数码相机常用CCD/CMOS尺寸对比

标签：alt   http   转换   专业   需要   adc   设计   尺寸   导致   

　　数码相机的关键元件CCD或CMOS又称为“影像传感器”，其作用相当于感光胶片。CCD尺寸越大，采集光线的效果越好，画面记录的信息就越多，保留的细节也就越丰富，所以图像更完美漂亮。
　　CCD尺寸的大小与像素的多少有一定的联系，但是也不尽然。专业数码单反尼康的D2Hs，别看它像素只有410万，可CCD的尺寸却是23.5×15.7mm；而柯达的DX7590数码相机虽拥有500万像素，但CCD尺寸只有5.38×4.39mm，两块CCD面积相差近10倍。可以肯定地说，D2Hs拍出的图像质量要比柯达DX7590拍出的画面要好得多，而且图像越放大越能证明这一点。所以购买数码相机时，千万不要盲目追求高像素，还要看看它的CCD尺寸有多大！
　　目前CCD、CMOS最大尺寸（除120专用的数码后背）与35毫米传统胶片的底片一致，即24×36mm。所以又称为“全画幅”CCD。

　　大尺寸的CCD制作成本非常高，已经成为了数码相机(主要是数码单反相机)价格居高不下的主要颈瓶。

　　CCD和CMOS在制造上的主要区别主要是CCD是集成在半导体单晶材料上，而CMOS是集成在被称为金属氧化物的半导体材料上，工作原理没有本质的区别，都是利用感光二极管(photodiode)进行光电转换，这种转换的原理与太阳能电子计算机的太阳能电池效应相近，光线越强、电力越强；反之，光线越弱、电力也越弱。根据此原理将图像转换为数字数据，而其主要差异是数字数据传送的方式不同。

　　比较CCD和CMOS的结构，ADC（数模转换器）的位置和数量是最大的不同：

• 　　CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至CCD边缘的放大器进行放大，再串联ADC输出；
• 　　而CMOS的设计中每个像素旁边都直接连着ADC，电荷信号直接放大并转换成数字信号。
• 　　造成这种差异的原因在于CCD的特殊工艺可保证数据在传送时不会失真，因此各个像素的数据可汇聚至边缘再进行放大处理；而CMOS工艺的数据在传送距离较长时会产生噪声，因此，必须先放大，再整合各个像素的数据。

CCD与CMOS传感器的技术比较  

　　CCD存储的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取，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，整个电路较为复杂而且速度较慢。

　　而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，还能同时处理各单元的图像信息，速度也比CCD快很多。

　　CCD制作技术起步早，技术成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS有一定优势。

　　由于CMOS集成度高，各光电传感元件、电路之间距离很近，相互之间的光、电、磁干扰较严重，噪声对图像质量影响很大，使CMOS很长一段时间无法投入实用。近几年，随着CMOS电路消噪技术的不断发展，CMOS的性能已经与CCD相差无几了。

CCD与CMOS传感器的性能比较

ISO感光度：由于CMOS每个像素由四个晶体管与一个感光二极管构成，还包含了放大器与数模转换电路，过多的额外设备缩小了单一像素感光区域的表面积，因此相同像素下，同样的尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。 　　

分辨率：由于CMOS传感器的每个像素都比CCD传感器复杂，其像素尺寸很难达到CCD传感器的水平，因此，当我们比较相同尺寸的CCD与CMOS时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器。

噪点：由于CMOS每个感光二极管都需搭配一个放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的放大器，而放大器属于模拟电路，很难让每个放大器所得到的结果保持一致，因此与只有一个放大器放在芯片边缘的CCD传感器相比，CMOS传感器的噪点就会增加很多，影响图像品质。  

耗电量：

• CMOS传感器的图像采集方式为主动式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；
• 而CCD传感器为被动式采集，必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12~18V，因此CCD还必须有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使CCD的耗电量远高于CMOS。CMOS的耗电量仅为CCD的1/8到1/10。

成本：

• 由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；
• 而CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个像素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破50%的水平，因此，CCD传感器的制造成本会高于CMOS传感器。

CCD与CMOS传感器的前景  

CCD在影像品质等方面均优于CMOS，而CMOS则具有低成本、低功耗、以及高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异将逐渐减小，新一代的CCD传感器一直在功耗上作改进，而CMOS传感器则在改善分辨率与灵敏度方面的不足。相信不断改进的CCD与CMOS传感器将为我们带来更加美好的数码影像世界。

【转载自】

数码相机常用CCD　CMOS尺寸对比_bokee320_新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_4175d2ad0101iifd.html

数码相机常用CCD/CMOS尺寸对比

标签：alt   http   转换   专业   需要   adc   设计   尺寸   导致   

原文地址：https://www.cnblogs.com/wxl845235800/p/9732642.html