CCD的原理解析

說到CCD的尺寸，其實(shí)是說感光器件的面積大小，這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積大小，CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。CCD/CMOS是數(shù)碼相機(jī)用來感光成像的部件，相當(dāng)于光學(xué)傳統(tǒng)相機(jī)中的膠卷。

CCD上感光組件的表面具有儲存電荷的能力，并以矩陣的方式排列。當(dāng)其表面感受到光線時(shí)，會將電荷反應(yīng)在組件上，整個(gè)CCD上的所有感光組件所產(chǎn)生的信號，就構(gòu)成了一個(gè)完整的畫面。

如果分解CCD，你會發(fā)現(xiàn)CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層是“微型鏡頭”，第二層是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。

第一層“微型鏡頭”

我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。

第二層是“分色濾色片”

CCD的第二層是“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先，我們先了解一下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所有人類眼鏡可以識別的顏色，都可以通過紅、綠和藍(lán)來組成，而RGB三個(gè)字母分別就是Red, Green和Blue，這說明RGB分色法是通過這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說CMYK，這是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅 (M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。

原色CCD的優(yōu)勢在于畫質(zhì)銳利，色彩真實(shí)，但缺點(diǎn)則是噪聲問題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī)，在ISO感光度上多半不會超過 400。相對的，補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細(xì)，但卻犧牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上

第三層：感光層

CCD的第三層是“感光片”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理芯片，將影像還原。

傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm，35mm為對角長度，35mm膠卷的感光面積為36 x 24mm。換算到數(shù)碼相機(jī)，對角長度約接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機(jī)中，很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面積達(dá)到23.7 x 15.6，比起消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為36 x 24mm，達(dá)到了35mm的面積，所以成像也相對較好。

現(xiàn)在市面上的消費(fèi)級數(shù)碼相機(jī)主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四種。CCD/CMOS尺寸越大，感光面積越大，成像效果越好。1/1.8英寸的300萬像素相機(jī)效果通常好于1/2.7英寸的400萬像素相機(jī)(后者的感光面積只有前者的55%)。而相同尺寸的CCD /CMOS像素增加固然是件好事，但這也會導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小，有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同時(shí)想維持現(xiàn)有的圖像質(zhì)量，就必須在至少維持單個(gè)像素面積不減小的基礎(chǔ)上增大CCD/CMOS的總面積。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比較困難，成本也非常高。因此，CCD/CMOS尺寸較大的數(shù)碼相機(jī)，價(jià)格也較高。感光器件的大小直接影響數(shù)碼相機(jī)的體積重量。超薄、超輕的數(shù)碼相機(jī)一般CCD/CMOS尺寸也小，而越專業(yè)的數(shù)碼相機(jī)，CCD/CMOS尺寸也越大。