攝像頭常識之掃盲篇

攝像頭技術(shù)基礎(chǔ)知識：

一、攝像頭像素

　　這個因素大部分人都知道，一般情況下而言，攝像頭像素數(shù)越高，所拍出的照片文件越大，也就越清晰。例如200萬像素攝像頭就要比百萬像素攝像頭所拍出的照片要清晰。不過，這也并不是絕對的，其他因素對拍照質(zhì)量的影響也非常大。

二、CCD還是CMOS

　　其實這是一個不太為普通消費者所了解的技術(shù)問題，手機市場上大部分拍照手機都只標(biāo)出了像素數(shù)，而沒有標(biāo)出攝像頭所采用的是何種感光元件。由于技術(shù)的原因，采用CMOS作為感光元件的攝像頭在響應(yīng)時間和拍攝圖片清晰度上，跟CCD攝像頭有很大的差距?？墒?，由于成本的原因，目前有很多低價百萬像素拍照手機都采用了CMOS攝像頭，這種手機所和30萬像素拍照手機所拍出的照片清晰度相差不大。

三、光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦

　　單純的以為高像素攝像頭就能拍出高質(zhì)量的照片是錯誤的，攝像頭的拍照質(zhì)量還取決于這款手機是否有數(shù)碼變焦和光學(xué)變焦功能。拍照手機在拍攝照片時，如果沒有光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦，就只能單純的靠調(diào)整手機和被拍攝物體的距離來調(diào)整清晰度，并且還經(jīng)常會造成照片沒有層次感和所拍物體不夠清晰銳利等。

　　而光有數(shù)碼變焦也是不夠的，數(shù)碼變焦只是簡單的通過數(shù)字計算將遠處的景象等比例放大，會造成照片粗糙，顆粒感很強。而如果一款拍照手機如果不具備光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦，即使它的像素再高，所拍攝出來的照片也只能是差強人意。目前市場上有部分廠商推出了同時具有數(shù)碼變焦和光學(xué)變焦的百萬像素拍照手機，這就基本解決了拍攝遠處物體時畫面質(zhì)量的問題。

四、屏幕材質(zhì)和分辨率

　　屏幕的分辨率的高低也是一個很重要的問題，因為拍照手機是靠手機屏幕來進行取景的，如果屏幕分辨率不高，在取景時很容易出現(xiàn)誤差。而屏幕的材質(zhì)對于拍照手機的成像效果也很重要，目前手機屏幕主要有TFT和STN兩種材質(zhì)。

　　以目前較主流的TFT屏為例，TFT在液晶屏幕的背部設(shè)置了特殊光管，可以“主動”對屏幕上的各個獨立的像素進行控制，這樣可以大大地提高反應(yīng)時間，因此TFT的反應(yīng)時間可以達到80ms。而STN型液晶顯示屏則屬于被動式LCD期間，反應(yīng)時間也比較慢，為200ms，因此在成像上就會產(chǎn)生比較大的差距。

另外，雖然兩種屏幕都同樣具有65536色的顯示效果，但是在畫面的清晰度和顯示效果上，卻有著很大的差距。而往往消費者在購買手機的時候，只關(guān)注屏幕的色彩數(shù)而不關(guān)注屏幕的材質(zhì)。
 
五、發(fā)送照片的方式

　　我們購買了拍照手機后，肯定希望跟朋友一起分享所拍的照片。所以，如何如何把手機中的照片傳遞給其他人，是個必須要考慮的問題。

　　目前，手機發(fā)送照片的方式主要有彩信、藍牙、紅外線、數(shù)據(jù)線?？墒乾F(xiàn)在部分百萬像素甚至超百萬像素的拍照手機只能通過彩信和數(shù)據(jù)線來將照片傳遞出去。這樣就存在了一個問題，目前彩信只能支持100K的圖片，而大部分百萬像素手機所拍的照片都已經(jīng)超過100K，更不用說那些200萬像素、300萬像素的手機了，這些手機所拍攝的圖片在傳送時就會出現(xiàn)圖片過大而發(fā)送失敗。
 
