三部创意曲no.8:关于CCD、COMS，数字摄像头、模拟摄像头

一、关于CCD、COMS，数字摄像头、模拟摄像头2008-12-01 22:00 关于CCD、COMS，数字摄像头、模拟摄像头
    BOLG荒废已久，与其荒废，不如写点课题上用的到的东西。
    最近半个月，一直在查有关CCD、COMS，数字摄像头和模拟摄像头的资料。网络上，很多描述指标和知识点不一。牺牲晚上看英语的时间，用最简单的语言做以下整理，知识点理解的有对有错，仅凭理解总结如下。
    1、就CCD和CMOS而言：
    ADC的位置和数量是最大的不同。CCD曝光结束后，进行电信号转移，将每一行中每一个象元的电荷信号依行序依次传入每行的“缓冲器”中，由底端线路依次将每行的电信号引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出，此为线阵CCD；另外一种是每行均有放大电路，各行同时将捕捉的当前图像信息进行ADC，既可以同时接受一幅完整的图像信息，此为面阵CCD。
    CMOS 的设计中每个像素就直接连着 ADC，电信号直接放大并转换成数字信号。
    比较：CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真，透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持图像的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。由此可见，CMOS的成像过程更加容易出现坏点，使图像失真，但随着他工艺的可兼容性和功耗，使得它更加适合嵌入式的需要，同时，产生的图像失真可以通过相应的算法进行补偿，但这里需要注意的是，CMOS的成像特点决定了它非常容易受到外界环境光的影响，在使用的过程中，一定要设计出符合要求的光源。实质上，CCD和CMOS不具有深挖其内涵的需要，对使用者而言，感光度、解析度、噪点、RGB分割、CMYK分割还是RGBE分割，等这些指标体现不出来使用差异了！工作过程中，没有多大的区别，尤其在最近几年，随着CMOS工艺的不断完善，最高端的摄像头都有采用CMOS的。
    2、有关分辨率的理解
    分辨率：有关分辨率的概念描述是很多的，但他们都是指行象素和列象素的乘积。但由于显示器、图像等的表述对象差异，理解方式就不同。以下摘抄网络上一些精确的定义，并做整理。
    显示器的分辨率：就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的，显示器可显示的点数越多，画面就越精细，屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。
    以分辨率为1024×768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线，即扫描列数为1024列，行数为768行。分辨率不仅与显示尺寸有关，还受显像管点距、视频带宽等因素的影响。其中，它和刷新频率的关系比较密切，严格地说，只有当刷新频率为“无闪烁刷新频率”，显示器能达到最高多少分辨率，才能称这个显示器的最高分辨率为多少。
    在图形环境中，高分辨率能有效地收缩屏幕图象。这就是为什么显示器选择的分辨率越大，显示屏上的图像越小的原因了。同样5×5的图标被放在了更大的棋盘格里当然会变小。
    LCD液晶显示器和传统的CRT显示器，分辨率都是重要的参数之一。由于其成像原理不同，传统CRT显示器所支持的分辨率较有弹性，而LCD的像素间距已经固定，所以支持的显示模式不像CRT那么多。LCD的最佳分辨率，也叫最大分辨率，在该分辨率下，液晶显示器才能显现最佳影像（所以最好把你的LCD显示器放心的调整到最大的分辨率显示吧）。
    图像的分辨率：指图像中存储的信息量，图像分辨率和图像的像素有直接的关系。一张分辨率为640 x 480的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600 x 1200的图片，它的像素就是200万。这样，我们就知道，分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。一张数码图片的长宽比通常是4：3。
    3、数字摄像头和模拟摄像头
    这两个摄像头的区别困扰我很久，因为我总是把这两种摄像头的区别归因于所选的感光元件的差异，其实是大错特错。
    区别1：输出。其实不管你选择CCD还是CMOS，只要你输出的信号是数字的，就称为数字摄像头；输出的是标准模拟信号的，就是模拟摄像头，或多称为模拟摄像机。
    区别2：接口。数字摄像头有USB接口（聊天用的），1394火线（高分辨率），千兆网接口（网络摄像头）；模拟摄像头（机）多采用AV视频端子（信号线＋地线）或S-VIDEO端子（俗称莲花头），输出标准电视信号(PAL或NTSC)。
    区别3：分辨率。这个区别是很显著的。模拟摄像头的感光器件，其象素指标一般都维持在752（H）×582（V）左右这个水平，像素数也就是41W左右。数字摄像头的分辨率（这里说分辨率指的都是感光器件而不是采集到的图像的）有市面上常看到的百万级的像素数。但这并不能说数字摄像头的成像分辨率就比模拟摄像头的高，原因在于模拟摄像头输出的是模拟视频信号，它输出的模拟信号直接输入至电视或监视器，其感光器件的分辨率与电视信号的扫描线数呈一定的换算关系，图象的显示介质已经确定，因此模拟摄像机没有必要采用高分辨率的感光器件，换句话说，模拟摄像头的感光器件分辨率不是不能做高，而是没必要做高。
    4、象元及其相关
    象元其实就是感光器件上分布的一个个小感光点。它与显示在显示设备或图像上的象素点是一一对应的。象元的尺寸当然是越大约好，因为象元的尺寸越大，感受光线的能力也就越强，单一象素点反映出的色彩也就越准确。但这又产生了一系列的矛盾，象元尺寸越大，单位面积的象元点个数就会随之减少，整体显示出来的像素数就会变小，更加不利于高分辨率图像的显示；然而增大象元点面积的同时增加感光元件的尺寸的话，又会使感光器件的成品率下降，造价上升。