ccd传感器和cmos区别

ccd传感器简介

电荷耦合器(qi)(qi)件图像(xiang)传感器(qi)(qi)CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光(guang)度的(de)半导体材料制成，能把(ba)光(guang)线转(zhuan)(zhuan)变成电荷，通过模数(shu)(shu)(shu)转(zhuan)(zhuan)换(huan)器(qi)(qi)芯片转(zhuan)(zhuan)换(huan)成数(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)信号，数(shu)(shu)(shu)字(zi)(zi)信号经过压缩以后由相机(ji)内部(bu)的(de)闪速存储器(qi)(qi)或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把(ba)数(shu)(shu)(shu)据传输给计算机(ji)，并(bing)借助于(yu)计算机(ji)的(de)处理手(shou)段(duan)，根据需要和想(xiang)像(xiang)来修(xiu)改图像(xiang)。

cmos简介

CMOS是(shi)Complementary Metal Oxide Semiconductor（互补金属氧化物半导体）的(de)(de)缩写(xie)。它是(shi)指制造(zao)大(da)规模集(ji)成电(dian)路(lu)芯(xin)片(pian)用的(de)(de)一种技术(shu)或用这种技术(shu)制造(zao)出来(lai)的(de)(de)芯(xin)片(pian)，是(shi)电(dian)脑(nao)主(zhu)板上的(de)(de)一块(kuai)可(ke)读写(xie)的(de)(de)RAM芯(xin)片(pian)。因(yin)为可(ke)读写(xie)的(de)(de)特性(xing)，所以在(zai)电(dian)脑(nao)主(zhu)板上用来(lai)保存(cun)BIOS设置完电(dian)脑(nao)硬件参数(shu)后(hou)的(de)(de)数(shu)据，这个芯(xin)片(pian)仅(jin)仅(jin)是(shi)用来(lai)存(cun)放数(shu)据的(de)(de)。

电(dian)(dian)压控(kong)制(zhi)的(de)一种放大(da)器(qi)件(jian)，是组成(cheng)CMOS数(shu)字(zi)集成(cheng)电(dian)(dian)路的(de)基本单(dan)元。而对BIOS中各项参(can)数的(de)设定要通过专门的(de)程序(xu)。BIOS设置(zhi)程序(xu)一般都(dou)被厂商整合在芯片(pian)中，在开(kai)机时(shi)通过特(te)定的(de)按键就可进入BIOS设置(zhi)程序(xu)，方便地对系统进行设置(zhi)。因此BIOS设置(zhi)有时(shi)也被叫做CMOS设置(zhi)。

CMOS和CCD传感器原理区别

CCD与CMOS传(chuan)感器是(shi)当前(qian)被普(pu)遍采用的(de)两种图像传(chuan)感器，两者都(dou)是(shi)利用感光(guang)(guang)(guang)二极管(photodiode)进行光(guang)(guang)(guang)电(dian)(dian)(dian)转(zhuan)换，将(jiang)图像转(zhuan)换为数(shu)(shu)(shu)字数(shu)(shu)(shu)据(ju)，而其主(zhu)要差异是(shi)数(shu)(shu)(shu)字数(shu)(shu)(shu)据(ju)传(chuan)送的(de)方式不同。 这种转(zhuan)换的(de)原理与 “太阳(yang)能电(dian)(dian)(dian)池(chi)”效应相近(jin)，光(guang)(guang)(guang)线越(yue)(yue)(yue)强、电(dian)(dian)(dian)力(li)越(yue)(yue)(yue)强；反(fan)之(zhi)，光(guang)(guang)(guang)线越(yue)(yue)(yue)弱、电(dian)(dian)(dian)力(li)也(ye)越(yue)(yue)(yue)弱的(de)道理，将(jiang)光(guang)(guang)(guang)影像转(zhuan)换为电(dian)(dian)(dian)子数(shu)(shu)(shu)字信号。

比较CCD和(he)CMOS的结构，ADC的位置和(he)数量是最大(da)的不同。简单的说，CCD每曝光一(yi)次，在快门关闭(bi)后(hou)进(jin)行像(xiang)(xiang)素(su)(su)转移处理，将每一(yi)行中(zhong)每一(yi)个(ge)像(xiang)(xiang)素(su)(su)（pixel）的电荷信号(hao)(hao)(hao)依序传入“缓冲器”中(zhong)，由底端的线(xian)路引导输出(chu)(chu)至CCD旁的放(fang)大(da)器进(jin)行放(fang)大(da)，再串联(lian)ADC输出(chu)(chu)；相对地，CMOS的设计中(zhong)每个(ge)像(xiang)(xiang)素(su)(su)旁就(jiu)直接(jie)连着ADC（放(fang)大(da)兼类比数字(zi)信号(hao)(hao)(hao)转换器），讯号(hao)(hao)(hao)直接(jie)放(fang)大(da)并(bing)转换成数字(zi)信号(hao)(hao)(hao)。