　　作為手機新型的拍攝功能，內(nèi)置的數(shù)碼相機功能與我們平時所見到的低端的（10萬－130萬像素）數(shù)碼相機相同。與傳統(tǒng)相機相比，傳統(tǒng)相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼攝像頭的“膠卷”就是其成像感光器件，是數(shù)碼拍攝的心臟。感光器是攝像頭的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。
 
　　攝像頭按結(jié)構(gòu)來分，有內(nèi)置和外接之分，但其基本原理是一樣的。
 
　　按照其采用的感光器件來分，有CCD和CMOS之分：
 
　　CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合組件）使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內(nèi)部的閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉地把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，并借助于計算機的處理手段，根據(jù)需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，當(dāng)CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。它就像傳統(tǒng)相機的底片一樣的感光系統(tǒng)，是感應(yīng)光線的電路裝置，你可以將它想象成一顆顆微小的感應(yīng)粒子，鋪滿在光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過、投射到CCD表面時，CCD就會產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲存起來。CCD像素數(shù)目越多、單一像素尺寸越大，收集到的圖像就會越清晰。因此，盡管CCD數(shù)目并不是決定圖像品質(zhì)的唯一重點，我們?nèi)匀豢梢园阉?dāng)成相機等級的重要判準(zhǔn)之一。目前掃描機、攝錄放一體機、數(shù)碼照相機多數(shù)配備CCD。
 
　　CCD經(jīng)過長達35年的發(fā)展，大致的形狀和運作方式都已經(jīng)定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產(chǎn) CCD 的公司分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsu****a、Fuji和Sharp，大半是日本廠商。
 
　　CMOS（Complementary etal-Oxide Semiconductor，附加金屬氧化物半導(dǎo)體組件）和CCD一樣同為在數(shù)碼相機中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶–電） 和 P（帶+電）級的半導(dǎo)體，這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。然而，CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點， 這主要是因為早期的設(shè)計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。
 
　　CCD和CMOS各自的利弊，我們可以從技術(shù)的角度來比較兩者主要存在的區(qū)別：
 
　　信息讀取方式不同。CCD傳感器存儲的電荷信息需在同步信號控制下一位一位的實施轉(zhuǎn)移后讀取，電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復(fù)雜。CMOS傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流（或電壓）信號，信號讀取十分簡單。

　　速度有所差別。CCD傳感器需在同步時鐘的控制下以行為單位一位一位的輸出信息，速度較慢；而CMOS傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖象信息，速度比CCD快很多。

　　電源及耗電量。CCD傳感器電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大；CMOS傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。

　　成像質(zhì)量。CCD傳感器制作技術(shù)起步較早，技術(shù)相對成熟，采用PN結(jié)合二氧化硅隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS傳感器集成度高，光電傳感元件與電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較為嚴(yán)重，噪聲對圖象質(zhì)量影響很大。

　　在相同分辨率下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量相比CCD來說要低一些。到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費級別以及高端數(shù)碼相機都使用CCD作為感應(yīng)器；CMOS感應(yīng)器則作為低端產(chǎn)品應(yīng)用于一些攝像頭上。是否具有CCD感應(yīng)器一度成為人們判斷數(shù)碼相機檔次的標(biāo)準(zhǔn)之一。而由于CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多手機生產(chǎn)廠商采用的都是CMOS鏡頭?，F(xiàn)在，市面上大多數(shù)手機都采用的是CMOS攝像頭，少數(shù)也采用了CCD攝像頭。

