CCD和CMOS两种元件主要区别及应用情况?

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  • 传感器简称 ccd ccd 的尺寸,其实是说感光器件的面积大小,这里就包括了 ccd 和 cmos 。感光器件的面积大小,ccd/cmos 面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低 。ccd/cmos 是数码相机用来感光成像的部件,相当于光学传统相机中的胶卷 。 ccd上感光组件的表面具有储存电荷的能力,并以矩阵的方式排列 。当其表面感受到光线时,会将电荷反应在组件上,整个ccd上的所有感光组件所产生的信号,就构成了一个完整的画面。 如果分解ccd,你会发现ccd的结构为三层,第一层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。 第一层“微型镜头” 我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展ccd的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。 第二层是“分色滤色片” ccd的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是rgb原色分色法,另一个则是cmyk补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,rgb即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿 和 蓝来组成,而 rgb 三个字母分别就是 red, green 和blue,这说明rgb分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说 cmyk,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(c)、洋红(m)、黄(y)、黑(k)。在印刷业中,cmyk更为适用,但其调节出来的颜色不及 rgb 的多。 原色ccd的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用原色ccd的数码相机,在iso感光度上多半不会超过400。相对的,补色ccd多了一个y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在 iso 值上,补色 ccd 可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上 第三层:感光层 ccd的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原 。 传统的照相机胶卷尺寸为 35mm,35mm为对角长度,35mm胶卷的感光面积为36 x 24mm。换算到数码相机,对角长度约接近35mm的,ccd/cmos尺寸越大。在单反数码相机中,很多都拥有接近35mm的ccd/cmos尺寸,例如尼康德d100,ccd/cmos尺寸面积达到23.7 x 15.6,比起消费级数码相机要大很多,而佳能的eos-1ds的cmos尺寸为36 x 24mm,达到了35mm的面积,所以成像也相对较好。 现在市面上的消费级数码相机主要有(感光面积从大到小排列)2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四种。ccd/cmos尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素相机效果通常好于1/2.7英寸的400万像素相机(后者的感光面积只有前者的55%)。而相同尺寸的ccd/cmos像素增加固然是件好事,但这也会导致单个像素的感光面积缩小,有曝光不足的可能。但如果在增加ccd/cmos像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上增大ccd/cmos的总面积。目前更大尺寸ccd/cmos加工制造比较困难,成本也非常高。因此,ccd/cmos尺寸较大的数码相机,价格也较高。感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般 ccd/cmos 尺寸也小,而越专业的数码相机, ccd/cmos 尺寸也越大。
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  • CCD和CMOS在制造上的主要区别是CCD是集成在半导体单晶材料上,而CMOS是集成在被称做金属氧化物的半导体材料上,工作原理没有本质的区别。CCD只有少数几个厂商例如索尼、松下等掌握这种技术。而且CCD制造工艺较复杂,采用CCD的摄像头价格都会相对比较贵。事实上经过技术改造,目前CCD和CMOS的实际效果的差距已经减小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少,所以很多摄像头生产厂商采用的CMOS感光元件。成像方面:在相同像素下CCD的成像通透性、明锐度都很好,色彩还原、曝光可以保证穿长扁短壮的憋痊铂花基本准确。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,由于自身物理特性的原因,CMOS的成像质量和CCD还是有一定距离的。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。 CCD和CMOS的区别: 问: 既然ccd与cmos都是感光传感器,为何价格如此悬殊,它们之间到底有何区别,对于一般的数码相机新手来说是否要考虑它们的性能等问题。 答: CCD是目前比较成熟的成像器件,CMOS被看作未来的成像器件。 因为CMOS结构相对简单,与现有的大规模集成电路生产工艺相同,从而生产成本可以降低。从原理上,CMOS的信号是以点为单位的电荷信号,而CCD是以行为单位的电流信号,前者更为敏感,速度也更快,更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差,但是CMOS工艺还不是十分成熟,普通的 SMOS 一般分辨率低而成像较差。 目前的情况是,许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片,成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD,个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。 CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论,但一般而言,普及型的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。 2CCD的坏点和修复问题 拍摄夜景时或盖上镜头盖长时间曝光时,影像上的色点不一定都是CCD坏点,有的是噪点,CCD温度降低后会有改善,通过固件(Firmware)升级有的也能改善。 如果CCD真的有坏点可以说是无法维修的,因为那是CCD的硬件问题,对CCD的某个成像单元进行维修几乎是不可能的,也是不经济的,只有换相机或换CCD。
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