摄像头介绍，比较

一、摄像头简介

摄像头（CAMERA）又称为电脑相机、电脑眼等，它作为一种视频输入设备，在过去被广泛的运用于视频会议、远程医疗及实时监控等方面。近年以来，随着互联网技术的发展，网络速度的不断提高，再加上感光成像器件技术的成熟并大量用于摄像头的制造上，这使得它的价格降到普通人可以承受的水平。普通的人也可以彼此通过摄像头在网络进行有影像、有声音的交谈和沟通，另外，人们还可以将其用于当前各种流行的数码影像、影音处理。

二、摄像头的分类

摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类。模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里。模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。数字摄像头可以直接捕捉影像，然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。现在电脑市场上的摄像头基本以数字摄像头为主，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主，目前市场上可见的大部分都是这种产品。除此之外还有一种与视频采集卡配合使用的产品，但目前还不是主流。

由于个人电脑的迅速普及，模拟摄像头的整体成本较高等原因， USB接口的传输速度远远高于串口、并口的速度，因此现在市场热点主要是USB接口的数字摄像头。以下主要是指USB接口的数字摄像头。

三、摄像头的工作原理

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）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。

DSP结构框架:

1. ISP（image signal processor）（镜像信号处理器）

2. JPEG encoder（JPEG图像解码器）

3. USB device controller（USB设备控制器）

四、摄像头的主要结构和组件

从摄像头的工作原理就可以列出摄像头的主要结构和组件：

1、 镜头（LENS）

透镜结构，由几片透镜组成,有塑胶透镜（plastic）或玻璃透镜（glass）。

2、 图像传感器（SENSOR）

可以分为两类：

CCD（charge couple device） ：电荷耦合器件

CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互补金属氧化物半导体

3、 数字信号处理芯片（DSP）

DSP生产厂商较多，市面上较为流行的有：SONIX（松瀚）602A、VIMICRO（中星微）301P、ST（罗技LOGITECH的DSP提供商）、SUNPLUS（SUN+重点发展单芯片的CIF和VGA，但图像质量一般）、OVT（OVT511、OVT519前两年较流行，现有少数产品在市场上）。

4、电源

摄像头内部需要两种工作电压：3.3V和2.5V，因此好的摄像头内部电源也是保证摄像头稳定工作的一个因素。

五、摄像头的一些技术指标

1、 图像解析度/分辨率(Resolution)：

● SXGA（1280 x1024）又称130万像素

● XGA（1024 x768）又称80万像素

● SVGA（800 x600）又称50万像素

● VGA（640x480）又称30万像素（35万是指648X488）

● CIF(352x288) 又称10万像素

● SIF/QVGA(320x240)

● QCIF(176x144)

● QSIF/QQVGA(160x120)

2、图像格式(image Format/ Color space)

RGB24,I420是目前最常用的两种图像格式。

● RGB24：表示R、G、B三种颜色各8bit，最多可表现256级浓淡，从而可以再现256*256*256种颜色。

● I420：YUV格式之一。

● 其它格式有: RGB565，RGB444，YUV4:2:2等。

3、自动白平衡调整（AWB）

定义：要求在不同色温环境下，照白色的物体，屏幕中的图像应也是白色的。

色温表示光谱成份，光的颜色。色温低表示长波光成分多。

当色温改变时，光源中三基色（红、绿、蓝）的比例会发生变化，需要调节三基色的比例来达到彩色的平衡，这就是白平衡调节的实际。

4、图像压缩方式

JPEG：(joint photographic expert group)

静态图像压缩方式。一种有损图像的压缩方式。压缩比越大，图像质量也就越差。当图像精度要求不高存储空间有限时，可以选择这种格式。目前大部分数码相机都使用JPEG格式。

5、彩色深度（色彩位数）

反映对色彩的识别能力和成像的色彩表现能力

实际就是A/D转换器的量化精度，是指将信号分成多少个等级。常用色彩位数（bit）表示。

彩色深度越高，获得的影像色彩就越艳丽动人。

6、图像噪音

指的是图像中的杂点干挠。

表现为图像中有固定的彩色杂点。

7、视角

与人的眼睛成像是相成原理，简单说就是成像范围。

8、输出/输入接口

串行接口（RS232/422）:传输速率慢，为115kbit/s

并行接口（PP）：速率可以达到1Mbit/s

红外接口（IrDA）：速率也是115kbit/s，一般笔记本电脑有此接口

通用串行总线USB：即插即用的接口标准，支持热插拔。USB1.1速率可达12Mbit/s,USB2.0可达480bit/s

IEEE1394(火线)接口(亦称ilink):其传输速率可达100M~400Mbit/s

摄像头的进一步认识

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摄像头的进一步认识

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从摄像头的组成来看决定一个摄像头的品质从硬件上来说主要是：