連拍原理

　　連拍功能（continuous shooting）是通過節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸時間來捕捉攝影時機。連拍模式通過將數(shù)據(jù)裝入數(shù)碼相機內(nèi)部的高速存儲器（高速緩存），而不是向存儲卡傳輸數(shù)據(jù)，可以在短時間內(nèi)連續(xù)拍攝多張照片。由于數(shù)碼相機拍攝要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換及媒體記錄等過程，其中無論轉(zhuǎn)換還是記錄都需要花費時間，特別是記錄花費時間較多。因此，所有數(shù)碼相機的連拍速度都不很快。
 
　　連拍一般以幀為計算單位，好像電影膠卷一樣，每一幀代表一個畫面，每秒能捕捉的幀數(shù)越多，連拍功能越快。目前，數(shù)碼相機中最快的連拍速度為7幀/秒，而且連拍3秒鐘后必須再過幾秒才能繼續(xù)拍攝。當(dāng)然，連拍速度對于攝影記者和體育攝影受好者是必須注意的指標(biāo)，而普通攝影場合可以不必考慮。一般情況下，連拍捕捉的照片，分辨率和質(zhì)量都會有所減少。有些數(shù)碼相機在連拍功能上可以選擇，拍攝分辨率較小的照片，連拍速度可以加快，反之，分辨率 大的照片的連拍速度會相對減緩。
 
　　通過連續(xù)快拍模式，只須輕按按鈕，即可連續(xù)拍攝，將連續(xù)動作生動地記錄下來。
 
光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦原理

　　光學(xué)變焦（Optical Zoom）是通過鏡頭、物體和焦點三方的位置發(fā)生變化而產(chǎn)生的。當(dāng)成像面在水平方向運動的時候，如下圖，視覺和焦距就會發(fā)生變化，更遠的景物變得更清晰，讓人感覺像物體遞進的感覺。

　　顯而易見，要改變視角必然有兩種辦法，一種是改變鏡頭的焦距。用攝影的話來說，這就是光學(xué)變焦。通過改變變焦鏡頭中的各鏡片的相對位置來改變鏡頭的焦距。另一種就是改變成像面的大小，即成像面的對角線長短在目前的數(shù)碼攝影中，這就叫做數(shù)碼變焦。實際上數(shù)碼變焦并沒有改變鏡頭的焦距，只是通過改變成像面對角線的角度來改變視角，從而產(chǎn)生了“相當(dāng)于”鏡頭焦距變化的效果。
 
　　所以我們看到，一些鏡頭越長的數(shù)碼相機，內(nèi)部的鏡片和感光器移動空間更大，所以變焦倍數(shù)也更大。我們看到市面上的一些超薄型數(shù)碼相機，一般沒有光學(xué)變焦功能，因為其機身內(nèi)根部不允許感光器件的移動，而像索尼F828、富士S7000這些“長鏡頭”的數(shù)碼相機，光學(xué)變焦功能達到5、6倍。
 
　　數(shù)碼變焦（Digital Zoom）也稱為數(shù)字變焦，數(shù)碼變焦是通過數(shù)碼相機內(nèi)的處理器，把圖片內(nèi)的每個象素面積增大，從而達到放大目的。這種手法如同用圖像處理軟件把圖片的面積改大，不過程序在數(shù)碼相機內(nèi)進行，把原來影像感應(yīng)器上的一部份像素使用“插值”處理手段做放大，將影像感應(yīng)器上的像素用插值算法將畫面放大到整個畫面。
 
　　與光學(xué)變焦不同，數(shù)碼變焦是在感光器件垂直方向向上的變化，而給人以變焦效果的。在感光器件上的面積越小，那么視覺上就會讓用戶只看見景物的局部。但是由于焦距沒有變化，所以，圖像質(zhì)量是相對于正常情況下較差。

　　通過數(shù)碼變焦，拍攝的景物放大了，但它的清晰度會有一定程度的下降，所以數(shù)碼變焦并沒有太大的實際意義。因為太大的數(shù)碼變焦會使圖像嚴(yán)重受損，有時候甚至因為放大倍數(shù)太高，而分不清所拍攝的畫面。
 
