請幫助作答:影像傳感器的尺寸尺寸的優(yōu)勢和類別
感光元件主要有兩種:CCD電荷耦合、CMOS(互補金屬氧化物導體)。作為手機新型的拍攝功能,內置的數碼相機功能與平時所見到的低端的(10萬--130萬像素)數碼相機相同。大多數手機中數碼相機的感光元件基本上都是CMOS的?! CD Charge Coupled Device,它使用一種高感光度的半導體材料制成,由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上, 感光元件移動式光學防抖CCD防抖 即把光線轉變?yōu)殡姾?;所有的感光單位所產生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。而后轉換成數字信號,經過壓縮后保存在相機內部的閃速儲存器或內置硬盤卡中。有能力生產CCD 的公司分別為:索尼、飛利普、柯達、松下、富士、夏普,大半是日本廠商?! MOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor,和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶電) 和 P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點。 除了CCD和CMOS之外,還有富士公司獨家推出的SUPER CCD,SUPER CCD并沒有采用常規(guī)正方形二極管,而是使用了一種八邊形的二極管,像素是以蜂窩狀形式排列,并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大。將像素旋轉45度排列的結果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間,光線集中的效率比較高,效率增加之后使感光性、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。SUPER CCD在排列結構上比普通CCD要緊密,此外像素的利用率較高,也就是說在同一尺寸下,SUPER CCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高,使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高?! 【庉嫳径螒霉δ堋 ∽鳛槭謾C新型的拍攝功能,內置的數碼相機功能與平時所見到的低端的(10萬--130萬像素)數碼相機相同。與傳統(tǒng)相機相比,傳統(tǒng)相機使用“膠片”作為其記錄信息的載體,而數碼相機的“膠片”就是其成像感光器件,而且是與相機一體的。感光器是數碼相機的核心,也是最關鍵的技術。數碼相機的核心成像部件有兩種:一種是廣泛使用的CCD(電荷藕合)元件;另一種是CMOS(互補金屬 有效像素為1400萬的CCD感光元件 氧化物導體)器件。用于手機中數碼相機的感光元件基本上都是CMOS的。 傳統(tǒng)CCD中的每個像素由一個二極管、控制信號路徑和電量傳輸路徑組成。SUPER CCD采用蜂窩狀的八邊二極管,原有的控制信號路徑被取消了,只需要一個方向的電量傳輸路徑即可,感光二極管就有更多的空間。SUPER CCD在排列結構上比普通CCD要緊密,此外像素的利用率較高,也就是說在同一尺寸下,SUPER CCD的感光二極管對光線的吸收程度也比較高,使感光度、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。 SUPER CCD的輸出像素會比有效像素高,因為CCD對綠色不很敏感,因此是以G-B-R-G來合成。各個合成的像素點實際上有一部分真實像素點是共用,因此圖象質量與理想狀態(tài)有一定差距,這就是為什么一些高端專業(yè)級數碼相機使用3CCD分別感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通過改變像素之間的排列關系,做到了R、G、B像素相當,在合成像素時也是以三個為一組。因此傳統(tǒng)CCD是四個合成一個像素點,其實只要三個就行了,浪費了一個,而SUPER CCD就發(fā)現(xiàn)了這一點,只用三個就能合成一個像素點。也就是說,CCD每4個點合成一個像素,每個點計算4次;SUPER CCD每3個點合成一個像素,每個點也是計算4次,因此SUPER CCD像素的利用率較傳統(tǒng)CCD高,生成的像素就多了。 由兩種感光器件的工作原理可以看出,CCD的優(yōu)勢在于成像質量好,但是由于制造工藝復雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致制造成本居高不下,特別是大型CCD,報價非常高昂。 相同分辨率CMOS報價比CCD便宜,CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。CMOS針對CCD最主要的優(yōu)勢就是非常省電,不像由二極管組成的CCD,CMOS 電路幾乎沒有靜態(tài)電量消耗,只有在電路接通時才有電量的消耗。這就使得CMOS的耗電量只有普通CCD的1/3左右,這有助于改善人們心目中數碼相機是電老虎的不良印象。CMOS主要問題是在處理快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而過熱。暗電流抑制得好就問題不大,如果抑制得不好就十分容易出現(xiàn)雜點。 CMOS與CCD的圖像數據掃描方法有很大的差別。例如,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,掃描的方法非常簡易,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據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據掃描,同時噪聲也有所降低。這就是canon的像素內電荷完全轉送技術?! 【庉嫳径喂ぷ髟怼 ‰姾膳汉掀骷D像傳感器CCD(Charge Coupled Device),它使用一種高感光度的半導體材料制成,能把光線轉變?yōu)殡姾?,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以后由相機內部的閃速儲存器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,并 清潔感光元件表面 借助于計算機的處理手段,根據需要和想象來更改圖像。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。 