1、 镜头（LENS）

五层“全玻”，也算目前顶级的摄像头镜头了。

镜头的组成是透镜结构，由几片透镜组成，一般有塑胶透镜(plastic)或玻璃透镜(glass)。通常摄像头用的镜头构造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等。透镜越多，成本越高；玻璃透镜比塑胶贵。因此一个品质好的摄像头应该是采用玻璃镜头，成像效果就相对塑胶镜头会好。现在市场上的大多摄像头产品为了降低成本，一般会采用塑胶镜头或半塑胶半玻璃镜头（即：1P、2P、1G1P、1G2P等）。

2、 图像传感器（SENSOR）

美光（Micro）MI360 CMOS图像传感器

图像传感器分为两类：CCD（charge couple device） ：电荷耦合器件

CMOS(complementary metal oxide semiconductor)：互补金属氧化物半导体

CCD的优点是灵敏度高，噪音小，信噪比大。但是生产工艺复杂、成本高、功耗高。

CMOS的优点是集成度高、功耗低（不到CCD的1/3）、成本低。但是噪音比较大、灵敏度较低、对光源要求高。

在相同像素下CCD的成像往往通透性、明锐度都很好，色彩还原、曝光可以保证基本准确。而CMOS的产品往往通透性一般，对实物的色彩还原能力偏弱，曝光也都不太好。所以我们在使用摄像头，尤其是采用CMOS芯片的产品时就更应该注重技巧：

首先不要在逆光环境下使用（这点CCD同），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。

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，二是选择要求最小照明度小的产品，现在有些摄像头已经可以达到5lux。最后要注意的是合理使用镜头变焦，不要小瞧这点，通过正确的调整，摄像头也同样可以拥有拍摄芯片的功能。

目前，市场销售的数码摄像头中，基本是CCD和CMOS平分秋色。在采用CMOS为感光元器件的产品中，通过采用影像光源自动增益补强技术，自动亮度、白平衡控制技术，色饱和度、对比度、边缘增强以及伽马矫正等先进的影像控制技术，完全可以达到与CCD摄像头相媲美的效果。

受市场情况及市场发展等情况的限制，摄像头采用CCD图像传感器的厂商为数不多，主要原因是采用CCD图像传感器成本高的影响。

3、 数字信号处理芯片（DSP）

中星微（VIMICRO）301Plus主控芯片，是目前摄像头中最好的核心IC之一

在DSP的选择上，是根据摄像头成本、市场接受程度来进行确定。现在DSP厂商在设计、生产DSP的技术已经逐渐成熟，在各项技术指标上相差不是很大，只是有些DSP在细微的环节及驱动程序要进行进一步改进。

序号	DSP	图像传感器	应用
第一个方案	中星微 301P	美光 360	主流
第二个方案	中星微 301P	现代 7071E	停产（成本较高）
第三个方案	中星微 301P	现代 7071R	很多
第四个方案	凌扬 (Sunplus)TP6800/561A	美光 360或 7071R	较少
第五个方案	松翰 (SONIX)602A	美光 360/7071R/E	较少
第六个方案 (用于高端 USB2.0摄像头 )	EMPIA M2800	现代 7071E	较少

4、 图像解析度/分辨率(Resolution)：

摄像头的图像解析度/分辨率也就是我们常说的多少像素的摄像头，在实际应用中，摄像头的像素越高，拍摄出来的图像品质就越好，但另一方面也并不是像素越高越好，对于同一画面，像素越高的产品它的解析图像的能力也越强，但相对它记录的数据量也会大得多，所以对存储设备的要求也就高得多，因而在选择时宜采用当前的主流产品。由于受到摄像头价格、电脑硬件、成像效果等因素的影响，现在市面上的摄像头基本在30万像素这个档次上进行销售。还有就是由于CMOS成像效果在高像素上并不理想，因此统治高像素摄像头的市场仍然是CCD摄像头。

