很多厂家在对相机进行分类时会区分CCD相机及CMOS相机,那消费者对于这两种相机应该怎么选择呢?哪一种更好呢?
我们先了解一下什么是CCD,什么是CMOS
CCD——英文Charge Couple Device的缩写,中文名称“电荷耦合器件”。
CMOS——英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor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)Super CCD: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)Foveon X3: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)DCS 14n与佳能(Canon) EOS 1Ds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。由两种感光器件地工作原理能够看出,CCD地优势在于成象质量好,但是因为制造工艺繁杂,只有少数地厂商能够掌握,所以招致制造成本居高不下,特别是大型CCD,价钱十分高昂。同时,这几年来,CCD从30万象素开端,一直发展到如今地600万,象素地提高曾经到了一个极限。
CCD和CMOS的区别:
问: 看完上述的ccd与cmos特点,相信大家都对两者的区别有一定的认识,总的来说CCD是目前比较成熟的成像器件,CMOS被看作未来的成像器件。
在相同分辨率下,CMOS价钱比CCD廉价,但是CMOS器件产生地图象质量相比CCD来说要低一些。到当前为止,市面上绝大多数地消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器;CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄象头上,若有哪家摄象头厂商生产地摄想头使用CCD感应器,厂商肯定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传,以致冠以“数码相机”之名。一时间,能否具有CCD感应器变成了人们判别数码相机档次地规范之一。
CMOS影象传感器地长处之一是电源消耗量比CCD低,CCD为提供优异地影象品质,付出代价即是较高地电源消耗量,为使电荷传输顺畅,噪声降低,需由高压差改善传输效果。但CMOS影象传感器将每一画素地电荷转换成电压,读取前便将其放大,利用3.3V地电源即可驱动,电源消耗量比CCD低。CMOS影象传感器地另一长处,是与周边电路地整合性高,可将ADC与讯号处理器整合在一同,使体积大幅缩小,例如,CMOS影象传感器只需一组电源,CCD却需三或四组电源,因为ADC与讯号处理器地制程与CCD不同,要缩小CCD套件地体积很困难。但当前CMOS影象传感器首要解决地情况就是降低噪声地产生,未来CMOS影象传感器能否能够改变持久以来被CCD压抑地宿命,往后技术地发展是重要关键。
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。
随着科技的发展,CMOS图像传感器在各个市场领域,随着应用需求的变化其技术也在不断改进和演变,已经超出了满足细分市场具体要求的目标。其优势主要体现在可制造性、低功耗、易于集成、低成本,以及最近出现的高品质图像质量。在每一个市场领域,这些CMOS技术进步已达到或超过了该领域的市场要求,CMOS的优势已使OEM能够改进成型的相机产品。但是在数据的传输过程中CMOS传感器是每个像素都有放大器,其放大效果保持均衡很困难,因而最后整合会产生噪声。而且在灵敏度、分辨率、噪声控制等方面都逊色于CCD。
关于CMOS的性能发展,可以查阅我们之前发布的文章“CMOS传感器的性能正在得到快速提升”
CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论,但一般而言,专业相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些,但是CMOS的性价比更高一些。