摄像头的工作原理说明加电路图

摄像头的工作原理说明加电路图摄像头的工作原理说明加电路图 随着中国网络事业的发展 直接的说 电脑的外部环境的变化 宽带网络的普 及 大家对电脑摄像头的需求也就慢慢的加强 比如用他来处理一些网络可 视电话 视频监控 数码摄影和影音处理等 话说回来 由于其的相对价格比 较低廉 数码摄象机 数码照相机 技术含量不是太高 所以生产的厂家也 就多了起来 中国 IT 市场就是如此 产品的质量和指标也就有比较大的差距 一 首先来看看感光材料 一般市场上的感光材料可以分为 CCD 电荷耦合 和 CMOS 金属氧化 物 两种 前一种的优点是成像像素高 清晰度高 色彩还原系数高 经常应 用在高档次数码摄像机 数码照相机中 缺点是价格比较昂贵 耗功较大 后 者缺点正好和前者互普 价格相对低廉 耗功也较小 但是 在成像方面要差 一些 如果你是需要效果好点的话 那么你就选购 CCD 元件的 但是你需要的 就多一点了 二 像素也是一个关键指标 现在市面上主流产品像素一般在 130 万左右 早些时候也出了一些 10 30 万左右像素的产品 由于技术含量相对较低效果不是很好 不久就退出历史舞 台了 这个时候也许有人会问 那是不是像素越高越好呢 从一般角度说是的 但是从另一个方面来看也就不是那么了 对于同一个画面来说 像素高的产 品他的解析图象能力就更高 呵呵 那么你所需要的存储器的容量就要很大了 不然 我还是建议如果你选购的时候还是选购市面上比较主流的产品 毕 竟将来如果出问题了保修也比较好 三 分辨率是大家谈的比较多的问题 我想我没有必要到这里说分辨率这个东东了 大家最熟悉的应该就是 A 你的显示器什么什么品牌的 分辨率可以上到多高 刷新率呢 B 呵呵 还好了 我用在 1024 768 设计的时候就用在 1280 1024 玩游戏 一般就 800 600 了 但是摄像头的分辨率可不完全等同于显示器 切切的说 摄像头分辨率就是摄 像头解析图象的能力 现在市面上较多的 CMOS 的一般在 640 480 有是也会 在 800 600 但是如果是 CCD 的一般还要高些 四 是摄像头 当然也要比较摄像的效果 摄像头的视频捕获能力是用户最关心的了 目前电脑摄像头所能够捕捉都 是通过软件来实现的 因此对电脑要求比较高 一般情况下 640 480 他的速度 可以到达 30 帧 S 但当分辨率在 320 240 的状态下 速度稍微一快点 因而 自己在选购是 可以按照自己的作用选择一个合适自己的 五 镜头是一个大问题 估计这么东东很多用户在购买的时候会忽视掉 但这却是摄像头对光线的 最重要部位 光圈的大小 镜头可调焦的范围等等 一般按照材料分主要有 3 中 有玻璃镜片 塑胶镜片和化合物的 这里最好的要算是玻璃的 他的通光 系数大 一般好的镜头他的通光口径也会做的较大 在光线不是很好的时候也 可以得到交好的效果 但是价格要高点 一分钱一分货 塑胶的通光要差点 但是价格便宜 就这点也得到了一些中低端用户的认可 化合物的市面上不 是很多 这里就不做详细介绍了 六 其他数据 虽然说 现在的应用程序比较多 自己也比较好找 但是一个名牌产品 他里面的东西都很到位 通常会有拍照 摄像 影像文件管理 设置 有的摄 像头带有 MIR 功能 那么软件方面还需要有音频方面的设置 再来看看接口方面 以前的摄像头都是采用并口 但是随着技术的进步 慢慢 的被 USB 的接口给取代了 这里千万提醒你一点 不要为了一点小利 而 放弃了 USB 接口的产品 毕竟并口退出历史舞台了 小知识小知识 摄像头的镜头最好的是玻璃镜头 最便宜的是塑料镜头 最常见的是 塑料与玻璃的混合镜头 塑料镜头透光率低 常用于低端摄像头 主流的玻璃 塑料混合摄像头一般是由两片玻璃镜片和若干塑料镜片组成 全玻璃镜片通 常有 5 片玻璃组成 透光率好 好的镜头镜片上会有镀膜以保证好的透光率 不过我们凭肉眼是不能判断出镜头是由几片玻璃或塑料镜片构成 要想知道为什么厂家不能自己把镜头做大 我们还得先来了解下摄像头 的内部结构 大部分去掉外壳的摄像头 内部都是一样的 由镜头 CMOS 传感器 PCB 板和 DSP 控制芯片组成 图 4 有少数低价格摄像头的 CMOS 传感器和 DSP 控制芯片是整合的 外面的景象通过镜头反映到 CMOS 上转 换为电信号 经过 A D 模 数转换 转换为数字图像信号 再送到 DSP 控制 芯片中加工处理 通过 USB 接口传输到电脑中 最后我们就可以看到图像了 其中 CMOS DSP 都是由第三方厂家设计生产 我们称其为 方案 目前 性价比最高的 采用得非常多的方案就是中星微 ZC0301PLH 美光 360 的 CM OS 传感器组成的 图 5 当 CMOS 和 DSP 控制芯片定下来后 厂家会自己 选择最适合该方案的摄像头 因为第三方厂家提供的是一个通用方案 很多厂 家都可以用 因此采用的摄像头大小基本也是相同的 美光 360 CMOS 传感器 如果厂家特立独行 非要自己采用不适合某种方案的镜头 不仅会造成成 本的增加 在成像质量上也不会有任何改观 要有好的噱头 当然也只能在镜 头的最外面加一块看似 大镜头 的塑料以混淆视听 so