CCD和傳統(tǒng)底片相比,CCD 更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過,人眼的視網膜是由負責光強度感應的桿細胞和色彩感應的錐細胞,分工合作組成視覺感應。 CCD經過長達35年的發(fā)展,大致的形狀和運作方式都已經定型。CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊于最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產 CCD 的公司分別為:SONY、Philps、柯達、Matsushita、Fujifilm和夏普,大半是日本廠商。 互補性氧化金屬半導體CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)和CCD一樣同為在數碼相機中可記錄光線變化的半導體。CMOS的制造技術和一般計算機芯片沒什么差別,主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體,使其在CMOS上共存著帶N(帶電) 和 P(帶+電)級的半導體,這兩個互補效應所產生的電流即可被處理芯片紀錄和解讀成影像。然而,CMOS的缺點就是太容易出現(xiàn)雜點 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時,由于電流變化過于頻繁而會產生過熱的現(xiàn)象?! 【庉嫳径我?guī)格參數 尺寸:感光器件的面積大小 像素:像質數目越多、單一像素尺寸越大,捕獲的光子越多,感光性能越好 信噪比:信噪比越低搜集到的圖像就會越清晰。 編輯本段成像因素 像感光器件成像的因素主要有兩個方面:一是感光器件的面積;二是感光器件的色彩深度。 感光器件面積越大,成像較大,相同條件下,能記錄更多的圖像細節(jié),各像素間的干擾也小,成像質量越好。但隨著數碼相機向時尚小巧化的方向發(fā)展,感光器件的面積也只 原創(chuàng)專用感光元件 能是越來越小。 除了面積之外,感光器件還有一個重要指標,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多少位的二進制數字來記錄三種原色。非專業(yè)型數碼相機的感光器件一般是24位的,高檔點的采樣時是30位,而記錄時仍然是24位,專業(yè)型數碼相機的成像器件至少是36位的,據說已經有了48位的CCD。對于24位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級,每一種原色用一個8位的二進制數字來表示,最多能記錄的色彩是256x256x256約1677萬種。對于36位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^12=4096級,每一種原色用一個12位的二進制數字來表示,最多能記錄的色彩是4096x4096x4096約68.7億種。舉例來說,如果某一被攝體,最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍,用使用24位感光器件的數碼相機來拍攝的話,如果按低光部位曝光,則凡是亮度高于256倍的部位,均曝光過度,層次損失,形成亮斑,如果按高光部位來曝光,則某一亮度以下的部位全部曝光不足,如果用使用了36位感光器件的專業(yè)數碼相機,就不會有這樣的問題?! 【庉嫳径尾顒e 兩種感光元件的不同之處 由兩種感光元件的工作原理可以看出,CCD的優(yōu)勢在于成像質量好,但是由于制造工藝復雜,只有少數的廠商能夠掌握,所以導致制造成本居高不下,特別是大型CCD,報價非常高昂。同時,這幾年來,CCD從30萬像素開始,一直發(fā)展到現(xiàn)在的600萬,像素的提高已經到了一個極限。 在相同分辨率下,CMOS報價比CCD便宜,但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。到目前為止,市面上絕大多數的消費級別以及高端數碼相機都使用CCD作為感應器;CMOS感應器則作為低端產品應用于一些攝像頭上,若有哪家攝像頭廠商生產的攝想頭使用CCD感應器,廠商一定會不遺余力地以其作為賣點大肆宣傳,甚至冠以“數碼相機”之名。一時間,是否具有C 感光元件 CD感應器變?yōu)榱巳藗兣袛鄶荡a相機檔次的標準之一。 CMOS影像傳感器的優(yōu)點之一是電源消耗量比CCD低,CCD為提供優(yōu)異的影像品質,付出代價即是較高的電源消耗量,為使電荷傳輸順暢,噪聲降低,需由高壓差改善傳輸效果。但CMOS影像傳感器將每一畫素的電荷轉換成電壓,讀取前便將其放大,利用3.3V的電源即可驅動,電源消耗量比CCD低。CMOS影像傳感器的另一優(yōu)點,是與周邊電路的整合性高,可將ADC與訊號處理器整合在一起,使體積大幅縮小,例如,CMOS影像傳感器只需一組電源,CCD卻需三或四組電源,由于ADC與訊號處理器的制程與CCD不同,要縮小CCD套件的體積很困難。但目前CMOS影像傳感器首要解決的問題就是降低噪聲的產生,未來CMOS影像傳感器是否可以改變長久以來被CCD壓抑的宿命,往后技術的發(fā)展是重要關鍵?! 【庉嫳径斡绊懸蛩亍 【C述 影響感光元件的因素 對于數碼相機來說,影像感光元件成像的因素主要有兩個方面:一是感光元件的面積;二是感光元件的色彩深度?! ∶娣e 感光元件面積越大,成像較大,相同條件下,能記錄更多的圖像細節(jié),各像素間的干擾也小,成像質量越好。但隨著數碼相機向時尚小巧化的方向發(fā)展,感光元件的面積也只能是越來越小。 色彩深度 除了面積之外,感光元件還有一個重要指標,就是色彩深度,也就是色彩位,就是用多少位的二進制數字來記錄三種原色。非專業(yè)型數碼相機的感光元件一般是24位的,高檔點的采樣時是30位,而記錄時仍然是24位,專業(yè)型數碼相機的成像器件至少是36位的,據說已經有了48位的C 感光元件除塵 CD。對于24位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^8=256級,每一種原色用一個8位的二進制數字來表示,最多能記錄的色彩是256x256x256約1677萬種。對于36位的器件而言,感光單元能記錄的光亮度值最多有2^12=4096級,每一種原色用一個12位的二進制數字來表示,最多能記錄的色彩是4096x4096x4096約68.7億種。舉例來說,如果某一被攝體,最亮部位的亮度是最暗部位亮度的400倍,用使用24位感光元件的數碼相機來拍攝的話,如果按低光部位曝光,則凡是亮度高于256倍的部位,均曝光過度,層次損失,形成亮斑,如果按高光部位來曝光,則某一亮度以下的部位全部曝光不足,如果用使用了36位感光元件的專業(yè)數碼相機,就不會有這樣的問題。

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