镜头与摄像头特性总结

照相机、镜头和衍生产品的特性分析一、照相机我说的照相机的镜头和照相机在材质上不同。照相机镜头使用专业材料，工艺和费用比较精细。相机使用便宜的CMOS材料，成本也低，所以定位相对差。1.1照相机配置相机主要由镜头、图像检测芯片和周边电路组成。图像检测芯片是最重要的部分，黑白或彩色、分辨率等相机指示符取决于图像检测芯片上的指示符。此芯片需要适当的周边电路才能工作，这被称为单个电路板上的“单板”。这构成了将镜头、外壳、引线和连接器连接到单板时通常可见的照相机。相机通常以电源端子、电源端子、视频信号端子、电源电压输入6-9V或9-12V、视频信号通常在0.5V-2V之间的电压驱动三个端子。1.2照相机的工作原理以固定分辨率隔行扫描对图像中的点进行采样，在扫描到特定点时，通过图像检测芯片将该点处图像的灰度转换为灰度和一对一对应电压值，然后通过视频信号团输出该电压值。特别是(如图所示)，当照相机连续扫描图像的一行时，输出反映图像灰度变化的连续电压视频信号。扫描完成后，视频信号侧输出低于最小视频信号电压的级别(如0.3V)，保持一段时间。这相当于对应于每一行图像的电压信号，后跟称为线路同步脉冲的电压“主页”。此“凹槽”是扫描换行的标记。然后，跳过一行(因为相机是交错扫描的)，然后开始新行扫描，直到扫描现场的视频信号为止，显示消隐区域。该区域具有多个复合消隐脉冲(简单地说，离脉冲)，这些脉冲比其他消隐脉冲(也称为场同步脉冲，是扫描更换的标记)要宽得多(即，持续时间更长)。场同步脉冲表示新的场到达，但是场移除区域正好跨越上一场结束和下一场开始，等待下一个视频信号实际到达。相机每秒扫描25幅图像，分别扫描奇数、偶数、奇数和偶数，每秒50幅图像。奇数场只扫描图像的奇数行，偶数场只扫描图像的偶数行。1.3有关摄像头特定组件的详细信息1.3.1照相机镜头镜头由具有plastic(塑胶)或glass(玻璃)的几个镜头组成。玻璃比塑料透光得多。特别是是否镀了ar涂层是非常重要的指标。一般光进入玻璃镜片后，会受到10%-15%的光损失，如果不镀ar，会严重影响屏幕的亮度和流动性。涂层后，光线只损失3%-5%。市场上常用的塑料镜片没有反射涂层，光损失额达15%-20%，屏幕变暗。相机通常使用以下镜头结构：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P和4G。镜头越多，成本越高。玻璃镜片比塑料贵。因此，质量好的相机要使用玻璃镜头，所以影像比塑料镜头好。目前市场上的大多数照相机产品通常使用塑料或半塑料半玻璃镜头(即1P、2P、1G1P、1G2P等)来降低成本，只有4G玻璃镜头是光学质量高的照相机。图1.1镜头的结构1.3.2图像传感器传感器主要有CCD和CMOS。CCD是能把光学系统转换成数字信号的半导体器件。植入CCD的小感光材料称为像素。一张CCD的像素数越多，屏幕分辨率越高。CCD的作用类似于胶片，但它将图像像素转换为数字信号。CCD有很多干净的静电，它可以检测光线并将图像转换为数字信号。每个小电容都可以通过外部电路的控制，将自己拥有的电荷传递给相邻的电容。CCD的图像像素、清晰度和颜色恢复度都比较好，但价格较高。CMOS视频相对不好，但价格便宜得多。图1.2图像CCD传感器CMOS传感器(SENSOR)是一种半导体芯片，其表面包含数十万到数百万个照片二极管。当光电二极管暴露在光下时，会产生电荷。在使用CMOS作为光电导体的产品中，数字信号处理芯片DSP处理使用先进的图像控制技术，如图像光源自动增益增强技术、自动亮度、白平衡控制技术、颜色饱和度、对比度、边缘增强和gamma校正。市场上相机产品采用的CMOS品牌主要是MICRON、HYNIX、TASC等。图1.3图像CMOS传感器1.3.3数字信号处理芯片DSPDSP芯片是影响相机视频捕获速度的主要因素。