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数码相机知识问答(5) — 成像器件
来源:本站整理  作者:佚名  2010-02-25 10:46:08




1、数码相机根据光电转换器件的不同分为那几类?
答:数码相机与使用胶卷的传统相机的最大不同,是数码相机采用光电转换器件“感光”成像,而不同于胶卷感光成像。现在数码相机用的光电转换器件有CCD和CMOS两大类。
CCD为“电荷耦合器件”英文Charge Couple Device的缩写。
CMOS为“互补金属氧化物半导体”英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写。CMOS成像芯片用于数码相机始于1997年。
2、既然CCD与CMOS都是感光传感器,为何价格如此悬殊,它们之间到底有何区别?
答:CCD是目前比较成熟的成像器件,CMOS被看作未来的成像器件。
因为CMOS结构相对简单,与现有的大规模集成电路生产工艺相同,从而生产成本可以降低。从原理上,CMOS的信号是以点为单位的电荷信号,而CCD是以行为单位的电流信号,前者更为敏感,速度也更快,更为省电。现在高级的CMOS并不比一般CCD差,但是CMOS工艺还不是十分成熟,普通的 CMOS 分辨率低而成像较差,太容易出现杂点。这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。
目前的情况是,许多低档入门型的数码相机使用廉价的低档CMOS芯片,成像质量比较差。普及型、高级型及专业型数码相机使用不同档次的CCD,个别专业型或准专业型数码相机使用高级的CMOS芯片。代表成像技术未来发展的X3芯片实际也是一种CMOS芯片。

3、什么是超级CCD?
答:传统彩色CCD感光单元及滤色镜的排列是方形的,以G-R-G-B型CCD为例,可以简单的理解为4个感光单元的中心点构成一个“像素点”,这样,每个感光单元的光值都是复用的,使用了4次(边缘部位除外),每4个感光单元计算出4个像素。在超级CCD上,感光单元的排列是交叉的,即每三个感光单元的中心构成一个“像素点”。这种计算方法,每个感光单元的光值复用了6次,感光单元又只有3类,所以,虽然感光单元没有增加,产生的像素数却多了一倍。
应该说,这种计算方法,是相当科学的,并没有故弄玄虚,但由于光值仍然是复用的,说它因排列方式的改变而比传统CCD提高了成像锐度是没有根据的。

4、关于CCD逐行扫描与隔行扫描的区别?
答:隔行、逐行只是数据处理方式的不同,隔行技术源于早期电视技术,是先提取奇数行的数据形成图像轮廓,再用偶数行数据补充,因那时的技术限制,数据处理速度跟不上,就采取隔行方式,用于连续图像,可以先把画面轮廓送到观众面前。由于不是连续扫描,若成像过程中被摄体移动,就会出现错位。
如果数据采集速度慢,逐行扫描的CCD拍摄动体也会出现扭曲,反之,如果数据采集速度足够快,隔行扫描也没有什么问题,这一点可以从使用隔行扫描CCD的索尼 DSC-S70优良的成像得到证实,所以,尽管从技术层面来讲逐行扫描CCD是好一些,但从日本的相关资料了解到,由于同样大小CCD像素的不断增加,CCD中传送信号的通路无法适应逐行扫描得到的一次性的大量的数据,会造成图象处理速度的下降。因此在高像素的数码相机中隔行扫描的技术的应用越来越多。至于隔行扫描会造成的错位问题,已经得到了解决,解决的办法是利用机械快门的运动。考虑到其它因素对成像的影响远大于此,故个人用户购买数码相机时完全可以不予重视CCD是隔行扫描还是逐行扫描。

5、为什么同样像素的CCD面积大小不同呢?
答:首先要区分成像的“像素”和物理的“感光单元”两个概念,数字图像的“像素”是无所谓面积的,它没有物理尺寸,CCD构成中有物理尺寸的是感光单元,它是将经滤镜过滤后的光的强度转换成电讯号的器件。数码照片的“像素”和CCD的感光单元并不是简单的一一对应,成像算法不同,对应关系也不同,所以,相同分辨率(像素数)的CCD有面积大小之分。

6、CCD面积对数码相机成像质量有什么影响?
答:一般说来,如果分辨率相同,生产工艺相同,面积大的CCD成像效果更好一些,因为大的成像面积可以使用更大口径、更长焦距、更大通光量的镜头,降低对镜头分辨率的要求(对镜头畸变的要求更高了),减少光线干涉、衍射对成像的影响,提高信噪比。

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