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sunjie718 发表于 2010-8-27 20:16:10

CCD与COMs区别+搜索资料 就一片CCD怎么照出图像来，哈哈不是摄像头，好奇中

就一片CCD怎么照出图像来，哈哈不是摄像头，好奇中

sunjie718 发表于 2010-8-27 20:17:04

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（photodiode）进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近，光线越强、电力越强；反之，光线越弱、电力也越弱的道理，将光影像转换为电子数字信号。

　　比较 CCD 和 CMOS 的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说，按我们在上一讲“CCD 感光元件的工作原理（上）”中所提之内容。CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出；相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。


两者优缺点的比较

CCD CMOS
设计 单一感光器 感光器连接放大器
灵敏度 同样面积下高 感光开口小，灵敏度低
成本 线路品质影响程度高，成本高 CMOS整合集成，成本低
解析度 连接复杂度低，解析度高 低，新技术高
噪点比 单一放大，噪点低 百万放大，噪点高
功耗比 需外加电压，功耗高 直接放大，功耗低

　　由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。

　　整体来说，CCD 与 CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：

　　ISO 感光度差异：由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此 相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。

　　成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的 讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。

　　解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。

　　噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的 ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。

　　耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；但CCD却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。

　　尽管 CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS，但不可否认的CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。 由于数码影像的需求热烈，CMOS的低成本和稳定供货，成为厂商的最爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得 CCD 与 CMOS 两者的差异逐渐缩小 。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标，以期进入照相手机的行动通讯市场；CMOS系列，则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，藉由后续的影像处理修正噪点以及画质表现， 特别是 Canon 系列的 EOS D30 、EOS 300D 的成功，足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素 CMOS 所产生的影像处理时间与能力的缩短；另外，大尺寸全片幅则以 Kodak DCS Pro14n、DCS Pro/n、DCS Pro/c 这一系列的数码机身为号召，CMOS未来跨足高阶的影像市场产品，前景可期。

sunjie718 发表于 2010-8-27 20:19:17

coms的由两种感光器件的工作原理可以看出，CCD的优势在于成像质量好，但是由于制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握，所以导致制造成本居高不下，特别是大型CCD，价格非常高昂。同时，这几年来，CCD从30万像素开始，一直发展到现在的600万，像素的提高已经到了一个极限。

    在相同分辨率下，CMOS价格比CCD便宜，但是CMOS器件产生的图像质量相比CCD来说要低一些。到目前为止，市面上绝大多数的消费级别以及高端数码相机都使用CCD作为感应器；CMOS感应器则作为低端产品应用于一些摄像头上，若有哪家摄像头厂商生产的摄想头使用CCD感应器，厂商一定会不遗余力地以其作为卖点大肆宣传，甚至冠以“数码相机”之名。一时间，是否具有CCD感应器变成了人们判断数码相机档次的标准之一。

    CMOS影像传感器的优点之一是电源消耗量比CCD低，CCD为提供优异的影像品质，付出代价即是较高的电源消耗量，为使电荷传输顺畅，噪声降低，需由高压差改善传输效果。但CMOS影像传感器将每一画素的电荷转换成电压，读取前便将其放大，利用3.3V的电源即可驱动，电源消耗量比CCD低。CMOS影像传感器的另一优点，是与周边电路的整合性高，可将ADC与讯号处理器整合在一起，使体积大幅缩小，例如，CMOS影像传感器只需一组电源，CCD却需三或四组电源，由于ADC与讯号处理器的制程与CCD不同，要缩小CCD套件的体积很困难。但目前CMOS影像传感器首要解决的问题就是降低噪声的产生，未来CMOS影像传感器是否可以改变长久以来被CCD压抑的宿命，往后技术的发展是重要关键。

sunjie718 发表于 2010-8-27 20:43:18

点击此处下载 ourdev_578201.doc(文件大小:1.67M) (原文件名:CCD工作原理.doc)
点击此处下载 ourdev_578202.doc(文件大小:140K) (原文件名:CCD介绍.doc)
点击此处下载 ourdev_578203.doc(文件大小:1.39M) (原文件名:CCD器件介绍.doc)
点击此处下载 ourdev_578204.doc(文件大小:224K) (原文件名:CCD与CMOS的区别.doc)
点击此处下载 ourdev_578205.pdf(文件大小:380K) (原文件名:基于CPLD和VerilogHDL语言的一种线阵CCD驱动时序电路的设计.pdf)
点击此处下载 ourdev_578206.pdf(文件大小:6.54M) (原文件名:基于FPGA的PCI软核模块的研究与实现.pdf)
点击此处下载 ourdev_578207.pdf(文件大小:6.54M) (原文件名:基于FPGA的PCI软核模块的研究与实现.pdf)
点击此处下载 ourdev_578208.pdf(文件大小:1.29M) (原文件名:基于FPGA实现的PCI数据采集卡的研究.pdf)
点击此处下载 ourdev_578209.pdf(文件大小:5.63M) (原文件名:基于线阵CCD像机的车辆检测技术研究.pdf)
点击此处下载 ourdev_578210.doc(文件大小:120K) (原文件名:一种新型线阵CCD驱动电路的设计方法.doc)

coolzc 发表于 2010-8-27 22:55:20

这么多内容 ~ 辛苦

potatoES 发表于 2010-8-27 23:08:18

留脚印

xldpx 发表于 2010-8-27 23:16:48

mark

damoplus 发表于 2010-8-27 23:20:24

留脚印too

skjweoqi 发表于 2010-8-29 20:47:33

不错,顶!

