coms镜头和ccd镜头有什么区别?
说到CCD的大小,其实就是指光敏器件的面积,包括CCD和CMOS。光敏器件的面积越大,CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,光敏性能越好,信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机中用于感光成像的元件,相当于传统光学相机中的胶片。
CCD上光敏元件的表面具有储存电荷的能力,排列成矩阵状。当它的表面感受到光线时,会将电荷反射到元器件上,整个CCD上所有感光元件产生的信号就构成了一幅完整的画面。
传统相机胶片尺寸为35mm,对角线长度为35mm,35mm胶片感光面积为36 x 24mm。转换成数码相机,对角线长度在35mm左右,CCD/CMOS尺寸越大。在单反数码相机中,很多都有接近35mm的CCD/CMOS尺寸。比如尼康D100,CCD/CMOS尺寸面积达到23.7 x 15.6,比消费级数码相机大很多,而佳能EOS-1Ds的CMOS尺寸为36 x 24mm,达到35mm的面积,所以成像相对较好。
市面上的消费数码相机有四种:2/3寸、1/1.8寸、1/2.7寸、1/3.2寸。CCD/CMOS尺寸越大,感光面积越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300万像素摄像头通常比1/2.7英寸的400万像素摄像头好(后者的感光面积只有前者的55%)。同样尺寸的CCD/CMOS像素增加是好事,但也会导致单个像素感光面积减少,可能会出现曝光不足。但要想在增加CCD/CMOS像素的同时保持现有的图像质量,就必须在至少保持单个像素面积的基础上,增加CCD/CMOS的总面积。目前很难制造更大的CCD/CMOS,成本非常高。所以CCD/CMOS尺寸越大的数码相机越贵。感光器件的大小直接影响数码相机的体积和重量。超薄超轻数码相机的CCD/CMOS尺寸一般都比较小,越专业的数码相机,CCD/CMOS尺寸越大。
其实CCD有全幅和行间两种。这两种CCD的性能差别很大。
一般来说,全画幅的CCD性能是最好的。其次是隔行扫描CCD。CMOS综合性能最差。
全帧CCD最突出的优点是分辨率和动态范围。最弱的一点就是贵,耗电。
CMOS最差的部分是分辨率、动态范围和噪声。优点是便宜,省电。
行间CCD在噪声方面比CMOS好。
总的来说,两种CCD的色彩还原都比CMOS好。
目前一般的消费级数码相机在宣传上并没有说是全画幅CCD还是行间CCD。当然,大多数是后者。专业数码相机一定是前者。所以专业数码相机和消费电脑之间存在全画幅CCD和行间CCD的区别。当然,专业数码相机使用大面积CCD的好处更为突出。
CCD:电荷耦合器件图像传感器CCD(Charge Coupled Device),由高灵敏度的半导体材料制成,可以将光转换成电荷,电荷通过模数转换芯片转换成数字信号。数字信号经过压缩后,由相机中的闪存或内置硬盘卡保存,因此可以很容易地将数据传输到计算机中,并在计算机处理手段的帮助下,根据需要和想象修改图像。CCD由许多感光单元组成,通常以百万像素为单位。当CCD表面被光照射时,每个光敏单元都会反射模块上的电荷,所有光敏单元产生的信号叠加在一起形成一幅完整的画面。
与传统底片相比,CCD在视觉上更接近人眼的工作模式。而人眼的视网膜是由负责光强感知的视杆细胞和负责颜色感知的视锥细胞组成,它们共同作用形成视觉感知。经过35年的发展,CCD的大致形状和工作方式已经定型。CCD的组成主要由一个马赛克状的网格、一个聚光透镜和底部的电子电路矩阵组成。目前有能力生产CCD的公司有索尼、飞利浦、柯达、松下、富士、三星、夏普。
CMOS:互补金属氧化物半导体CMOS(Complementary metal-oxide semiconductor)和CCD一样,是一种可以记录数码相机中光线变化的半导体。CMOS的制造技术和一般的计算机芯片没有区别,主要是使用硅和锗制成的半导体,这样在CMOS上存储了N(带电)和P(带+电)能级的半导体,这两种互补效应产生的电流可以被处理芯片记录并解释为图像。但是CMOS的缺点是太容易出现杂波,这主要是因为早期的设计使得CMOS在处理快速变化的图像时过热,因为电流变化太频繁。
CCM:CCM其实就是一个CMOS镜头,但是CCM的画质比CMOS高一点,拍照的时候感应速度更快,但是在照片质量上还是不如CCD镜头。实际拍摄中也能感受到,取景速度很快。即使在手机摄像头快速移动的情况下,屏幕也能快速显示拍摄的画面,过程非常流畅,几乎没有延迟。
从两种光敏器件的工作原理可以看出,CCD的优势在于成像质量好。但由于制造工艺复杂,只有少数厂商能够掌握,所以制造成本居高不下,尤其是大CCD,非常昂贵。同时,近几年CCD从30万像素发展到现在的600万,像素的提升已经到了极限。
同样分辨率下,CMOS比CCD便宜,但CMOS器件产生的图像质量比CCD低。到目前为止,市面上的消费级和高端数码相机大多采用CCD作为传感器;CMOS传感器在一些相机中作为低端产品使用。如果哪个相机厂商生产了使用CCD传感器的相机,厂商都会不遗余力地宣传作为卖点,甚至称之为“数码相机”。一时间,有没有CCD传感器成了人们判断数码相机档次的标准之一。
CMOS图像传感器的一个优点是功耗比CCD低。为了提供出色的图像质量,CCD付出了较高的功耗。为了使电荷传输顺畅,降低噪声,需要通过高压差来提高传输效果。而CMOS图像传感器是将每个像素的电荷转换成电压,放大后再读取,可以用3.3V电源驱动,比CCD耗电更少。CMOS图像传感器的另一个优点是与外围电路的高度集成,可以将ADC和信号处理器集成在一起,从而大大减小其尺寸。比如CMOS图像传感器只需要一套电源,而CCD需要三四套电源。由于ADC和信号处理器的工艺与CCD不同,因此很难减小CCD套件的尺寸。但目前CMOS图像传感器的首要问题是降低噪声。CMOS图像传感器能否在未来改变长期被CCD压制的命运,是一个重要的关键。
对于CMOS来说,便于量产,速度快,成本低,将是数码相机关键器件的发展方向。目前,在佳能等公司的不断努力下,新的CMOS器件不断推出,高动态范围CMOS器件已经出现。这项技术不需要快门、光圈、自动增益控制和伽马校正,使其接近CCD的成像质量。
此外,由于CMOS固有的可塑性,可以在不增加太多成本的情况下制造具有高像素的大型CMOS感光体。与CCD的停滞不前相比,CMOS作为一个新生事物,显示出旺盛的生命力。CMOS感光体作为数码相机的核心部件,已经逐渐取代CCD感光体,有望在不久的将来成为主流感光体。