数码摄影入门系列(五)谈谈数码相机的CCD

互联网 | 编辑: 2005-05-21 00:00:00转载 一键看全文

谈谈数码相机的CCD [2]


原色CCD和补色CCD:

实际上CCD本身是不能分辨颜色的,所以,在实际应用时需要使用色彩滤镜,一般地就是在CCD器件的滤镜层涂上不同的颜色。滤镜上不同的色块按G-R-G-B(绿-红-绿-蓝)的顺序象马赛克一样排列,使每一片“马赛克”下的像素感应不同的颜色。例如,在一个130万像素的CCD上,有325000个像素感应红色,325000个像素感应蓝色,650000个像素感应绿色。在一个使用这种CCD的分辨率为1280x1024的数码相机中,有640x512个红色像素、640x512个蓝色像素和640x1024个绿色像素,绿色像素多一点,是因为人类眼睛对绿色的敏感性和对其它颜色不一样。最后在记录图像时,每个像素的真实色彩就是它与周围像素象混合的平均值。目前大多数数码相机都是采用这种CCD。


而补色CCD使用了另一种排列方式的滤镜,它的颜色是直接涂在CCD表面的,其色彩是按C-Y-G-M(青-黄-绿-洋红)的顺序排列的,每个像素的最终颜色也是取其与周围像素的平均值,但这种算法更为复杂一些。在一个分辨率为1280x1024的使用这种CCD的数码相机中,有640 x 512个青色像素,640x512个黄色像素640x512个绿色像素以及640x512个洋红色像素。佳能的早期数码相机,比如PowerShot Pro70、PowerShot A50就是采用了这种CCD。



超级CCD:

富士的“超级CCD”技术发展于1999年,八角形的光电二极管和蜂窝状的像素排列大大改善了每个像素单元中的光电二极管的空间有效性。这对于同样数量像素的传统CCD而言,它有更高的灵敏度、更高的信噪比和更广泛的动态范围。


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。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”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。“超级CCD”发展到了第四代,技术已经比较成熟,但目前为止仅有富士一家相机厂商采用。

本文来自:www.fengniao.com

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