bitsCN com 网管资料 库任你搜 逗你玩的 30 帧 秒 谎言 影像捕捉速率 每秒 30 帧 影像捕捉速率 每秒 30 帧 这句话本身没有错 问题就出在它没有把话说 完 如果是 30 万像素的摄像头 在分辨率为 320 280 的时候 能达到 30 帧 秒的速度 这个时候我们看图像应该是没有明显的延迟现象的 将分辨率调到 30 万像素摄像头能支持的最大分辨率 640 480 的时候 帧数也只有大约 11 帧 秒 要保证摄像头在高分辨率下也能有高的帧数 至少首先要满足接口为 US B2 0 这个重要条件 就 30 万像素的摄像头而言 如果在 640 480 的分辨率下 要达到 30 帧 秒 至少需要接口有 27Mbps 的带宽 而目前大多数的摄像头采 用的还是 USB1 1 接口 仅能提供 12Mbps 的带宽 其次就算是摄像头采 用了 USB2 0 的接口 要用 130 万像素的摄像头在达 1280 960 的分辨率下达 到 30 帧也是不现实的 因为现在摄像头的硬件压缩技术还没发展到这个地步 也无法在主流的电脑上通过软件进行实时地视频压缩 所以 每秒 30 帧的 说法只是个来蒙蔽你眼睛的障眼法而已 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 工作原理篇 摄像头 CAMERA 主要分数字摄像头和模拟摄像头两种 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 并口发展到如今的 USB2 0 和 IEEE1394 火线接口 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 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 SI GNAL 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 摄像头 像眼球 了解摄像头 首先就要了解它的工作原理 为了方便大家理解 我们拿人 的眼睛来打个比方 当光线照射景物 景物上的光线反射通过人的晶状体聚焦 在视网膜上就可以形成图像 然后视网膜的神经感知到图像将信息传到大脑 我们就能看见东西了 摄像头成像的原理和这个过程非常相似 光线照射景 物 景物上的光线反射通过镜头聚焦 CMOS 就会感知到图像 图像信息通过 PCB 板传到摄像头的 大脑 DSP 芯片 经过芯片处理后的信息经过 USB 线传输就让我们看见摄像头 看见 的物体了 眼球结构图 从这个工作过程 我们可以分析出摄像头几个关键部分 镜头 CMOS DSP 芯片 所以我们在购买时也应该注意这几个点 镜头分为塑料 玻璃 玻璃塑 料混合三种 玻璃的透光度最佳 但成本也高 一般来说玻璃摄像头会镀膜以 增加亮度 而塑料和玻璃塑料混合则不会镀膜 为的是减少成本 COMS 和 D SP 芯片搭配我们称之为方案 中星微的 DSP 芯片市场占有量相当大 性能和 质量都也被大家所认可 CMOS 方面则以镁光的为主 而且大多数方案都是经 过测试 制定好了的 所以大家挑选时只注意一下芯片品牌就可以了 小 知识 我们常说的摄像头传感器相当于传统相机的胶片 传感器是摄像头的核 心 也是最关键的技术 它是一种用来接收通过镜头的光线 并且将这些光信 号转换成为电信号的装置 目前摄像头的核心成像部件有两种 一种是 CMOS 互补金属氧化物导体 器件 多用在摄像头上 另一种是 CCD 电荷藕合 元件 多见于数码相机中 免驱在手 懒人不愁 有人会问 免驱 免驱就是免去驱动吧 不准确 严格来说免驱并不是 真正不需要驱动 只是驱动程序不用自己去安装罢了 要实现免驱 需要摄像 头和操作系统达成某个协议 协议早就准备妥当 它叫 UVC 即 USB Video Cl ass 是 USB 组织定义的视频设备类标准协议 Windows XP SP2 以上操作 系统也支持这个协议 实现免驱只需要厂家做出满足这个协议的摄像头就可以 了 所以摄像头免驱功能出现也有点万事俱备 只欠东风的味道 另外 市场上也有一些冒充 免驱 的产品 它们只能在 Windows Vista 系统下实现无 驱 而在其他 Windows 系统下仍然需要安装驱动 这些产品只是利用了更新的 操作系统支持更多的硬件这一特点来实现 免驱 不是真正通过支持 UVC 协议 来实现的 亮度不足 背光补 我们在使用摄像头时 常常会觉得画面中的自己不够亮 美丽指数大跌 为了还我 亮 色 厂家们也就开发出了背光补偿功能 背光补偿有效地弥补了 摄像头在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷 为了解释背光补偿 我们还 是用眼睛的例子吧 光线越充足 我们看东西很容易看清楚 因此所需的看清物 体所需时间越短 光线不足的状况下 我们看东西就很费力 因此所需的时间就 越长 这里指的时间 专业点就是曝光时间 摄像头方面也很类似 当外界光 线较弱时 CMOS 成像芯片工作电流较小 所成图像偏暗 这时就要让摄像头多 看 一会儿 增加曝光时间 达到背光补偿的效果