DSP是产生计算机CPU等效果的相机的大脑，主要是通过一系列复杂的数学算法优化CMOS传感器传递的数字图像信号，并将经过处理的信号通过USB等接口传递到PC等设备的相机的核心设备。图1.4数字信号处理芯片DSP结构框架：1.图像签名处理器(ISP)2.JPEG encoder(JPEG图像解码器)3.USB设备控制器图1.4数字处理芯片压缩效果取决于数字信号处理芯片。一般来说，照相机制造商不会公开使用什么数字信号处理芯片，但无可否认，优秀的数字信号处理芯片能实现更有效的数据传输。也就是说，帧速率很高。1.4容易忽略的相机技术规格1.4.1像素级别像素级别是衡量照相机性能的重要指标之一，因为不同产品的价格差异很大。一般来说，像素越高，产品的图像质量越高。但是，像素值并不能完全确定图像的质量，它与数据传输通道和数据处理能力非常相关。如果两者的性能都太低，可能会出现图像延迟、冻结的现象。分辨率是相机识别图像的功能。与CCD或CMOS的质量直接相关。解析度主要考虑撷取静止画面时的解析度(相片解析度)，以及撷取动态画面时的解析度(视讯解析度)。主流相机现在的分辨率为640480。某些产品可能表示更高的分辨率，但可能是使用优化软件可以达到的“插值”分辨率。1.4.2聚焦传感器亮度性能30万像素的CCD相机在产品间的效果也很大，造成这种现象的关键因素之一是CCD总光的量，多多少少CCD传感器的亮度表现。CCD传感器的总照度在很大程度上取决于其面积，这也是一个非常值得注意的指标。因为在室内，它直接决定了这种产品在弱光环境下的效果。一般来说，CCD相机传感器由面积1/4英寸、1/6英寸、1/8英寸等组成，面积大的传感器可以获得大的总光量，在弱光环境下拍摄时效果极佳。相机基本上在室内使用，所以可以推测出这个技术指标的重要性。1.4.3焦点功能对焦功能也不能被相机忽略，通常需要实际对焦功能，才能手动调节相机的焦距，获得清晰的图像。某些入门级中端产品可能没有焦点调节功能，对中距离视频捕获影响不大，但在近距离视频捕获方面会相当麻烦。随之而来的速度也很重要，因为主体不能继续静止。1.5微型相机的性能和分析微型相机的感光芯片分为CCD和CMOS，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面优于CMOS传感器，因此大多数专业相机使用CCD作为感光芯片。CCD是电荷耦合装置的缩写，是一种特殊的半导体元件，具有多个相同的感光元件，每个感光元件称为一个像素。CCD的作用是将光转换为相机中非常重要的组件，因此与人眼相似，因此其性能的好坏将直接影响相机的性能。衡量CCD好坏的指标很多，包括像素数、CCD大小、灵敏度、信噪比等，其中像素数和CCD大小是重要的指标。像素数表示CCD中的感光数目。相机拍摄的屏幕由多个小点组成，每个点是一个像素。显然，像素越多，屏幕越清晰，如果没有足够的CCD像素，则拍摄的屏幕清晰度将受到很大影响，因此理论上，CCD上的像素越多越好。但是，增加CCD像素数量会导致制造成本和产量下降，在当前电视标准中，像素数量增加到一定数量后，提高拍摄屏幕清晰度的效果并不明显，因此一般100万个像素的数量足以用于正常使用。单个CCD微型相机在相机中仅使用一个CCD，表示亮度信号和颜色信号的光电转换。在此，色度信号通过使用CCD的某些特定颜色遮罩设备与后续电路相结合来完成。一张CCD同时执行亮度信号和色度信号转换，双方都无法避免，因此拍摄的图像在颜色还原中不符合专家水平的要求。为了解决这个问题，出现了3CCD微型照相机。3CCD，顾名思义，使用3张CCD的小型相机。我们知道，光线通过一个特殊棱镜后，分为红、绿、蓝三种颜色，这三种颜色是我们电视使用的三种基本颜色，通过这三种基本颜色可以产生包括亮度信号在内的所有电视信号。如果单独接受每种颜色作为CCD，转换为电信号，然后通过电路处理生成图像信号，则将配置3CCD系统。