CCD尺寸于照片质量的关系:
说到CCD的尺寸,其实是说感光器件的面积大小(这里就包括了CCD和CMOS)。感光器件的面积大小,CCD/CMOS面积越大,捕获的光子越多,感光性能越好,信噪比越低。CCD/CMOS是数码相机用来感光成像的部件,相当于光学传统相机中的胶卷。
CCD的物理结构:
如果分解CCD,你会发现CCD的结构为三层,{dy}层是“微型镜头”,第二层是“分色滤色片”以及第三层“感光层”。
{dy}层“微型镜头”:我们知道,数码相机成像的关键是在于其感光层,为了扩展CCD的采光率,必须扩展单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定,而改由微型镜片的表面积来决定。
第二层是“分色滤色片”:CCD的第二层是“分色滤色片”,目前有两种分色方式,一是RGB原色分色法,另一个则是CMYK补色分色法这两种方法各有优缺点。首先,我们先了解一下两种分色法的概念,RGB即三原色分色法,几乎所有人类眼镜可以识别的颜色,都可以通过红、绿和蓝来组成,而RGB三个字母分别就是Red, Green和Blue,这说明RGB分色法是通过这三个通道的颜色调节而成。再说CMYK,这是由四个通道的颜色配合而成,他们分别是青(C)、洋红(M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中,CMYK更为适用,但其调节出来的颜色不及RGB的多。原色CCD的优势在于画质锐利,色彩真实,但缺点则是噪声问题。因此,大家可以注意,一般采用原色CCD的数码相机,在ISO感光度上多半不会超过400。相对的,补色CCD多了一个Y黄色滤色器,在色彩的分辨上比较仔细,但却牺牲了部分影像的分辨率,而在ISO值上,补色CCD可以容忍较高的感光度,一般都可设定在800以上
第三层:感光层CCD的第三层是“感光片”,这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号,并将信号传送到影像处理芯片,将影像还原。
数码单反相机曝光的整个流程:
1.机械快门打开,CCD曝光
2.在CCD内部光信号转为电信号
3.快门关闭,阻塞光线。
4.电量传送到CCD输出口转化为信号。
5.信号被数字化,数字资料输入内存。
6.图像资料被进行处理,显示在LCD或电脑上。
CCD成像的奥秘
CCD简介:
CCD是60年代末期由贝尔试验室发明,它的中文名字叫电荷耦合器,是一种特殊的半导体材料,它是由大量独立的光敏元件组成,这些光敏元件通常是按矩阵排列的。开始作为一种新型的PC存储电路,很快CCD具有许多其他潜在的应用,包括信号和图像(硅的光敏性)处理。大部分数码相机使用的感光元件是CCD(Chagre Couled Device)。
CCD成像原理:
简单的说,光线透过镜头照射到CCD上,并被转换成电荷,每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度。当你按动快门,CCD将各个元件的信息传送到模/数转换器上,模拟电信号经过模/数转换器处理后变成数字信号,数字信号以一定格式压缩后存入缓存内,此时一张数码照片诞生了。然后图像数据根据不同的需要以数字信号和视频信号的方式输出。
比较专业的说法是CCD成像是根据物体的光电效应,当光照射在某种光电导材料的PN结上时,若光能大于禁带宽度,价带中的电子迁到导带产生电子-空穴对,电子-空穴对在PN结内部电场的作用下,电子向N侧迁移,而空穴则向P侧迁移。而且光强越大,光电导材料内激发的光电子数目就越多。
CCD成像过程可分为下列四步:
(1)产生电子
CCD器件内有许多线形排列的微小MOS(Metal Oxide Silicon:金属氧化硅)光电导元件。物体通过CCD相机时,众多的MOS光电导元件产生光电效应,将物体的反射光线按亮度强弱转变成相应数目的电子。光的强度越大,MOS元件上产生的电子数目就越多。
(2)积累电子
当光信号变成电子数量信号后,线形排列在CCD器件内的每一个MOS光电导元件(象素),开始收集移动到MOS金属电极(门极)上的电子数量。同样,光强越大,门极上堆积的电子数目越多。
(3)传送电荷
在某一个时钟周期内,CCD器件将门极上收集到的电子量送到一个读出寄存器,在该寄存器里,CCD器件根据每一个门极(象素)对应的节点位置将电子数量转换为mV级电压信号。
(4)放大、编码、成像
经过转换后的mV级电压信号经过放大电路放大后变为对应的0~10V电压信号。(而每个彩色摄像机则有三组CCD器件,通过三条通道输出代表三基色的0~10V模拟信号。然后,将这些信号经过A/D转换后(对于彩色摄像机而言,A/D转换位为8位:即0~255表示该摄像机能识别1678万种颜色;A/D转换位为12位:即0~4095表示该摄像机能识别约679亿种颜色)送到计算机中进行编码成像处理。)