 　　那么有那些地方又是我們應(yīng)該留意的呢？
 
 　　一、不要過分追求CCD，鏡頭才是重點！
 
 　　像素是衡量攝像頭優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，相信像素是在選購攝像頭時聽到的最多的話題?？墒菍τ跀z像頭而言，象素越高圖像就越清晰嗎？其實不然。要了解象素就要了解分辨率，分辨率就是計算機屏幕上顯示的像素的個數(shù)，象素也就是分布在特定圖像大小的點，象素越高，分辨率越高。
 
 　　如一個30萬象素攝像頭，它支持的最大分辨率為640*480，也就是說在面積為640*480的圖像中所含有的最大象素值為640*480=307200象素。而通常攝像頭在應(yīng)用時只會用到320*240的分辨率，網(wǎng)絡(luò)傳輸時所用的分辨率會更低。就現(xiàn)在的家用攝像頭技術(shù)而言，所支持的最大分辨率也就是640*480，高于30萬象素對于攝像頭來說，并無任何實際意義，而且像素對于攝像頭的清晰度來講也沒有直接作用。
 
 　　30萬象素的成像效果對于CMOS圖像傳感器完全是可以勝任的，不要苛求攝像頭是否使用了CCD圖像傳感器，要知道使用CCD的攝像頭往往在價格上會比CMOS攝像頭昂貴很多，而且現(xiàn)在的很多CMOS攝像頭也加入影像光源自動增益補強、自動亮度調(diào)節(jié)、白平衡控制、飽和度對比度調(diào)節(jié)等等影像控制技術(shù)，解決了CMOS對光源的要求要高的問題，讓其完全可以達到與CCD攝像頭相媲美的效果。
 
 　　真正影響攝像頭清晰度的是鏡頭，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。不同的攝像頭用著不同的鏡頭，有四層光學(xué)玻璃的鏡頭、一層玻璃一層塑料的鏡頭、甚至最差的只有一層塑料的鏡頭等等。有的鏡頭在四層玻璃的基礎(chǔ)上加鍍了一層虹膜，以增強濾光性。
 
 　　在這當(dāng)中要數(shù)四層光學(xué)玻璃(俗稱四玻)外加虹膜的最好，那怎么去分辨鏡頭有沒有鍍膜呢?很簡單，從側(cè)面看去鍍膜的鏡頭有紫色或者藍綠色(根據(jù)所鍍的膜的不同折射的顏色也不同)光澤，而沒鍍膜的就完全沒有這些光澤。
 
 　　判斷鏡頭優(yōu)劣的重要指標(biāo)就是通光系數(shù)大，一般好的鏡頭他的通光口徑也會做的較大，在光線不是很好的時候也可以得到交好的效果：通光系數(shù)f值越小，通光系數(shù)就越大，光線透度越高，色彩越飽和，成像效果就越好。
 
　　如今市面上攝像頭四玻鏡頭的f值普遍在2.0或以上，只有極少數(shù)攝像頭f值能達到1.8。只有看起來成像效果既清晰又晶瑩的鏡頭才是好鏡頭，但是價格要高點，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。
 
二、成像速度與幀數(shù)
 
　　由于攝像頭用于網(wǎng)絡(luò)聊天，所以成像速度快也很重要，而成像速度取決于攝像頭的整體配置，所以不單鏡頭，攝像頭其他元件的配置也決定了攝像頭的好壞。攝像頭構(gòu)造主要部分除了鏡頭重要的就是感應(yīng)器、數(shù)據(jù)處理器和外圍電路。
 
　　整體配置如果選用劣質(zhì)配件，則鏡頭多好成像效果也不可能好，因為其中涉及到元器件品質(zhì)和外圍電路的合理設(shè)計，但是用戶往往在這個環(huán)節(jié)上忽略了，通常一味地最求低價位而忽略了整體性能。
 
