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  miseryhrawi 2017-11-29 00:45:06

  數(shù)碼相機采用電子元器件成像而非膠卷——這是數(shù)碼相機與傳統(tǒng)相機Z本質(zhì)的區(qū)別所在。數(shù)碼相機的成像器件主要分為兩類： CCD——英文Charge Couple Device的縮寫，中文名稱“電荷耦合器件”。 CMOS——英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor的縮寫，中文名稱為“互補金屬氧化物半導體”。 CCD技術(shù)成熟，成像質(zhì)量好，畢竟它是現(xiàn)在應(yīng)用的Z廣泛的成像元件，優(yōu)點在于 1）CCD從一開始就是為圖像而生。CCD從根本上說，就是采用為圖像和電荷傳輸優(yōu)化設(shè)計的制造技術(shù)。這種技術(shù)，保證了CCD的性能不會因為減小像素尺寸，而發(fā)生降低。這種專用技術(shù)的應(yīng)用，當然也造成了CCD的一大劣勢－－不能集成其他圖像處理功能到這塊傳感器上。 2）CCD傳感器從根本上避免了由于像素竄擾產(chǎn)生的fixed-pattern noise (固定圖樣噪聲，F(xiàn)PN)，以及temporal noise（暫時噪聲）。而這兩種噪音在CMOS上是永遠不能避免的。 但它也有其缺點： 1）耗電量大。早期的數(shù)碼相機有“電老虎”的“美譽”，主要原因之一便來自CCD。雖然現(xiàn)在采用低溫多晶硅顯示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相機的功率，但CCD依然是數(shù)碼相機的耗電大戶——CCD從數(shù)碼相機一開機便隨時保持著工作狀態(tài)，更是無謂地消耗大量的電能。 2） 工藝復(fù)雜，成本較高。CCD復(fù)雜的結(jié)構(gòu)決定了它制造工藝的復(fù)雜性，因而到目前為止，CCD還只有為數(shù)不多的幾家電子產(chǎn)業(yè)巨頭能生產(chǎn)。 3）像素提升難度大。CCD前兩個缺點也直接導致了這一個缺點，CCD像素提升無非是通過兩個途徑：diyi，保持感光元件單位面積不變而增大CCD面積，在大面積CCD上集成更多的感光元件。但是這種方式會導致CCD成品率降低，制造成本更高，功耗更大，在民用領(lǐng)域這是不現(xiàn)實的；第二，縮小感光元件單位面積，在現(xiàn)有水平的CCD面積上集成更多感光元件。但是這種方法會減少感光元件的單位感光面積，降低CCD整體的靈敏度和動態(tài)范圍，影響畫質(zhì)。 CMOS在Z近幾年的發(fā)展速度相當不錯，大有與CCD分庭抗爭之勢——就連目前Zding級的DSLR（單鏡頭反光數(shù)碼相機）柯達（Kodak）DCS 14n與佳能(Canon) EOS 1Ds均是采用CMOS成像。 相比CCD，CMOS有幾個Z突出的優(yōu)點： 1） 價格低廉，制造工藝簡單。CMOS可以利用普通半導體生產(chǎn)線進行生產(chǎn)，不象CCD那樣要求特殊的生產(chǎn)工藝，所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸與成品率都不如CCD有很多限制。 2）耗電量低。雖然CMOS的濾鏡布局與CCD差別不大，但在感光單元的電路結(jié)構(gòu)上卻有很大差別。CMOS每個感光元件都具備獨立的電荷/電壓轉(zhuǎn)換電路，可將光電轉(zhuǎn)換后的電信號獨立放大輸出——這比起CCD將所有的信號全部收集起來再放大輸出，速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像時才會工作，所以比CCD更省電。但CMOS同樣存在缺點，如果在使用數(shù)碼相機時成像動作較多，那么CMOS在頻繁的啟動過程中會因為多變的電流而產(chǎn)生熱量，導致雜波并影響畫質(zhì)。 3）便于集成。通過CMOS工藝可以方便地做出具有緩存、像素級圖像處理、A/D、D/A集成的SoC方案。CCD結(jié)構(gòu)和原理上不允許這么做。 4）CMOS圖像傳感器結(jié)構(gòu)上便于采用高速的并行讀取體系。就像今年IEEE一個會議上，SONY發(fā)布了連拍速度高達60FPS的CMOS傳感器。從讀取架構(gòu)上看，CMOS具有決定性的優(yōu)勢。由于CCD原理、結(jié)構(gòu)的限制，它不能采用這種并行的讀取架構(gòu)，只能另辟蹊徑。

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