屬於錦上添花的作用。更何況一樣要承受畫面變形嚴重的問題呢。
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關於攝像頭的若干問題 Q&A
關於攝像頭的若干問題 Q&A
客戶在購買攝像頭最關心的是採用什麼鏡頭（當然客戶很少有把鏡頭和圖像傳感器分開來問的）、最大分辨率、多少萬像素、視頻傳輸速度多少幀、接口類型之類的問題。如果攝像頭是CMOS鏡頭、30萬像素、最大分辨率爲640*480、USB接口、最大傳輸速度爲30幀/秒，客戶就基本能夠接受，因爲這樣配置的攝像頭是市場上較爲流行的。
1、 問：什麼是CMOS鏡頭，而不是CCD的鏡頭，聽說CCD鏡頭的攝像頭效果會好一些？
答：首先採用CCD鏡頭的攝像頭的成本會高出一些，另外在採用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。我們的攝像頭在軟件中均有這些功能，因些您如果不是要求太高的情況，採用CMOS鏡頭的攝像頭是您最佳的選擇。
2、 問：都是CMOS鏡頭、30萬像素的攝像頭，爲什麼別人的可以上到的最大分辨率是704×576。
答：這些攝像頭的分辨率是插值分辨率，是通過軟件來實現，並不是真正硬件分辨率，類似於電腦某些部件通過軟件來提高其性能，雖然說也能適當提高所得圖像的精度，但實際效果並不好。
3、 問：說明書上標明是最大視頻傳輸幀數是30幀，爲什麼我在640*480分辨率下測試只有10幀左右？
答：這主要是跟分辨率有關，最大視頻傳輸幀數30幀/秒是在CIF（352*288）分辨率下實現的，而在VGA（640*480）分辨率一般爲10幀左右/秒，原因是受到USB接口傳輸速度的制約，以CIF（352*288）、RGB24圖像格式爲例，每秒數據流量爲：352*288*24*30=72990720（73兆位）=13Mb，經過壓縮，由USB口傳送到電腦時也有10Mb/秒左右，而USB口傳輸速率最高峯值也只有12 Mb/秒，因此在VGA分辨率的情況下，10幀/秒是很正常的情況。目前數字攝像頭的視頻捕獲都是通過軟件來實現的，對電腦的要求非常高，因此要達到最大視頻傳輸幀數，就要求電腦硬件相應跟上。
4、 問：我的攝像頭在使用過程中，無論清晰度、色彩、亮度方面都很好，只是在物體晃動時會有拖影，圖像略顯模糊，不知是什麼原因？
答：有一些攝像頭產品設計就是以清晰度、色彩鮮豔爲主，速度快相應就犧牲了這些特點，這是因爲優是數碼考慮在現實運用中，攝像頭主要還是用來獲取靜態圖像，比如上網視頻聊天，相信你不會在攝像頭前不停的晃動吧。如果要解決這面的問題，可以在攝像頭應用軟件中，將圖像的清晰度、色彩飽和度調低一些，就會得到一定的改善。