数码相机的CCD与CMOS有什么区别?

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分类: 电子数码
解析:

数码相机CCD和CMOS的区别

有鉴于许多网友询问 CCD 与 CMOS 的主要差别。我们暂时撇开复杂的技术文字,透过简单的比较来看这两种不同类型,作用相同的影像感光元件。

不管,CCD 或 CMOS,基本上两者都是利用矽感光二极体(photodiode)进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”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、电力也越弱的道理,将光影像转换为电子数字信号。

比较 CCD 和 CMOS 的结构,ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说,按我们在上一讲“CCD 感光元件的工作原理(上)”中所提之内容。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(pixel)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 旁的放大器进行放大,再串联 ADC 输出;相对地,CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC(放大兼类比数字信号转换器),讯号直接放大并转换成数字信号。

两者优缺点的比较

CCD CMOS

设计 单一感光器 感光器连接放大器

灵敏度 同样面积下高 感光开口小,灵敏度低

成本 线路品质影响程度高,成本高 CMOS整合集成,成本低

解析度 连接复杂度低,解析度高 低,新技术高

噪点比 单一放大,噪点低 百万放大,噪点高

功耗比 需外加电压,功耗高 直接放大,功耗低

由于构造上的基本差异,我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计),透过每一个像素 *** 至单一放大器上再做统一处理,可以保持资料的完整性;CMOS的制程较简单,没有专属通道的设计,因此必须先行放大再整合各个像素的资料。

整体来说,CCD 与 CMOS 两种设计的应用,反应在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等,不同类型的差异:

ISO 感光度差异:由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路,过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积,因此 相同像素下,同样大小之感光器尺寸,CMOS的感光度会低于CCD。

成本差异:CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程,可以一次整合全部周边设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失;相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯,必须另辟传输通道,如果通道中有一个像素故障(Fail),就会导致一整排的 讯号壅塞,无法传递,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边,CCD的制造成本相对高于CMOS。

解析度差异:在第一点“感光度差异”中,由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂,其感光开口不及CCD大, 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时,CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过,如果跳脱尺寸限制,目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计,CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难,特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。

噪点差异:由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器,如果以百万像素计,那么就需要百万个以上的 ADC 放大器,虽然是统一制造下的产品,但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在,很难达到放大同步的效果,对比单一个放大器的CCD,CMOS最终计算出的噪点就比较多。

耗电量差异:CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式, 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伏特(V)以上的水平,因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度,高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。

尽管 CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS,但不可否认的CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。 由于数码影像的需求热烈,CMOS的低成本和稳定供货,成为厂商的最爱,也因此其制造技术不断地改良更新,使得 CCD 与 CMOS 两者的差异逐渐缩小 。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标,以期进入照相手机的行动通讯市场;CMOS系列,则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合,借由后续的影像处理修正噪点以及画质表现, 特别是 Canon 系列的 EOS D30 、EOS 300D 的成功,足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素 CMOS 所产生的影像处理时间与能力的缩短;另外,大尺寸全片幅则以 Kodak DCS Pro14n、DCS Pro/n、DCS Pro/c 这一系列的数码机身为号召,CMOS未来跨足高阶的影像市场产品,前景可期。

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数码相机上的CCD和CMOS是什么意思,又有什么区别
答:数码相机上的CCD是“电荷耦合器件”,是将光信号转换为电信号的一种图像传感器 。数码相机上的CMOS是“互补金属氧化物半导体”,是数码相机中常用的图像传感器。CCD与CMDS在信号类别、成像规则、感光度等方面都有不同,具体的区别如下:1、信号类别不同 CCD:模拟信号 CMOS:数字信号 2、成像规则不同 CC...

ccd相机和cmos相机有什么区别?
答:简单来说,CCD每行像素共用一个“放大器”来进行信号处理,而CMOS则是每个像素单独配备一个放大器,因此同面积下CCD的感光区域要远大于CMOS(毕竟CMOS上要留出更多空间给那些复杂电路)。因此,CCD的画质的会确比CMOS好。在不太需要高感的高端商业拍摄领域,顶级中画幅相机(飞思、哈苏、徕卡等...

数码相机中的CCD与COM有什么分别??那个好,说明一下。
答:1)CCD从一开始就是为图像而生.CCD从根本上说.就是采用为图像和电荷传输优化设计的制造技术.这种技术.保证了CCD的性能不会因为减小像素尺寸.而发生降低.这种专用技术的应用.当然也造成了CCD的一大劣势--不能集成其他图像处理功能到这块传感器上.2)CCD传感器从根本上避免了由于像素窜扰产生的fixed-pattern ...

CCD与CMOS的区别?
答:CCD与CMOS的区别有:1、灵敏度差异 由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路),使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积,因此在象素尺寸相同的情况下,CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。2、成本差异 由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺,...

ccd和cmos有什么区别呢?
答:ccd跟普通相机的区别 主要区别在于信号读出过程不同:由于CCD只有一个(或几个)输出节点统一读出,所以其信号输出非常一致。在数码芯片中,每个像素都有自己的信号放大器,进行充电、电压转换,信号输出一致性较差。在数码芯片中,每个像素中放大器的带宽较低,大大降低了芯片的功耗,这是CMOS芯片功耗低于...

CCD和CMOS有什么区别?
答:数字成像领域:CCD是数码相机、摄像机和高速扫描仪等数字成像设备中最常用的图像传感器技术之一。天文学领域:由于其高灵敏度和低噪声特性,CCD广泛应用于天文观测,用于捕捉和分析星体的图像和数据。科学实验领域:在光谱分析、粒子检测、电子显微镜等科学实验中,CCD被用于记录和测量微小的光强变化或电荷信号...

CCD和CMOS的区别
答:CCD是一种半导体装置,能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把图像像素转换成数字信号。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛,只不过摄像机中使用的是点阵CCD,即包括x...

数码相机中的两种图像传感器CCD和CMOS的区别是什么?
答:CCD广泛应用在数码摄影、天文学,尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜,和高速摄影技术如Lucky imaging。CCD在摄像机、数码相机和扫描仪中应用广泛,只不过摄像机中使用的是点阵CCD,即包括x、y两个方向用于摄取平面图像,而扫描仪中使用的是线性CCD,它只有x一个方向,y方向扫描由扫描仪的机械装置来完成...

CCD与CMOS的区别是什么?
答:CD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...

cmos和ccd的主要区别是什么?
答:省电之王:CMOS CMOS的真正亮点在于其卓越的省电性能。在相同的电池和配置下,CMOS相机能比CCD多工作1-2小时,因为它只在电路激活时耗电,而CCD始终持续消耗。这使得CMOS在移动设备和长续航拍摄中表现抢眼。总结与启示 总的来说,CCD与CMOS各有千秋。CCD凭借其卓越的成像质量,是高端相机身份的象征;而...