万卷书   首页 > 电脑书籍 > 其它数码产品 >细看CCD:像素越高越好吗?
 
 

目前,市场上大多数数码相机的感光器件都是CCD的。相信大多数消费者在选购数码相机时,第一眼会看它的CCD的分辨率大小,然后就是价格。二台价格相同的数码相机摆在一起,一台CCD像素为200万的,另一台为300万的,而且其它技术指标也相同时,我相信绝大多数消费者都会选择CCD像素为300万的那台。其实这是对CCD认识不足所致。专家认为,看CCD的技术指标不能光看像素,还要看以下几个方面。

一、制造的厂商
不同厂商制造出来的产品,其质量极有可能会有较大的差别,CCD也一样。由于CCD的技术生产工艺复杂,目前世界上只有索尼、富士、柯达、飞利浦、松下和夏普6家厂商可以批量生产,而其中最主要的供商应是索尼,然后是富士和柯达、飞利浦。其中,索尼以50%的市场占有率成为CCD市场领导厂商。索尼从70年代研发CCD以来,即将其广泛运用在摄录放影机及广播电视等专业用摄影机等器材上,目前索尼的研发仍在向更高画质的目标前进,并将尽力应用CCD于各类产品上。

从70年代开始生产CCD芯片累积计算,索尼的生产量已超越了1亿片以上。未来索尼公司将积极降低产品消电力,减少驱动电路复杂度,减少IC PIN脚数以及减轻电子产品对地球生态环境负担为目标,研发设计新型的CCD组件。在CCD的应用越来越多样化的趋势下,加强CCD的小型化及高像素化的基本特性,以提供更有魅力的高附加价值的产品来满足用户的要求。

由此可见,CCD以索尼产的为优,其次是富士和柯达,这也是索尼数码相机比同类产品贵一些的原因之一。

二、制造原理
CCD的制造原理不同,其成像质量自然也会有较大的差别。CCD就目前来看,主要可分为三种类型:线性CCD、矩阵性CCD(普通CCD)和超级CCD。线性CCD每次只拍摄图像的一条线,这与平板扫描仪扫描照片的方法相同。由于这种CCD精度高,速度慢,无法用来拍摄移动的物体,也无法使用闪光灯,因此在很多场合不适用,这就导致了目前采用线性CCD的以扫描仪为多,而数码相机采用的则不多,只是用于高分辨率的静态照相机。

另一种是矩阵式CCD,由于它被目前大多数的数码相机所采用,所以人们又通常将它称之为普通CCD。普通CCD的每一个光敏元件代表图像中的一个像素,当快门打开时,整个图像一次同时曝光。通常矩阵式CCD用来处理色彩的方法有两种。一种是将彩色滤镜嵌在CCD矩阵中,相近的像素使用不同颜色的滤镜。典型的有G-R-G-B和C-Y-G-M两种排列方式。这两种排列方式成像的原理都是一样的。在记录照片的过程中,相机内部的微处理器从每个像素获得信号,将相邻的四个点合成为一个像素点。该方法允许瞬间曝光,微处理器能运算得非常快。这就是大多数数码相机CCD的成像原理。因为不是同点合成,其中包含着数学计算,因此这种CCD最大的缺陷是所产生的图像总是无法达到如刀刻般的锐利。

超级CCD是由富士开发出来的,它与普通CCD最大的不同之处是其使用的不再是普通的矩形光电二极管,而是较大的八角形光电二极管,像素则以蜂窝式排列。普通CCD由于在互相垂直的轴上间隔较大,使其水平和垂直分辨率低于对角线上的分辨率,而“超级”CCD互相垂直的轴上间隔变窄,因此水平和垂直分辨率高于对角线上的分辨率,这也就意味着水平和垂直分辨率得到了相对提高。


普通的CCD


超级CCD

超级CCD的另一意义是使CCD的面积与像素矛盾得以缓和。因为要提高影像质量就必须增加CCD的像素,因此在CCD尺寸一定的情况下,增加像素就意味着要缩小了像素中的光电二极管。我们知道单位像素的面积越小,其感光性能越低,信噪比越低,动态范围越窄,因此这种方法不能无限制地增大分辨率,所以,如果不增加CCD面积而一味地提高分辨率,只会引起图像质量的恶化。但如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量,就必须在至少维持单位像素面积不减小的基础上增大CCD的总面积。而目前更大尺寸CCD加工制造比较困难,成品率也比较低,因此成本也一直降不下来,这一矛盾对于CCD而言是难以克服的。“超级”CCD的设计可以使这一矛盾得以缓和。其像素按45度角排列为蜂窝状后,控制信号通路被取消,节省下的空间使光电二极管得以增大,而八角形的光电二极管因更接近微透镜的圆形,从而可以比矩形光电二极管更有效的吸收光。光电二极管的加大和光吸收效率的提高使每个像素的吸收电荷增加,从而提高了CCD的感光度和信噪比。

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