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攝像頭的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)

文章出處:創(chuàng)瑞光學(xué)人氣:193發(fā)表時(shí)間:2023-03-08 返回列表
從攝像頭的組成來(lái)看決定一個(gè)攝像頭的品質(zhì)從硬件上來(lái)說(shuō)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(gè)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(duì)塑膠鏡頭會(huì)好?,F(xiàn)在市場(chǎng)上的大多攝像頭產(chǎn)品為了降低成本,一般會(huì)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(lèi):CCD(charge couple device) :電荷耦合器件
CMOS(complementary metal oxide semiconductor):互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體
CCD的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)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。盤(pán),趨向數(shù)碼相機(jī)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì);

3、 更人性化、更易于使用、更多的實(shí)際應(yīng)用功能才是客戶的真正需求?!叭粘J褂米⒁馐马?xiàng)”
1、日常使用攝像頭時(shí),應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn):
a、不要將攝像頭直接指向陽(yáng)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(jī)溶劑擦拭攝像頭。
d、不要拉扯或扭轉(zhuǎn)連接線,類(lèi)似動(dòng)作可能會(huì)對(duì)攝像頭造成損傷。
e、非必要情況下,不要隨意打開(kāi)攝像頭,試圖碰觸其內(nèi)部零件,這樣容易對(duì)攝像頭造成損傷。
f、平時(shí)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(chǎng)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(jī)中的底片。CCD的分辨率高,色彩還原逼真,已經(jīng)成為百萬(wàn)像素級(jí)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(diǎn),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(duì)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(huì)注意到目前有些高端的單反數(shù)碼相機(jī)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(yǔ)。況且對(duì)于攝像頭而言,效果往往并不是最重要的,廉價(jià)CMOS攝像頭拍攝出來(lái)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(gè)重要指標(biāo)。像素值指的是圖像中獨(dú)立像素點(diǎn)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(qiáng)。

當(dāng)前主流攝像頭產(chǎn)品的像素值一般為30萬(wàn)、35萬(wàn)和38萬(wàn),也有50萬(wàn)甚至130萬(wàn)的,不過(guò)比較少見(jiàn),價(jià)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(wàn)像素級(jí)別的攝像頭均可提供640×480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320×240,也就相當(dāng)于10萬(wàn)像素。筆者要指出的是,像素值大只表示理論上圖像會(huì)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(gòu)買(mǎi)的時(shí)候還要問(wèn)清楚標(biāo)稱(chēng)的像素值是真實(shí)的像素還是插值所得,因?yàn)閮烧邿o(wú)論從成本上還是效果上來(lái)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?chē)袼氐幕A(chǔ)上用數(shù)學(xué)公式計(jì)算出的“丟失”的像素。



現(xiàn)在市場(chǎng)上有不少只賣(mài)幾十元的攝像頭就是通過(guò)這樣的方式來(lái)欺騙消費(fèi)者的,它們雖然也標(biāo)稱(chēng)有30萬(wàn)像素,但真實(shí)像素只有10萬(wàn)。當(dāng)然,問(wèn)商家也不是很可靠,況且有時(shí)候他們自己也是“受害者”(只有廠家知道)。其實(shí)10萬(wàn)像素和30萬(wàn)像素的成像效果是有明顯區(qū)別的,從色彩飽和度和畫(huà)面的清晰程度上,單憑肉眼就能夠分辨出來(lái)。

3、最大幀速率
除了像素值和分辨率之外,拍攝時(shí)的幀速率也是決定畫(huà)面質(zhì)量的一個(gè)重要因素,你可以把它理解成攝像頭每秒采樣多少個(gè)畫(huà)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(shí)際應(yīng)用中,只有畫(huà)面刷新的幀數(shù)在24幀/秒以上,人的眼睛才不會(huì)察覺(jué)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(352×288),即使用標(biāo)準(zhǔn)的VGA格式(640×480)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(gè)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(jià)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(píng)價(jià)鏡頭好壞的一個(gè)因素,怎么去分辨鏡頭有沒(méi)有鍍膜呢?很簡(jiǎn)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(méi)鍍膜的就完全沒(méi)有這些光澤。



有些用戶把攝像頭買(mǎi)回來(lái)后才發(fā)現(xiàn)影像很模糊,而在商家那里試的時(shí)候是好好的,為什么會(huì)這樣呢?一般都是沒(méi)有調(diào)好焦造成的。和傻瓜相機(jī)一樣,攝像頭采用的是超焦距,景深大但微距時(shí)應(yīng)手動(dòng)調(diào)焦。因此,有時(shí)候需要手動(dòng)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(chēng)對(duì)焦點(diǎn)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(jī)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(diǎn),省去對(duì)焦功能。

5、處理芯片
芯片也是影響成像效果的一個(gè)很重要因素。例如有些產(chǎn)品采用的芯片質(zhì)量差,就會(huì)造成攝像頭在光線不好的情況下根本無(wú)法使用。一款攝像頭到底采用哪種處理芯片,除非拆開(kāi)檢查,否則我們無(wú)從得知,只能靠實(shí)際的效果來(lái)判斷。 什么是CMOS攝像頭 ?

CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上,而CMOS是集成在被稱(chēng)作金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上,工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。CCD只有少數(shù)幾個(gè)廠商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較復(fù)雜,采用CCD的攝像頭價(jià)格都會(huì)相對(duì)比較貴。事實(shí)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改造,目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少,所以很多攝像頭生產(chǎn)廠商采用的CMOS感光元件。成像方面:在相同像素下CCD的成像通透性、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(duì)實(shí)物的色彩還原能力偏弱,曝光也都不太好,由于自身物理特性的原因,CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性,因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。



目前,市場(chǎng)銷(xiāo)售的數(shù)碼攝像頭中以CMOS感光器件的為主。在采用CMOS為感光元器件的產(chǎn)品中,通過(guò)采用影像光源自動(dòng)增益補(bǔ)強(qiáng)技術(shù),自動(dòng)亮度、白平衡控制技術(shù),色飽和度、對(duì)比度、邊緣增強(qiáng)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(chǎng)情況及市場(chǎng)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。
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