数码相机 CCD和CMOS的区别,优缺点? 现在CMOS的技术这么样了?

作者&投稿:寇音 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
数码相机 CCD和CMOS的区别,优缺点?~

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。成像方面: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。但由于低廉的价格以及高度的整合性,因此在摄像头领域还是得到了广泛的应用。

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 SMOS 一般分辨率低而成像较差。

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。

CCD与CMOS孰优孰劣不能一概而论,但一般而言,普及型的数码相机中使用CCD芯片的成像质量要好一些。
2CCD的坏点和修复问题
拍摄夜景时或盖上镜头盖长时间曝光时,影像上的色点不一定都是CCD坏点,有的是噪点,CCD温度降低后会有改善,通过固件(Firmware)升级有的也能改善。

如果CCD真的有坏点可以说是无法维修的,因为那是CCD的硬件问题,对CCD的某个成像单元进行维修几乎是不可能的,也是不经济的,只有换相机或换CCD。

CCD vs CMOS摄像机效果对比视频中文

CCD——英文Charge Couple Device的缩写,中文名称“电荷耦合器件”。
CMOS——英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写,中文名称为“互补金属氧化物半导体”。
CCD技术成熟,成像质量好,毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件,优点在于
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 noise (固定图样噪声,FPN),以及temporal noise(暂时噪声)。而这两种噪音在CMOS上是永远不能避免的。
但它也有其缺点:
1)耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”,主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率,但CCD依然是数码相机的耗电大户——CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态,更是无谓地消耗大量的电能。
2) 工艺复杂,成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性,因而到目前为止,CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。
3)像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点,CCD像素提升无非是通过两个途径:第一,保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积,在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低,制造成本更高,功耗更大,在民用领域这是不现实的;第二,缩小感光元件单位面积,在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单位感光面积,降低CCD整体的灵敏度和动态范围,影响画质。
CMOS在最近几年的发展速度相当不错,大有与CCD分庭抗争之势——就连目前最顶级的DSLR(单镜头反光数码相机)柯达(Kodak)DCS 14n与佳能(Canon) EOS 1Ds均是采用CMOS成像。
相比CCD,CMOS有几个最突出的优点:
1) 价格低廉,制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产,不象CCD那样要求特殊的生产工艺,所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。
2)耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大,但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元件都具备独立的电荷/电压转换电路,可将光电转换后的电信号独立放大输出——这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出,速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作,所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点,如果在使用数码相机时成像动作较多,那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量,导致杂波并影响画质。
3)便于集成。通过CMOS工艺可以方便地做出具有缓存、像素级图像处理、A/D、D/A集成的SoC方案。CCD结构和原理上不允许这么做。
4)CMOS图像传感器结构上便于采用高速的并行读取体系。就像今年IEEE一个会议上,SONY发布了连拍速度高达60FPS的CMOS传感器。从读取架构上看,CMOS具有决定性的优势。由于CCD原理、结构的限制,它不能采用这种并行的读取架构,只能另辟蹊径。

CCD拍出的照片更加纯净细腻,但耗电并且高感控制得不好。
CMOS相对省电并高感控制出色。
现在CMOS的技术已经相对成熟,基本上单反相机已经基本采用CMOS了。包括尼康。

1越来越多的相机开始采用CMOS
2越来越高档的相机开始采用CMOS


东海县18265147695: CMOS和CCD有什么区别? -
夷楠丹红: 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...

东海县18265147695: 数码相机的CCD和CMOS有何区别??? -
夷楠丹红: 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...

东海县18265147695: 数码相机的CCD与CMOS有什么区别?
夷楠丹红: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(...

东海县18265147695: 照相机的CCD和CMOS有什么区别?说具体点~!
夷楠丹红: 楼上说的是很久前的情况了,现在的情况说的简单点: 1、在低ISO亮度正常时,CCD的成像比CMOS通透. 2、CMOS的电力消耗比CCD少,噪点控制比CCD好. 3、制造上CCD成本高,CMOS成本低,而拥有CCD制造工艺的厂家只有寥寥几家,CMOS的就多的多了. 4、你购买相机时不用太在意是CCD还是CMOS,还是多关心他们的大小哪个更大比较好,毕竟这个东西尺寸越大,画质就越好.

东海县18265147695: CCD和CMOS有什么区别?
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