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什么是CCD和CMOS,有什么区别?

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什么是CCD?

CCD是电荷耦合组件(ChargeCoupled?Device)的简称,它内部的半导体材料能把光线转变成电荷,转换成数字信号压缩以后保存起来就变成我们存储卡中的照片了,中间的过程非常复杂,在这里我们不再详解。

CCD就像传统相机的底片一样的感光系统,是感应光线的电路装置,你可以将它想象成一颗颗微小的感应粒子,铺满在光学镜头后方,当光线与图像从镜头透过、投射到CCD表面产生电流,将感应到的内容转换成数码资料储存起来。CCD像素数目越多、单一像素尺寸越大,收集到的图像就会越清晰。


什么是CMOS?

CMOS则是附加金属氧化物半导体组件(Complementaryetal-Oxide?Semiconductor)的简称,它和CCD一样同为在数码相机中可记录光线变化的半导体。只是CMOS是利用硅和锗这两种元素所做成半导体,原理与CCD没有太大的区别。


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。


CCD与CMOS的主要区别:

一、速度有所差别

CCD传感器需在同步时钟的控制下以行为单位一位一位的输出信息,速度较慢;而CMOS传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图象信息,速度比CCD快很多。


二、耗电量区别

CCD传感器电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势,对于电量本来就不足的手机来说更具优势。


三、成像质量不同

CCD传感器制作技术起步较早,技术相对成熟,采用PN结合二氧化硅隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS传感器有一定优势。由于CMOS传感器集成度高,光电传感元件与电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较为严重,噪声对图象质量影响很大。

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。


四、在相同分辨率下,CMOS价格比CCD便宜

到目前为止,市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器,但是由于制造工艺复杂,只有少数的厂商能够掌握,所以导致制造成本居高不下。而CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少,所以很多手机生产厂商采用的都是CMOS镜头。现在,市面上大多数手机都采用的是CMOS摄像头,极少数也采用了CCD摄像头。


CCD与CMOS的应用场合:

通过以上比较分析,能看出CCD与CMOS各有优势。基于此,我们可以做到扬长避短,在不同应用场合合理选择CCD或CMOS摄像机。


低照度环境下宜使用CCD摄像机

由于CCD感光单元有效面积大,在光照强度较低的环境中,能相对清晰地呈现出被摄物体原貌。相反,CMOS传感器灵敏度低,ISO感光度差,低照时成像清晰度大大降低。所以,在低照度环境下,如灯光较暗的停车场、楼梯间、封闭通道和暗室等,宜选用感光灵敏的CCD摄像机。


隐蔽环境中使用CMOS摄像机

CMOS传感器可以将所有逻辑和控制环都放在同一个硅芯片块上,使摄像机变得简单灵巧,因此CMOS摄像机可以做得非常小。而CCD摄像机限于外围复杂电路影响,体积无法做到CMOS般微型化。对于道路、门口等摄像机易受不法分子攻击破坏的场合,选用CMOS摄像机能达到隐蔽执法、避免攻击的作用。


图像质量要求高的场合选用CCD摄像机

CCD结构中由于每行仅有一个ADC,信号放大比例一致,所以图像还原真实自然、噪点低,在对画质要求苛刻的场合宜选用CCD摄像机。像素越高、尺寸越大的CCD拥有更好的图像品质。


高帧摄像时选用CMOS摄像机更佳

CCD在工作时,上百万个像素感光后会生成上百万个电荷,每个专用通道中的电荷全部经过一个"放大器"进行电压转变。因此,这个"放大器"就成为了制约图像处理速度的瓶颈。所有电荷由单一通道输出,当数据量大时就容易发生信号拥堵。而像素越高,需要传输和处理的数据也就越多,使用单CCD无法满足高速读取大量高清数据的需要。而CMOS传感器不需要复杂的处理过程,直接将图像半导体产生的光电信号转变成数字信号,因此处理非常快。这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用,速度能达到400到2000帧/秒。所以对于高速摄像场所,选用CMOS摄像机效果更佳。


随着高清监控的发展,百万像素网络摄像机需求激增。CCD在影像品质等方面优于CMOS,但CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。CMOS的成熟工艺和大批量产,极大地降低了成本,提高了产品稳定性,也正是由于技术和工艺的不断改良更新,使得CCD与CMOS间的差异逐渐缩小。新一代的CCD将多CCD和低功耗作为改进目标;CMOS系列则开始朝大尺寸与高速影像处理晶片相结合、借由后续的影像处理修正噪点、提升画质的方向发展。相信随着CCD和CMOS在竞争中的改进和提高,未来的高清摄像领域必将精彩纷呈、惊喜不断。

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网友的回答 (共1个回答)
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回答于:2013/10/16 17:17举报

好东西!!

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