3CCD将红、绿、蓝信号转换为3张CCD，在颜色还原中比单张CCD更自然，亮度和清晰度更高。但是，由于使用了3张CCD，3CCD相机的价格比单张CCD贵得多，因此只有专业相机使用3c CD。因此，分辨率越高，微型相机的功能就越强。高清晰相机还具有出色的灵敏度，可以在黑暗的环境中获得更清晰的图像。普通相机不可用。由于在黑暗的环境下照明度问题，三星电子的高清晰度微型相机采用了独特的数字去噪技术，因此微型相机噪声将是不可避免的。使低照片的图像更清晰、更美观。图像的清晰度主要取决于微型相机的水平分辨率和后端的显示设备分析功能，良好的传输介质可以减少传输过程中图像的信号衰减。相机的清晰度取决于感光芯片的性能。2镜头镜头是相机最重要的部分，称为人眼。所以镜头是相机的眼睛。屏幕的清晰度和图像水平是否丰富等性能取决于光学镜头的内部质量。2.1镜头定义和分类镜头是在传感器(CCD或CMOS)上拍摄场景的设备，通常由几个镜头组成。在材质中，镜头可以分为塑料镜头(Plastic lens)和玻璃镜头(Glass)。镜头通常包括1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等。其中p，g分别表示塑料镜头和玻璃镜头，1G1P由塑料镜头和玻璃镜头组成。镜头越多，成本越高。玻璃镜片的成本比塑料镜片贵。(玻璃镜头成像质量、饱和度、色差相对塑料镜头好，常用于比较高端的相机。目前市场上的某些产品通常使用塑料镜头或玻璃塑料混合镜头，例如1P、2P、1G1P、1G2P等，以降低成本。用途可以分为数码相机镜头、手机镜头、网络镜头、监视安全镜头、汽车后视镜头、医疗镜头等。根据能否调整焦距，可分为固定焦距镜头和可变焦距镜头两类，目前公司主要生产固定焦距。2.2配置镜头的基本参数1)焦距：焦距的缩写。从镜头的中心点到传感器平面上形成的清晰图像的距离。从镜头中心到末端或视频平面(例如COMS、CCD)的距离。例如，当放大镜的一侧面对太阳，另一侧面对纸片，上下移动一定距离时，纸片上聚集着一个非常亮的光点，可以将纸片烧成小孔，称为“焦点”。从镜头中心到钟楼的距离是镜头的焦距。焦距固定镜头，即焦距镜头；焦距调整各种镜头，例如变焦镜头：光学变焦(改变镜头焦距)/数字变焦(不改变镜头焦距)数字变焦通过数码相机中的处理器放大图片中的每个像素区域。像使用图像处理软件将图像的区域更改为原始图像传感器中的部分像素一样，使用插值过程放大图像传感器中的像素将使用插值算法放大到全屏。(2)光圈F:是控制光线通过镜头进入机身内感光面的光量的装置，并且通常位于镜头内。光圈f值=镜头的焦距f/镜头口径的直径d，在上述公式中，如果达到相同的光圈f值，则可以看到长焦距镜头的口径大于短焦距镜头的口径。(3)视角FOV:镜头可以复盖的范围(如果物体超过这个角，就不能进入镜头)，相机镜头可以容纳多少场景，通常用角度来表示，称为镜头的视角FOV。主体由通过镜头在焦平面上看到的图像组成的区域是镜头的视野。(4)景深：聚焦某个物体时，从该物体前面的特定距离开始，后面特定距离内的所有景色也必须清晰。焦点相当明确的此之前到之后的距离称为景深。景深分为前景深度和后景深，当相机对齐景深时，相机前面的明确范围称为前景深度，后面的明确范围称为后景深。后景深大于前景深度。深度越深，远离焦点的景色也越清晰，场景深度被远离焦点的风景所遮挡。5)焦距、光圈、视角、景深关系如果5.1光圈系数和拍摄距离相同，则镜头焦距越小，景深范围就越大。镜头焦距越长，景深范围越小。5.2对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越大，景深越大。5.3在具有相同焦距的镜头各种规格的传感器中，传感器大小越大，视角越大，传感器大小越小，视角越小。涂层：光是一种电磁波：(在真空中)，可见光波长范围为700 400nm红外线大