值得注意的一点：有些分辨率的标识是指这些产品利用软件所能达到的插值分辨率，虽然说也能适当提高所得图像的精度，但和硬件分辨率相比还是有着一定的差距的。

今天，我们就拿来了市面上比较常见的五款摄像头产品，进行画质方面的一些测试。让大家在了解了摄像头技术原理之后，看一看目前市场上热卖的这些摄像头，在画面方面究竟有多大差异。

媚眼

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媚眼

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凯捷数码科技（广州）公司新上市的“媚眼”摄像头，集轻便，时尚，秀巧于一身。简约的设计，美伦美焕的曲线；物如其名，初看就像一个情窦初开、秀丽端庄少女。人见人爱的瓜子脸，羞答答的大眼睛，欲言胜无言，婀娜多姿好生让人怜爱！

包装盒比较宽大

造型和一般公模的有所区别，但做工并不精细

USB延长线的设计比较特殊

产品参数：

新一代CMOS传感器件，真正的38万像素
即插即用USB接口；
豪华微凸光学镜头
网吧防盗功能
自动/手动高亮度调节；
自动/手动白平衡调节；
自动/手动色彩补偿；
动态视频分辨率：最高为640*480像素
静态视频分辨率：最高为1024*768像素
速度：最高为每秒30FPS
色彩数：16位以上
摄像头对焦范围：3CM至无穷远
零售价：1XX元，详情请到：http://www.kejee.com/

新贵MC-05骑士版

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新贵MC-05骑士版

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一向致力于键鼠等外设产品领域的新贵科技于近期向市场推出了新款摄像头MC-008超强版与MC-005骑士版。作为今年暑期及下半年主打的精良“炸弹”，这两样产品均采用了更为出色的外型和做工设计，同时性能方面也是相当不俗。

产品参数：

传感器像素：35万像素
传感器类型：采用1/3英寸镜头，韩国现代7071E+301P芯片
镜头：纯5层玻璃，VGA/CIF格式
最大帧数(FPS)：30fps/秒

同系列同风格的包装

新贵MC-0085超强版

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新贵MC-0085超强版

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同系列同风格的包装

摄像头和底座分离

摄像头表面经过磨沙处理，效果较好

尺寸适中，看起来还不错

也是使用的5层镀膜玻璃镜头

美达－网视情缘

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美达－网视情缘

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提起美达，我们首先想到的词就是“性价比”与“主板”，的确，我们最初接触到美达这个品牌是从认识它那些高性价比的主板开始，而2003年以来，美达科技已经开始逐渐涉及数码领域的产品，这款网视情缘（亲情版）正是他们最新推出的摄像头产品，下面就让我们来看看它的表现吧！

包装包装包装，马马虎虎吧

摄像头，底座分离设计

属于比较少见的比较漂亮的一款摄像头产品

银色的机身看起来还满酷的，有点机器人风格

U2 嘉年华

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U2 嘉年华

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美联达源兴推出全新第二代USB2.0电脑眼——U2嘉年华，影像数据传输更快。画质更清晰，网上交流更逼真。心更近了，网上Party成为现实。

U2嘉年华配送软件：USB2.0的电脑眼产品驱动；EPCCAP录像机软件；VP－EYE图像编辑软件；CC2000可视电话软件；VVq可视电话软件；视频互动游戏

U2+嘉年华，强，把时下两大热门话题都包括了。还有奖呢

不过摄像头本身很普通的外观，不多说了。

产品特色：

1采用USB2.0标准接口，支持高达480 Mbps的数据传输率，比usb1.1的电脑眼快40倍

2最新第二代高速USB2.0控制芯片，改善了第一代USB2.0控制芯片的图像色彩偏色，色彩自然靓丽

3在640*480的分辨率下可提升到35FPS的动态图像

4豪华配置超大感光面积，比常规USB1.1电脑眼感光器多出76％的受光面积

5最新CMOS技术图像数据处理器，可插值至130万象素，超CCD效果，真实还原，色彩鲜艳

6创建高品质大分辨率的易传输图像

7即时影像截取功能，快速灵活捕捉动态影像，不错过任何精彩一刻

8应用：支持所有开放的视讯软件，如腾讯VQQ和MSN；数字摄录机和电子相册，相片编辑；远程智能监控及真人互动游戏.

