要想手機(jī)拍照好,CMOS和CCD傳感器藏絕招
圖像傳感器在智能手機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)中都發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。在CIS、CMOS和CCD三類傳感器中,人們經(jīng)常討論的是CMOS和CCD圖像傳感器之間的比較優(yōu)勢,本文將簡單介紹兩種傳感器的分類及特點(diǎn),并會給出選擇兩種傳感器產(chǎn)品時的一些實(shí)用建議。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/347335.htmCCD成像質(zhì)量好,但是制造工藝復(fù)雜,能夠生產(chǎn)的廠家也比較少,價格也相對來說比較高,并且功耗也很高,因此,不適合在移動設(shè)備上使用。而CMOS傳感器耗電低,但是畫質(zhì)水平比不上CCD,不過隨著技術(shù)的提高,COMS的畫質(zhì)已經(jīng)逐步趕上了CCD,另外,在相同分辨率下,CMOS價格比CCD便宜,所以目前市面上的手機(jī)攝像頭都采用CMOS傳感器。
CMOS傳感器的分類
通常CMOS傳感器又會分為:背照式CMOS傳感器和堆棧式CMOS傳感器。
背照式CMOS傳感器
堆棧式CMOS
所謂背照式CMOS傳感器其實(shí)是與傳統(tǒng)正照式CMOS傳感器相對的。簡單來說就是將光電二極管和布線層進(jìn)行對調(diào),從而讓光線首先進(jìn)入感光電二極管,從而增大感光量,顯著提高低光照條件下的拍攝效果。像我們所熟知的iPhon、小米、魅族都是搭載的這類傳感器。
而堆棧式CMOS傳感器則是背照式CMOS傳感器的衍生產(chǎn)物,它是目前手機(jī)攝像頭中應(yīng)用最廣泛的一種,也是最先進(jìn)的一種,屬于索尼的獨(dú)家技術(shù)。
堆棧式CMOS傳感器使用有信號處理電路的芯片替代了原來背照CMOS圖像傳感器的支持基板,在芯片上重疊形成背照CMOS元件的像素部分,從而實(shí)現(xiàn)了在較小的芯片尺寸上形成大量像素點(diǎn)的工藝。由于像素部分和電路部分分別獨(dú)立,因此像素部分可針對高畫質(zhì)優(yōu)化,電路部分可針對高性能優(yōu)化。
需要說明的是感光元件只是手機(jī)類攝像頭組成中不可或缺的一部分,但不是成像質(zhì)量的決定性因素,這其中還包括廠商通過軟件對硬件的優(yōu)化調(diào)校,使其讓人感覺最好的效果,這也是目前各家廠商在手機(jī)攝像畫質(zhì)方面效果差異最大的決定性因素之一。
CCD傳感器的分類
面陣CCD
允許拍攝者在任何快門速度下一次曝光拍攝移動物體。面陣CCD的結(jié)構(gòu)一般有3種。第一種是幀轉(zhuǎn)性 CCD。它由上、下兩部分組成,上半部分是集中了像素的光敏區(qū)域 ,下半部分是被遮光而集中垂直寄存器的存儲區(qū)域。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單并容易增加像素?cái)?shù),缺點(diǎn)是CCD尺寸較大,易產(chǎn)生垂直拖影 。第二種是行間轉(zhuǎn)移性CCD。它是目前CCD的主流產(chǎn)品,它們是像素群和垂直寄存器在同一平面上,其特點(diǎn)是在1個單片上,價格低,并容易獲得良好的攝影特性。第三種是幀行間轉(zhuǎn)移性CCD。它是第一種和第二種的復(fù)合型,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但能大幅度減少垂直拖影并容易實(shí)現(xiàn)可變速電子快門等優(yōu)點(diǎn)。
線陣CCD
用一排像素掃描過圖片,做三次曝光——分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán) 三色濾鏡,正如名稱所表示的,線性傳感器是捕捉一維圖像。初期應(yīng)用于廣告界拍攝靜態(tài)圖像,線性陣列,處理高分辨率的圖像時,受局限于非移動的連續(xù)光照的物體。
三線傳感器CCD
在三線傳感器中,三排并行的像素分別覆蓋RGB濾鏡,當(dāng)捕捉彩色圖片時,完整的彩色圖片由多排的像素來組合成。三線CCD傳感器多用于高端數(shù)碼相機(jī),以產(chǎn)生高的分辨率和光譜色階。
交織傳輸CCD
這種傳感器利用單獨(dú)的陣列攝取圖像和電量轉(zhuǎn)化,允許在拍攝下一圖像時在讀取當(dāng)前圖像。交織傳輸CCD通常用于低端數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)和拍攝動畫的廣播拍攝機(jī)。
全幅面CCD
此種CCD具有更多電量處理能力,更好動態(tài)范圍,低噪音和傳輸光學(xué)分辨率,全幅面CCD允許即時拍攝全彩圖片。全幅面CCD由并行浮點(diǎn)寄存器、串行浮點(diǎn)寄存器和信號輸出放大器組成。全幅面CCD曝光是由機(jī)械快門或閘門控制去保存圖像,并行寄存器用于測光和讀取測光值。圖像投攝到作投影幕的并行陣列上。此元件接收圖像信息并把它分成離散的由數(shù)目決定量化的元素。這些信息流就會由并行寄存器流向串行寄存器。此過程反復(fù)執(zhí)行,直到所有的信息傳輸完畢。接著,系統(tǒng)進(jìn)行精確的圖像重組。
了解了兩種圖像傳感器的特點(diǎn)和分類之后,具體到攝像機(jī)搭載的傳感器的選擇,一般遵循以下原則:
一、低照度環(huán)境下宜使用CCD攝像機(jī)
由于CCD感光單元有效面積大,在光照強(qiáng)度較低的環(huán)境中,能相對清晰地呈現(xiàn)出被攝物體原貌。相反,CMOS傳感器靈敏度低,ISO感光度差,低照時成像清晰度大大降低。所以,在低照度環(huán)境下,如燈光較暗的停車場、樓梯間、封閉通道和暗室等,宜選用感光靈敏的CCD攝像機(jī)。
二、隱蔽環(huán)境中使用CMOS攝像機(jī)
CMOS傳感器可以將所有邏輯和控制環(huán)都放在同一個硅芯片塊上,使攝像機(jī)變得簡單靈巧,因此CMOS攝像機(jī)可以做得非常小。而CCD攝像機(jī)限于外圍復(fù)雜電路影響,體積無法做到CMOS般微型化。對于道路、門口等攝像機(jī)易受不法分子攻擊破壞的場合,選用CMOS攝像機(jī)能達(dá)到隱蔽執(zhí)法、避免攻擊的作用。
三、圖像質(zhì)量要求高的場合選用CCD攝像機(jī)
CCD結(jié)構(gòu)中由于每行僅有一個ADC,信號放大比例一致,所以圖像還原真實(shí)自然、噪點(diǎn)低,在對畫質(zhì)要求苛刻的場合宜選用CCD攝像機(jī)。
四、高幀攝像時選用CMOS攝像機(jī)更佳
前面提到過,CCD傳感器在數(shù)據(jù)處理方面存在“瓶頸”。而 CMOS傳感器不需要復(fù)雜的處理過程,直接將圖像半導(dǎo)體產(chǎn)生的光電信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,因此處理非???。這個優(yōu)點(diǎn)使得CMOS傳感器對于高幀攝像機(jī)非常有用,速度能達(dá)到400到2000幀/秒。所以對于高速攝像場所,選用CMOS攝像機(jī)效果更佳。
評論