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数码相机采用电子元器件成像而非胶卷——这是数码相机与传统相机最本质的区别所在。数码相机的成像器件主要分为两类:CCD——英文ChargeCoupleDevice的缩写,中文名称“电荷耦合器件”。CMOS——英文ComplementaryMetal-OxideSemiconductor的缩写,中文名称为“互补金属氧化物半导体”。2、1)CCD是目前主流的成像器件,主要分为:(1)R-G-B原色CCD:这是数码相机上应用的最多的CCD。(2)C-Y-G-M补色CCD:早些时候尼康部分数码相机使用过这种补色CCD。(3)R-G-B-E四色CCD:这是索尼最新发布的CCD,它比RGB原色CCD多出一个E(Emerale,翠绿)的颜色。2)SuperCCD:是日本富士公司的专利技术,中文名称为超级CCD,由CCD演变而成,目前已经发展到第4代。3)CMOS:作为数码相机成像器件出现的时间并不长,但发展却非常迅速,大有与CCD分庭抗争之势,其基本结构中的像素排列方式与R-G-B原色CCD并没有本质差别。佳能是CMOS阵营的主要支持者。4)FoveonX3:它的本质也是CMOS,只是其结构与CMOS有较大区别,目前最高像素达到500万。3、数码相机是怎样成像的?a)光线透过镜头投射到感光元件表层;b)光线被感光元件表层上滤镜分解成不同的色光;c)色光被各滤镜相对应的感光单元感知,并产生不同强度的模拟电流信号,再由感光元件的电路将这些信号收集起来;d)模拟信号通过数模转换器转换成为数字信号,再由DSP对这些信号进行处理,还原成为数字影象;e)数字影象再被传输到存储卡上保存起来。4、CCD有何特点?CCD技术成熟,成像质量好,毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件,但它也有其缺点:1)耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”,主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率,但CCD依然是数码相机的耗电大户——CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态,更是无谓地消耗大量的电能。2)工艺复杂,成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性,因而到目前为止,CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。3)像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点,CCD像素提升无非是通过两个途径:第一,保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积,在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低,制造成本更高,功耗更大,在民用领域这是不现实的;第二,缩小感光元件单位面积,在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单位感光面积,降低CCD整体的灵敏度和动态范围,影响画质。5、CMOS有何特点?CMOS在最近几年的发展速度相当不错,大有与CCD分庭抗争之势——就连目前最顶级的DSLR(单镜头反光数码相机)柯达(Kodak)DCS14n与佳能(Canon)EOS1Ds均是采用CMOS成像。相比CCD,CMOS有两个最突出的优点:1)价格低廉,制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产,不象CCD那样要求特殊的生产工艺,所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。2)耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大,但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元件都具备独立的电荷/电压转换电路,可将光电转换后的电信号独立放大输出——这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出,速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作,所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点,如果在使用数码相机时成像动作较多,那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量,导致杂波并影响画质。CMOS与CCD的区别数码相机采用电子元器件成像而非胶卷——这是数码相机与传统相机最本质的区别所在。数码相机的成像器件主要分为两类:CCD——英文ChargeCoupleDevice的缩写,中文名称“电荷耦合器件”。CMOS——英文ComplementaryMetal-OxideSemiconductor的缩写,中文名称为“互补金属氧化物半导体”。CCD技术成熟,成像质量好,毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件,优点在于1)CCD从一开始就是为图像而生。CCD从根本上说,就是采用为图像和电荷传输优化设计的制造技术。这种技术,保证了CCD的性能不会因为减小像素尺寸,而发生降低。这种专用技术的应用,当然也造成了CCD的一大劣势--不能集成其他图像处理功能到这块传感器上。2)CCD传感器从根本上避免了由于像素窜扰产生的fixed-patternnoise(固定图样噪声,FPN),以及temporalnoise(暂时噪声)。而这两种噪音在CMOS上是永远不能避免的。但它也有其缺点:1)耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”,主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率,但CCD依然是数码相机的耗电大户——CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态,更是无谓地消耗大量的电能。2)工艺复杂,成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性,因而到目前为止,CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。3)像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点,CCD像素提升无非是通过两个途径:第一,保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积,在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低,制造成本更高,功耗更大,在民用领域这是不现实的;第二,缩小感光元件单位面积,在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单位感光面积,降低CCD整体的灵敏度和动态范围,影响画质。