Answers:
两种技术具有相同的目的:对每个像素进行采样和记录多少光。他们只是为实现该目标而不同地工作。CCD上的像素不包含有源电路,只有一个小的“电容箱”,它会被动存储电荷,直到可以将其移动到下一个箱中,最后离开传感器,然后由电路读取。CMOS传感器基本上是大型集成电路上的传感器,它包括一个小的有源电路,每个像素内均包含晶体管,因此每个像素都能够主动测量和维持撞击到其上的电荷,而不仅仅是被动地保持电荷直到转移阅读。
两者都有优点和缺点-一些最重要的方面涉及视频模式(或实时取景模式)。
垂直条纹
在实时取景或视频模式下,CCD传感器表现出垂直条纹,在该条纹中,框架中的亮点,即使在边缘,也可以从框架的顶部到底部创建垂直的亮线。这是由于单个像素的电流“溢出”并在整行中泄漏引起的。请注意,使用CCD传感器的专业摄像机(花费数千美元)具有将其最小化的电路。同样,当用于静止图像(即不在实时取景/视频模式下)时,CCD可以在不易出现垂直条纹的不同模式下运行。
CMOS传感器根本不会出现条纹,因为每个像素都有自己的与其他像素隔离的电路。
卷帘
CMOS传感器在实时取景或视频模式下,或者在不使用物理机械快门的任何时候都具有滚动快门效果。而不是一次捕获整个帧,而是从帧的每一行中依次读取信息。相机之间的时间有所不同,但是对于完整的传感器读数(在全分辨率下),典型的持续时间为1/30秒或1/60秒。当使用电子快门(用于完全静音操作)时,当手持或移动照相机时,这会在录制的视频中产生类似果冻般的摆动效果。
专门设计用于允许高帧率视频捕获(例如120fps或更高)的CMOS传感器将显示较少的滚动快门效果。此外,以低于全分辨率的分辨率运行传感器(例如,在传感器上记录1080p而不是4K)可以将传感器切换到更快的读出模式,因此滚动快门效果较小。
CCD不会受到卷帘快门的影响。
噪音/质量一般
虽然CMOS在质量上曾经要取舍,但现在可以忽略不计,甚至可能已经逆转了。当然,对于大型传感器(DX,4/3,FF),除了传感器设计的个体差异外,没有任何实际差异。CMOS技术发展迅速,图像质量不断提高,尤其是在小型传感器(例如智能手机中使用的传感器)中。
对于小型传感器(例如,紧凑型相机和智能手机中的传感器)来说,CMOS传感器的灵敏度较差,这是由于像素相对于其上的电路尺寸而言很小。但是,对制造工艺的改进以及称为“背面照明”(BSI)的新技术已经解决了这一问题。
如今,专业静态相机越来越多地使用CMOS传感器,并且您在其中找到的CMOS传感器的性能至少与CCD表亲相同。碰巧的是,CMOS技术目前正在快速发展,而当今许多最好的传感器都是CMOS。除非拍摄视频,否则没有理由根据相机是CCD还是CMOS传感器来选择相机。
CCD可以具有“电子快门”;在机械快门关闭之前,可以通过电子方式“关闭”它们。
使用此功能,可以实现更高的闪光灯同步速度。例如,尼康D70s及其电子快门的CCD可以1 / 500s同步。
CMOS传感器通常无法做到这一点,因此仅限于机械快门可以关闭的速度。例如,尼康D90的最大闪光同步速度为1 / 250s。
两种系统的工作原理相同。
光使硅中的电子“四处晃动”,而硅的蚀刻方式则使这些电子向同一方向移动。此过程与太阳能电池板中的过程相同。
当从传感器“读取”图像时,每个像素都有一个使用模拟>数字(AD)转换器测量的电荷(这发生的方式在两者之间是不同的),并且这些值代表构成图像的光水平。
分离CCD和CMOS的是材料和结构不同。这对它们在摄影中的实际使用方式具有连锁效应。CMOS传感器几乎可以在任何需要CCD的量产芯片上进行烘焙,而CCD需要定制的VLSI工艺,该工艺只能制造CCD芯片。
两种系统都有其特质,使它们在纸上更具优势。除了某些特定的任务(例如,航空摄影),很难说当前任何一个实际上都比另一个更好。CMOS传感器更便宜/更容易生产,更容易从芯片制造的其他进步中受益,允许并行发生读数并使用较少的功率。CCD将更多的区域留给光敏石使用,并具有更好的噪声特性,但必须逐行读取,这会减慢处理速度。当前,芯片的进步意味着CMOS在当今的照相技术中具有优势,并且暂时可能如此。