由于构造上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)基(ji)本差异，我们可(ke)以(yi)看出两(liang)者在(zai)(zai)性能上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)表(biao)现之不同。CCD的(de)(de)(de)特色在(zai)(zai)于充分保持信号在(zai)(zai)传(chuan)输时不失真（专(zhuan)属通道设(she)计），透(tou)过每一个像素(su)集(ji)合至单(dan)(dan)一放大(da)器(qi)上(shang)(shang)(shang)再做统一处(chu)理，可(ke)以(yi)保持资料的(de)(de)(de)完整性；CMOS的(de)(de)(de)制程(cheng)较简单(dan)(dan)，没(mei)有专(zhuan)属通道的(de)(de)(de)设(she)计，因此必须(xu)先行放大(da)再整合各(ge)个像素(su)的(de)(de)(de)资料。

CMOS和CCD传感器差异

整体来(lai)说，CCD与CMOS两(liang)种设(she)计的应用，反应在(zai)成(cheng)像(xiang)效(xiao)果(guo)上，形成(cheng)括ISO感光(guang)度、制造成(cheng)本、解析度、噪点与耗电(dian)量等，不同类型的差(cha)异(yi)。

工作原理差异

CCD在工作时，上(shang)百(bai)万(wan)(wan)个(ge)(ge)(ge)像(xiang)素感光后会生(sheng)成上(shang)百(bai)万(wan)(wan)个(ge)(ge)(ge)电(dian)(dian)荷(he)，所有(you)(you)的电(dian)(dian)荷(he)全部经过一(yi)个(ge)(ge)(ge)“放(fang)大(da)器(qi)(qi)”进行电(dian)(dian)压转变，形(xing)成电(dian)(dian)子信号，因(yin)此(ci)，这(zhei)个(ge)(ge)(ge)“放(fang)大(da)器(qi)(qi)”就成为(wei)了一(yi)个(ge)(ge)(ge)制(zhi)约图(tu)像(xiang)处理(li)速度的“瓶颈”，所有(you)(you)电(dian)(dian)荷(he)由单(dan)一(yi)通道输(shu)(shu)出，就像(xiang)千军万(wan)(wan)马从(cong)一(yi)座桥上(shang)通过，当数(shu)(shu)(shu)据量(liang)(liang)(liang)大(da)的时候(hou)就发生(sheng)信号“拥堵”，而百(bai)万(wan)(wan)像(xiang)素高(gao)清(qing)网络(luo)摄像(xiang)机格式却恰恰需要在短(duan)时间内处理(li)大(da)量(liang)(liang)(liang)数(shu)(shu)(shu)据，因(yin)此(ci)，在安防监控产品中使用(yong)单(dan)CCD无法满足高(gao)速读取高(gao)清(qing)数(shu)(shu)(shu)据的需要。而CMOS则不(bu)同，每个(ge)(ge)(ge)像(xiang)素点都有(you)(you)一(yi)个(ge)(ge)(ge)单(dan)独的放(fang)大(da)器(qi)(qi)转换(huan)输(shu)(shu)出，因(yin)此(ci)CMOS没有(you)(you)CCD的“瓶颈”问题，能够在短(duan)时间内处理(li)大(da)量(liang)(liang)(liang)数(shu)(shu)(shu)据，输(shu)(shu)出高(gao)清(qing)影像(xiang)，因(yin)此(ci)也能都满足高(gao)清(qing)网络(luo)摄像(xiang)机的需求。

ISO感光度差异

由于(yu)CMOS每个(ge)像素包(bao)含了放大器(qi)与(yu)A/D转换电路，过多的(de)(de)额外设备(bei)压缩单一像素的(de)(de)感光(guang)区域(yu)的(de)(de)表面积，因此相同(tong)像素下，同(tong)样大小之(zhi)感光(guang)器(qi)尺(chi)寸(cun)，CMOS的(de)(de)感光(guang)度会(hui)低(di)于(yu)CCD。

成本差异

CMOS应用半导(dao)体工业常用的(de)(de) MOS制(zhi)程，可以一(yi)(yi)次整(zheng)合(he)全部周边(bian)设施于单晶片中(zhong)，节省(sheng)加(jia)(jia)工晶片所需负担的(de)(de)成(cheng)本和良(liang)率(lv)的(de)(de)损失(shi)；相对(dui)地CCD采用电荷传(chuan)递的(de)(de)方式输(shu)(shu)出资讯(xun)，必须另(ling)辟(pi)传(chuan)输(shu)(shu)通(tong)道，如果通(tong)道中(zhong)有一(yi)(yi)个像素故障（Fail），就(jiu)会导(dao)致一(yi)(yi)整(zheng)排的(de)(de)讯(xun)号壅塞，无法传(chuan)递，因此CCD的(de)(de)良(liang)率(lv)比CMOS低，加(jia)(jia)上另(ling)辟(pi)传(chuan)输(shu)(shu)通(tong)道和外加(jia)(jia) ADC 等(deng)周边(bian)，CCD的(de)(de)制(zhi)造成(cheng)本相对(dui)高(gao)于CMOS。