CMOS在最近几年的发展速度相当不错,大有与CCD分庭抗争之势——就连目前最顶级的DSLR(单镜头反光数码相机)柯达(Kodak)DCS14n与佳能(Canon)EOS1Ds均是采用CMOS成像。相比CCD,CMOS有几个最突出的优点:1)价格低廉,制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产,不象CCD那样要求特殊的生产工艺,所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。2)耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大,但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元件都具备独立的电荷/电压转换电路,可将光电转换后的电信号独立放大输出——这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出,速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作,所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点,如果在使用数码相机时成像动作较多,那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量,导致杂波并影响画质。3)便于集成。通过CMOS工艺可以方便地做出具有缓存、像素级图像处理、A/D、D/A集成的SoC方案。CCD结构和原理上不允许这么做。4)CMOS图像传感器结构上便于采用高速的并行读取体系。就像今年IEEE一个会议上,SONY发布了连拍速度高达60FPS的CMOS传感器。从读取架构上看,CMOS具有决定性的优势。由于CCD原理、结构的限制,它不能采用这种并行的读取架构,只能另辟蹊径。CCD和CMOS的区别CCD和CMOS的区别CCD目前的技术比较成熟,在尺寸方面也具有一定的优势(由于工艺方面的原因CMOS的尺寸无法做的很大),但其工艺复杂、成本高、耗电量大、像素提升难度大等问题也是不可否认的。而CMOS由于制造工艺简单,因此可以在普通半导体生产线上进行生产,其制造成本比较低廉。CCD和CMOS各自的利弊,我们可以从技术的角度来比较两者主要存在的区别:(a)信息读取方式不同CCD传感器存储的电荷信息需在同步信号控制下一位一位的实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。(b)速度有所差别CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息,速度较慢;而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图象信息,速度比CCD快很多。(c)电源及耗电量CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。(d)成像质量CCD传感器制作技术起步较早,技术相对成熟,采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS传感器有一定优势。由于CMOS传感器集成度高,光电传感元件与电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较为严重,噪声对图象质量影响很大。CCD与CMOS两种传感器在“内部结构”和“外部结构”上都是不同的。内部结构(传感器本身的结构)CCD的成像点为X-Y纵横矩阵排列,每个成像点由一个光电二极管和其控制的一个邻近电荷存储区组成。光电二极管将光线(光量子)转换为电荷(电子),聚集的电子数量与光线的强度成正比。在读取这些电荷时,各行数据被移动到垂直电荷传输方向的缓存器中。每行的电荷信息被连续读出,再通过电荷/电压转换器和放大器传感。这种构造产生的图像具有低噪音、高性能的特点。但是生产CCD需采用时钟信号、偏压技术,因此整个构造复杂,增大了耗电量,也增加了成本。数码相机成像过程CMOS传感器周围的电子器件,如数字逻辑电路、时钟驱动器以及模/数转换器等,可在同一加工程序中得以集成。CMOS传感器的构造如同一个存储器,每个成像点包含一个光电二极管、一个电荷/电压转换单元、一个重新设置和选择晶体管,以及一个放大器,覆盖在整个传感器上的是金属互连器(计时应用和读取信号)以及纵向排列的输出信号互连器,它可以通过简单的X-Y寻址技术读取信号。外部结构(传感器在产品上的应用结构)CCD电荷耦合器仅能输出模拟电信号,输出的电信号还需经后续地址译码器、模数转换器、图像信号处理器处理,并且还须提供三组不同电压的电源和同步时钟控制电路,集成度非常低。由CCD电荷耦合器构成的数码相机通常有六个芯片,有的多达八片,最少的也有三片,使CCD电荷耦合器制作的数码相机成本较高。CMOS光电传感器的加工采用半导体厂家生产集成电路的流程,可以将数码相机的所有部件集成到一块芯片上,如光敏元件、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换器、图像信号处理器及控制器等,都可集成到一块芯片上,还具有附加DRAM的优点。只需要一个芯片就可以实现数码相机的所有功能,因此采用CMOS芯片的光电图像转换系统的整体成本很低。________________________________________CCDCMOS全称电荷耦合装置ChargeCoupledDevice互补金属氧化物半导体ComplementaryMetalOxideSemiconductor价格高低噪声(照片暗部的不规则杂点)低较高耗电量高低影响锐利度高一般动态范围高一般发展趋势技术较为成熟生产厂家众多,技术不断有突破性进展。其实,CCD也有两种:全帧(fullframe)的和隔行(interline)的。这两种CCD的性能区别非常大。总的来说,全帧的CCD性能最好。其次是隔行的CCD。CMOS的综合性能最差。fullframeCCD最突出的优势是分辨率和动态范围。最弱的地方就是贵,耗电。CMOS最差的地方是分辨率,动态范围和噪声。优势就是便宜,省电。interlineCCD比CMOS强的地方在于噪声。总的来说,两种CCD的颜色还原都比CMOS强。现在一般的消费级数码相机,在宣传上都不说是FullframeCCD还是InterlineCCD。当然多数都是后者。专业级的数码相机,肯定是前者。所以,FullframeCCD和InterlineCCD间的区别,都存在于专业级数码相机和消费级机之间。当然,专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的
本文标题:cmos与ccd哪一个性能好
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