浅析CCD、Super CCD与CMOS技术

douglas_sean

CCD中的每个像素由一个二极管、控制信号路径和电量传输路径组成。SUPER CCD采用蜂窝状的八边二极管，原有的控制信号路径被取消了，只需要一个方向的电量传输路径即可，感光二极管就有更多的空间。SUPER CCD在排列结构上比普通CCD要紧密，此外像素的利用率较高，也就是说在同一尺寸下，SUPER CCD的感光二极管对光线的吸收程度也比较高，使感光度、信噪比和动态范围都有所提高。 ?
      那为什么SUPER CCD的输出像素会比有效像素高呢？我们知道CCD对绿色不很敏感，因此是以G－B－R－G来合成。各个合成的像素点实际上有一部分真实像素点是共用，因此图象质量与理想状态有一定差距，这就是为什么一些高端专业级数码相机使用3CCD 分别感受RGB三色光的原因。而SUPER CCD通过改变像素之间的排列关系，做到了R、G、B像素相当，在合成像素时也是以三个为一组。因此传统CCD 是四个合成一个像素点，其实只要三个就行了，浪费了一个，而SUPER CCD就发现了这一点，只用三个就能合成一个像素点。也就是说，CCD每4个点合成一个像素，每个点计算4次；SUPER CCD每3个点合成一个像素，每个点也是计算4次，因此SUPER CCD 像素的利用率较传统CCD高，生成的像素就多了。 ?
      科学是要以事实来说话的，再有道理的理论没有事实基础还是一句空话。经过我们反复对富士SUPER CCD的几款民用级数码相机试拍后发现，至少对民用级的SUPER CCD来说，在其最大分辨率的图象质量并没有人们想象地那么好。除了色彩还原比较艳丽外，我们可以在蓝天和暗部细节发现有明显的噪音信号，成像清晰度一般。这就说明240万像素的民用级SUPER CCD无法达到其标称的430万输出像素。那么240万像素的SUPER CCD到底相当于多少像素的CCD呢？
      根据上一段的陈述，我认为SUPER CCD对像素的利用率比CCD高33％，因此其输出像素也应该比CCD高33％。富士FINEPIX 4900的总像素为240万像素，根据我的估算，它的输出像素大概相当于320万（240×133％＝320万）。而4900标称的输出尺寸是430万像素，那么这110万像素是怎么多出来的呢？我想可能是使用了插值技术。这就可能是为什么我们在以100％的尺寸看SUPER
CCD拍摄的照片总不是很清楚的原因了。如果要客观公正地对待使用SUPER CCD的FINEPIX4900、FINEPIX4700等相机就应该将其看作一部320万像素的数码相机。 ?
      我们对CMOS的认识是从去年佳能公司发布EOS D30的准专业级数码机身开始的。当时许多业内人士都大吃一惊，对采用这种廉价的材料来做感光元件感到不可思议，认为CMOS的成像质量无法满足较高要求的专业用户的需要。那用CMOS做的感光元件在成像质量上真的一无是处吗？还是让我们先来了解一下什么是CMOS吧。CMOS即互补性金属氧化物半导体，其在微处理器、闪存和ASIC（特定用途集成电路）的半导体技术上占有绝对重要的地位。CMOS和 CCD一样都可用来感受光线变化的半导体。CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
CMOS针对CCD最主要的优势就是非常省电。不像由二极管组成的CCD，CMOS电路几乎没有静态电量消耗，只有在电路接通时才有电量的消耗。这就使得CMOS的耗电量只有普通CCD的1/3左右，这有助于改善人们心目中数码相机是"电老虎"的不良印象。我们知道在佳能 EOS系列AF相机上，CMOS一直在测光对焦系统中使用。佳能在这方面有雄厚的技术力量和丰富的经验。发展到今日已经比较容易地以较低的成本制造较大大尺寸的CMOS感光芯片，并且CMOS可以将影像处理电路集成在芯片上。CMOS主要问题是在处理快速变化的影像时，由于电流变化过于频繁而过热。暗电流抑制得好就问题不大，如果抑制得不好就十分容易出现杂点。D30 有专门的回路控制暗电流，在长于1秒的曝光时降噪系统会自动工作，可以从很大程度上降低噪点的产生。

cbqiyang100

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