　　與成像速度有關(guān)的另一因素就是幀數(shù)了，幀數(shù)就是在1秒鐘時間里傳輸圖片的幀數(shù)，也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次，通常用fps表示。不同的畫面要求捕獲能力也不一樣，主流的數(shù)字?jǐn)z像頭捕獲畫面的最大分辨率為640×480，但在這種分辨率下畫面會產(chǎn)生跳動現(xiàn)象，無法達到30fps的捕獲效果。
 
　　當(dāng)在320×240分辨率下時，依靠硬件與軟件的結(jié)合有可能達到標(biāo)準(zhǔn)速率的捕獲指標(biāo)，所以對于完全的視頻捕獲速度，只是一種理論指標(biāo)。對于幀率，大家可以用一本書在攝像頭前上下晃動(擺動速度不要過快)，看看圖像延遲是否嚴(yán)重？如果圖像基本可以連貫顯示的話，基本可以達到30FPS的水準(zhǔn)。
 
三、調(diào)焦功能不可缺
 
　　有些用戶把攝像頭買回來后才發(fā)現(xiàn)影像很模糊，而在商家那里試的時候是好好的，為什么會這樣呢?一般都是沒有調(diào)好焦造成的。和傻瓜相機一樣，攝像頭采用的是超焦距，景深大但微距時應(yīng)手動調(diào)焦。因此，有時候需要手動調(diào)節(jié)攝像頭的焦距才能得到最清晰的圖像。
 
 　　不過，很多廉價攝像頭的焦距是固定的，即攝像頭只能在一個固定距離上拍攝到清晰的圖像，一旦過近或者過遠，都不能得到清晰的圖像。而質(zhì)量好的攝像頭鏡頭可以通過手動的方式調(diào)節(jié)焦距，這樣無論你將攝像頭置于那一個位置，通過調(diào)節(jié)焦距后都能獲得清晰的圖像，通常我們可以利用能夠鏡頭外側(cè)的調(diào)節(jié)裝置進行調(diào)節(jié)。

　　調(diào)焦效果往往以對焦范圍的衡量。對焦范圍是指攝像頭能夠完成聚焦的最近點到最遠點的這一個范圍。例如有的攝像頭的對焦范圍是20cm到無限遠，也就是說它最近的對焦距離是20cm，而在20cm以內(nèi)這一范圍是無法完成聚焦的，即使能聚焦，所成的圖像也不清晰。
 
四、數(shù)據(jù)傳輸接口
 
　　目前USB已經(jīng)成為了攝像頭的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種連接方式使用方便，支持熱插拔，設(shè)備單獨使用自己的保留中斷，不會同其它設(shè)備爭奪PC資源。對與35萬像素級別的攝像頭，USB1.1接口的傳輸速率完全可以滿足需要，如果你選購百萬像素級別的攝像頭，那么最好好選擇USB2.0接口。不過對與此類產(chǎn)品如果你在Internet中使用，由于網(wǎng)速的關(guān)系其在網(wǎng)絡(luò)上的顯示效果基本上和USB 1.1產(chǎn)品沒有什么差別。
 
　　此外，用戶購買攝像頭時可以考慮的因素包括附帶軟件，內(nèi)置麥克風(fēng)、角度調(diào)節(jié)、底座固定裝置、靜態(tài)拍攝等等，都能給我們的使用帶來許多使用上的方便。其中攝像頭隨機附帶的應(yīng)用程序是一個重要部分，很多廠商都附送了一些如影像電子郵件軟件、簡易視頻編輯軟件等應(yīng)用程序，讓用戶可以根據(jù)自己的情況選擇。
 
　　另外，一些圖像效果校正和增強程序也很實用。例如調(diào)節(jié)攝像頭的色彩飽和度、對比度、邊緣增強、伽馬值等，只要調(diào)節(jié)合適有時候可以使拍攝效果得到很大的改善。