會議攝像機中的CCD與CMOS的對比

    數(shù)碼相機的發(fā)展真可謂一日千里，近來各種新的感光技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。很多數(shù)碼相機生產(chǎn)廠商大肆宣揚自己的產(chǎn)品像素有多少多少高，畫質(zhì)怎么怎么好。顧客在選購數(shù)碼相機時也比較困惑，心里沒底。為了讓大家對目前市場上常見的三種數(shù)碼相機感光芯片--CCD、CCD、CMOS有一個大概的了解，我們對這三種感光元件做了個總結(jié)，歡迎各位讀者和我們進行探討。

    大部分數(shù)碼相機使用的感光元件是CCD(ChagreCouledDevice)，它的中文名字叫電荷耦合器，是一種特殊的半導(dǎo)體材料。他是由大量獨立的光敏元件組成，這些光敏元件通常是按矩陣排列的。光線透過鏡頭照射到CCD上，并被轉(zhuǎn)換成電荷，每個元件上的電荷量取決于它所受到的光照強度。當(dāng)你按動快門，CCD將各個元件的信息傳送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上，模擬電信號經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后變成數(shù)字信號，數(shù)字信號以一定格式壓縮后存入緩存內(nèi)，此時一張數(shù)碼照片誕生了。然后圖像數(shù)據(jù)根據(jù)不同的需要以數(shù)字信號和視頻信號的方式輸出。

    目前主要有兩種類型的CCD光敏元件，分別是線性CCD和矩陣性CCD。

    線性CCD用于高分辨率的靜態(tài)照相機，它每次只拍攝圖象的一條線，這與平板掃描儀掃描照片的方法相同。這種CCD精度高，速度慢，無法用來拍攝移動的物體，也無法使用閃光燈。因此在很多場合不適用。

    另一種是矩陣式CCD，WIS-HVC80P和WIS-HVC80H,它的每一個光敏元件代表圖象中的一個像素，當(dāng)快門打開時，整個圖象一次同時曝光。通常矩陣式CCD用來處理色彩的方法有兩種。在記錄照片的過程中，相機內(nèi)部的微處理器從每個像素獲得信號，將相鄰的四個點合成為一個像素點。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運算地非�？�。這就是大多數(shù)數(shù)碼相機CCD的成像原理。因為不是同點合成，其中包含著數(shù)學(xué)計算，因此這種CCD最大的缺陷是所產(chǎn)生的圖象總是無法達到如刀刻般的銳利。

    另一種處理方法是使用三棱鏡，他將從鏡頭射入的光分成三束，每束光都由不同的內(nèi)置光柵來過濾出某一種三原色，然后使用三塊CCD分別感光。這些圖象再合成出一個高分辨率、色彩精確的圖象。如300萬像素的相機就是由三塊300萬像素的CCD來感光。也就是可以做到同點合成，因此拍攝的照片清晰度相當(dāng)高。該方法的主要困難在于其中包含的數(shù)據(jù)太多。在你照下一張照片前，必須將存儲在相機的緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)清除并存盤。因此這類相機對其他部件的要求非常高，其價格自然也非常昂貴。

    此外，CMOS與CCD的圖像數(shù)據(jù)掃描方法有很大的差別。舉個例子，如果分辨率為300萬像素，那么CCD傳感器可連續(xù)掃描300萬個電荷，掃描的方法非常簡單，就好像把水桶從一個人傳給另一個人，并且只有在最后一個數(shù)據(jù)掃描完成之后才能將信號放大。CMOS傳感器的每個像素都有一個將電荷轉(zhuǎn)化為電子信號的放大器。因此，CMOS傳感器可以在每個像素基礎(chǔ)上進行信號放大，采用這種方法可節(jié)省任何無效的傳輸操作，所以只需少量能量消耗就可以進行快速數(shù)據(jù)掃描，同時噪音也有所降低。這就是佳能的像素內(nèi)電荷完全轉(zhuǎn)送技術(shù)。我們通過INTERNET查看了大量由CANONEOSD30所拍攝的照片，發(fā)現(xiàn)CMOS的成像效果一點也不比傳統(tǒng)CCD差。這種能耗低、制造相對容易的感光芯片如果能在影像的銳利度、動態(tài)范圍等方面再做進一步的努力，相信CMOS是未來數(shù)碼相機的發(fā)展方向。