heibaogame 发表于 2010-10-12 18:04:37

MARK

qianhng 发表于 2010-12-1 14:42:20

mark

ssaweee 发表于 2010-12-1 14:54:26

现在大量的单反都是cmos

electron_love 发表于 2010-12-1 22:08:26

coms
便宜 啊

AG17 发表于 2010-12-2 00:18:13

MARK

fy024 发表于 2010-12-2 00:30:16

mark

susuyu 发表于 2010-12-2 09:18:02

mark

netport 发表于 2010-12-2 12:38:57

不是说ccd能把像素做高，cmos不容易做高么？》

netport 发表于 2010-12-2 12:41:19

单反的清晰度要求很高的啊？用cmos做单反？？？是不是有点问题？哪位了解的大虾讲解一下？

ssaweee 发表于 2010-12-2 17:09:34

回复【17楼】netport
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现在的技术早进步了，
以前晶体管是设计在感光层的下面，现在放到上面了，还有很多技术进步
另外ccd是扫描式，拍一帧要逐个像素扫描，而cmos可以由内部电路同时采集每个像素然后再慢慢传出来

ssaweee 发表于 2010-12-10 23:38:57

回复【18楼】ssaweee
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自己说反了
以前晶体管是设计在感光层的上面，现在放到下面了，


另外ccd是扫描式，拍一帧要逐个像素扫描，而cmos可以由内部电路同时采集每个像素然后再慢慢传出来

lixupeng 发表于 2010-12-29 11:50:31

收下！！

fsclub 发表于 2010-12-29 12:43:16

回复【17楼】netport
单反的清晰度要求很高的啊？用cmos做单反？？？是不是有点问题？哪位了解的大虾讲解一下？
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好多单反都是CMOS感光器了。

manymany 发表于 2011-1-11 13:50:02

marl

ninjalp 发表于 2011-1-11 15:36:53

mark~

zengyi703 发表于 2011-1-11 15:46:51

mark

020gzh 发表于 2011-1-11 15:54:37

mark

lingaoxun 发表于 2011-1-21 16:12:37

yanghengxu 发表于 2011-3-11 20:42:59

多谢

onlooker 发表于 2011-3-12 00:10:34

谢谢楼主，辛苦了

dz20062008 发表于 2011-3-12 18:18:19

现在想买一部800万像素好难！想买部好点的ccd普通相机好难！都是千万像素的cmos传感器的！谢谢楼主的资料

Jigsaw 发表于 2011-3-12 22:02:57

留个脚印

ssaweee 发表于 2011-3-12 22:21:57

回复【29楼】dz20062008
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ccd的很多都是科学级的特殊相机。

naini 发表于 2011-3-16 23:35:33

做个标记

sheepyu 发表于 2011-3-17 21:44:53

MARK

TigerRay 发表于 2011-3-17 23:26:56

好,正要用到!

xad74 发表于 2011-3-18 09:52:35

多谢！留个记号

mahong123 发表于 2011-4-27 00:06:11

mark

maxuedong 发表于 2011-5-25 22:49:31

mark

liuyuhui 发表于 2011-6-15 00:40:17

楼主辛苦了

gyzzg2030 发表于 2011-6-15 08:27:19

是的，现在COMS的已大量使用与数码相机和单反机中，一般应用是和CCD的区别已不是太大了

winkle 发表于 2011-9-3 11:25:15

mark

diziaihaozhe 发表于 2011-9-13 22:08:17

好详细啊 顶

fshunj 发表于 2011-9-13 23:08:41

很好的CCD资料啊

jinbangzhou 发表于 2011-9-14 08:45:20

MARK

ITOP 发表于 2011-9-14 08:59:11

CCD好像工业应用比较多！

80162535 发表于 2011-9-14 16:56:37

mark

adan1234567 发表于 2011-11-23 17:07:39

留脚印

aida66 发表于 2011-12-13 15:27:11

顶啊给力。

woshi728138 发表于 2011-12-14 23:19:50

mark

183514354 发表于 2012-2-13 15:29:03

回复【3楼】sunjie718 双簧蛋
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mark

gwdong 发表于 2012-2-14 12:32:39

学习.....

mcu131368 发表于 2012-4-12 16:16:45

谢谢分享，楼主辛苦！！

tianlai8624 发表于 2012-4-12 20:09:26

好东西      很清晰

maloca 发表于 2012-8-5 15:39:15

正好开始学习CCD

黄阿呆 发表于 2013-5-5 23:36:59

顶顶顶顶~~~~~

cumthe 发表于 2013-9-13 16:38:43

谢谢楼主。拿回家好好学习学习

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