會(huì)議攝像機(jī)中的CCD與CMOS的對(duì)比

    數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展真可謂一日千里，近來(lái)各種新的感光技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。很多數(shù)碼相機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)商大肆宣揚(yáng)自己的產(chǎn)品像素有多少多少高，畫(huà)質(zhì)怎么怎么好。顧客在選購(gòu)數(shù)碼相機(jī)時(shí)也比較困惑，心里沒(méi)底。為了讓大家對(duì)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的三種數(shù)碼相機(jī)感光芯片--CCD、CCD、CMOS有一個(gè)大概的了解，我們對(duì)這三種感光元件做了個(gè)總結(jié)，歡迎各位讀者和我們進(jìn)行探討。

    大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)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(dú)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(xiàn)透過(guò)鏡頭照射到CCD上，并被轉(zhuǎn)換成電荷，每個(gè)元件上的電荷量取決于它所受到的光照強(qiáng)度。當(dāng)你按動(dòng)快門(mén)，CCD將各個(gè)元件的信息傳送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上，模擬電信號(hào)經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后變成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)以一定格式壓縮后存入緩存內(nèi)，此時(shí)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(hào)和視頻信號(hào)的方式輸出。

    目前主要有兩種類(lèi)型的CCD光敏元件，分別是線(xiàn)性CCD和矩陣性CCD。

    線(xiàn)性CCD用于高分辨率的靜態(tài)照相機(jī)，它每次只拍攝圖象的一條線(xiàn)，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(wú)法用來(lái)拍攝移動(dòng)的物體，也無(wú)法使用閃光燈。因此在很多場(chǎng)合不適用。

    另一種是矩陣式CCD，WIS-HVC80P和WIS-HVC80H,它的每一個(gè)光敏元件代表圖象中的一個(gè)像素，當(dāng)快門(mén)打開(kāi)時(shí)，整個(gè)圖象一次同時(shí)曝光。通常矩陣式CCD用來(lái)處理色彩的方法有兩種。在記錄照片的過(guò)程中，相機(jī)內(nèi)部的微處理器從每個(gè)像素獲得信號(hào)，將相鄰的四個(gè)點(diǎn)合成為一個(gè)像素點(diǎn)。該方法允許瞬間曝光，微處理器能運(yùn)算地非�？�。這就是大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)CCD的成像原理。因?yàn)椴皇峭�點(diǎn)合成，其中包含著數(shù)學(xué)計(jì)算，因此這種CCD最大的缺陷是所產(chǎn)生的圖象總是無(wú)法達(dá)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(lái)過(guò)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(gè)高分辨率、色彩精確的圖象。如300萬(wàn)像素的相機(jī)就是由三塊300萬(wàn)像素的CCD來(lái)感光。也就是可以做到同點(diǎn)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(chǔ)在相機(jī)的緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)清除并存盤(pán)。因此這類(lèi)相機(jī)對(duì)其他部件的要求非常高，其價(jià)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(gè)例子，如果分辨率為300萬(wàn)像素，那么CCD傳感器可連續(xù)掃描300萬(wàn)個(gè)電荷，掃描的方法非常簡(jiǎn)單，就好像把水桶從一個(gè)人傳給另一個(gè)人，并且只有在最后一個(gè)數(shù)據(jù)掃描完成之后才能將信號(hào)放大。CMOS傳感器的每個(gè)像素都有一個(gè)將電荷轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的放大器。因此，CMOS傳感器可以在每個(gè)像素基礎(chǔ)上進(jìn)行信號(hào)放大，采用這種方法可節(jié)省任何無(wú)效的傳輸操作，所以只需少量能量消耗就可以進(jìn)行快速數(shù)據(jù)掃描，同時(shí)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(guò)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(diǎn)也不比傳統(tǒng)CCD差。這種能耗低、制造相對(duì)容易的感光芯片如果能在影像的銳利度、動(dòng)態(tài)范圍等方面再做進(jìn)一步的努力，相信CMOS是未來(lái)數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展方向。