美女VS美女，画质大对比

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美女VS美女，画质大对比

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我们在进行这个测试的时候特意将名字去掉，随机安排图像，目的是为了让大家不带成见的观察这几款产品的成像效果。实际上，我并不认为对于一个小小的摄像头需要如此兴师动众的使用对比测试的方法来比较。但鉴于目前市场上的摄像头产品种类实在过于繁多，常常令消费者不知如何取舍。而实际上，这些不同品牌不同型号，甚至不同外形的产品之下，都有着一颗同样的“芯”。

从实际的测试效果我们可以很清楚的看到，这五款不同品牌不同型号的摄像头，在画质方面的角度，排除拍摄时的略微误差，效果可以说是完全一样的。拍摄物并非真人，而是一张照片。从画面效果来看，确实令人满意。色彩表现和清晰度都不错。对于一款百元上下的摄像头我们还能有什么要求呢。

利用最后一个空隙，放上一张失焦的效果图。感觉怎么样？虚化的很漂亮呢。虚化效果柔和细腻，光斑形成圆润的圆形。不说是摄像头拍的，恐怕还会有人会讲是单反相机拍的喽。保不齐还会有“资深人士”会讲：“看一看多圆的弥散圆，看来是9叶光圈叶片的效果哦....”

关于变形的问题，坦诚讲我已经不好意思用更严重的效果图表达了。不过从图像上我们还是可以看到，这些摄像头的变形问题都比较严重，只有在画面中心部分稍好，四边会形成夸张的弧度。所以在实际使用中，还是要控制好将被摄主体控制在画面中心位置哦。

微距拍摄是目前此类摄像头的强项，近达2CM的微距能力，可以让无数真正的数码相机汗颜。不过这种功能对于一个摄像头来说，基本属于锦上添花的作用。更何况一样要承受画面变形严重的问题呢。

关于摄像头的若干问题 Q&A

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关于摄像头的若干问题 Q&A

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客户在购买摄像头最关心的是采用什么镜头（当然客户很少有把镜头和图像传感器分开来问的）、最大分辨率、多少万像素、视频传输速度多少帧、接口类型之类的问题。如果摄像头是CMOS镜头、30万像素、最大分辨率为640*480、USB接口、最大传输速度为30帧/秒，客户就基本能够接受，因为这样配置的摄像头是市场上较为流行的。

1、 问：什么是CMOS镜头，而不是CCD的镜头，听说CCD镜头的摄像头效果会好一些？

答：首先采用CCD镜头的摄像头的成本会高出一些，另外在采用CMOS为感光元器件的产品中，通过采用影像光源自动增益补强技术，自动亮度、白平衡控制技术，色饱和度、对比度、边缘增强以及伽马矫正等先进的影像控制技术，完全可以达到与CCD摄像头相媲美的效果。我们的摄像头在软件中均有这些功能，因些您如果不是要求太高的情况，采用CMOS镜头的摄像头是您最佳的选择。

2、 问：都是CMOS镜头、30万像素的摄像头，为什么别人的可以上到的最大分辨率是704×576。

答：这些摄像头的分辨率是插值分辨率，是通过软件来实现，并不是真正硬件分辨率，类似于电脑某些部件通过软件来提高其性能，虽然说也能适当提高所得图像的精度，但实际效果并不好。

3、 问：说明书上标明是最大视频传输帧数是30帧，为什么我在640*480分辨率下测试只有10帧左右？

答：这主要是跟分辨率有关，最大视频传输帧数30帧/秒是在CIF（352*288）分辨率下实现的，而在VGA（640*480）分辨率一般为10帧左右/秒，原因是受到USB接口传输速度的制约，以CIF（352*288）、RGB24图像格式为例，每秒数据流量为：352*288*24*30=72990720（73兆位）=13Mb，经过压缩，由USB口传送到电脑时也有10Mb/秒左右，而USB口传输速率最高峰值也只有12 Mb/秒，因此在VGA分辨率的情况下，10帧/秒是很正常的情况。目前数字摄像头的视频捕获都是通过软件来实现的，对电脑的要求非常高，因此要达到最大视频传输帧数，就要求电脑硬件相应跟上。

4、 问：我的摄像头在使用过程中，无论清晰度、色彩、亮度方面都很好，只是在物体晃动时会有拖影，图像略显模糊，不知是什么原因？

答：有一些摄像头产品设计就是以清晰度、色彩鲜艳为主，速度快相应就牺牲了这些特点，这是因为优是数码考虑在现实运用中，摄像头主要还是用来获取静态图像，比如上网视频聊天，相信你不会在摄像头前不停的晃动吧。如果要解决这面的问题，可以在摄像头应用软件中，将图像的清晰度、色彩饱和度调低一些，就会得到一定的改善。