解析度差异

在第一点(dian)“感(gan)(gan)(gan)光(guang)度差异”中，由于 CMOS 每(mei)个(ge)像(xiang)素的(de)(de)(de)结构比(bi)CCD复(fu)杂，其感(gan)(gan)(gan)光(guang)开(kai)口(kou)不(bu)及CCD大， 相(xiang)对比(bi)较(jiao)相(xiang)同尺寸(cun)的(de)(de)(de)CCD与CMOS感(gan)(gan)(gan)光(guang)器时，CCD感(gan)(gan)(gan)光(guang)器的(de)(de)(de)解析度通常(chang)会优于CMOS。不(bu)过，如果(guo)跳脱尺寸(cun)限制，目前(qian)业界的(de)(de)(de)CMOS 感(gan)(gan)(gan)光(guang)原件已经(jing)可(ke)达到1400万 像(xiang)素/全片幅的(de)(de)(de)设计，CMOS技术在良率上的(de)(de)(de)优势可(ke)以克服大尺寸(cun)感(gan)(gan)(gan)光(guang)原件制造上的(de)(de)(de)困难，特别(bie)是全片幅24mm-by-36mm 这样的(de)(de)(de)大小。

噪点差异

由于CMOS每个(ge)感光二极(ji)体旁(pang)都搭配一(yi)个(ge)ADC放(fang)大(da)器，如果以百(bai)万像素(su)计(ji)，那么就需要(yao)百(bai)万个(ge)以上的(de)ADC放(fang)大(da)器，虽然是统一(yi)制造下的(de)产品(pin)，但是每个(ge)放(fang)大(da)器或多或少都有些微的(de)差异存在，很难达到放(fang)大(da)同步的(de)效果，对比单一(yi)一(yi)个(ge)放(fang)大(da)器的(de)CCD，CMOS最终计(ji)算出(chu)的(de)噪点就比较多。

耗电量差异

CMOS的(de)影(ying)像(xiang)(xiang)电(dian)(dian)荷驱动(dong)方式(shi)(shi)为(wei)(wei)主动(dong)式(shi)(shi)，感光二极(ji)体所产生(sheng)的(de)电(dian)(dian)荷会直接(jie)由(you)旁边的(de)电(dian)(dian)晶(jing)体做放大(da)输(shu)出；但CCD却(que)(que)为(wei)(wei)被动(dong)式(shi)(shi)， 必须外加电(dian)(dian)压让每个像(xiang)(xiang)素中的(de)电(dian)(dian)荷移动(dong)至传输(shu)通(tong)(tong)道。而这外加电(dian)(dian)压通(tong)(tong)常需(xu)要(yao)12伏特（V）以(yi)上(shang)的(de)水平，因(yin)此(ci)CCD还必须要(yao)有(you)更(geng)精密的(de)电(dian)(dian)源线(xian)路(lu)(lu)设(she)计和耐压强度，高驱动(dong)电(dian)(dian)压使(shi)CCD的(de)电(dian)(dian)量大(da)约是CMOS的(de)3到10倍(bei)。CCD碍于原(yuan)理特性，无法与时序电(dian)(dian)路(lu)(lu)、控制电(dian)(dian)路(lu)(lu)、模拟(ni)数字转换等相关(guan)芯(xin)片电(dian)(dian)路(lu)(lu)一(yi)同整合封装，而CMOS却(que)(que)可以(yi)，因(yin)此(ci)在功能体积(ji)上(shang)CMOS能比CCD更(geng)小。CMOS光电(dian)(dian)传感器在节能方面具有(you)很大(da)优(you)势，使(shi)得(de)摄(she)像(xiang)(xiang)机的(de)体积(ji)也就做得(de)更(geng)小。

CMOS和CCD传感器的应用

CCD在影像(xiang)品质等各(ge)方面均优于CMOS，但不(bu)可否认(ren)的(de)CMOS具有(you)低成本、低耗电以及高整合度的(de)特性(xing)。由于数码影像(xiang)的(de)需(xu)求热烈，CMOS的(de)低成本和稳定供货，成为厂商的(de)最爱，也因(yin)此其制造技术(shu)(shu)不(bu)断地改良(liang)更新，使得 CCD 与 CMOS 两者的(de)差异逐渐缩小 。从(cong)技术(shu)(shu)发(fa)展(zhan)的(de)角度来看：CMOS的(de)发(fa)展(zhan)空间要大(da)得多，CCD则受到制造工艺的(de)局限，发(fa)展(zhan)空间有(you)限。

CCD与CMOS图像传感器的六大硬件技术指标

像素：
传(chuan)感(gan)器上有(you)许多(duo)感(gan)光(guang)单元，它们可以将光(guang)线(xian)转换成电荷，从而(er)形(xing)成对应(ying)于景物(wu)的电子图(tu)像(xiang)。而(er)在传(chuan)感(gan)器中，每一个(ge)感(gan)光(guang)单元对应(ying)一个(ge)像(xiang)素(su)(su)（Pixels），像(xiang)素(su)(su)越多(duo)，代(dai)表着它能(neng)够感(gan)测到(dao)更多(duo)的物(wu)体细节，从而(er)图(tu)像(xiang)就(jiu)越清晰，像(xiang)素(su)(su)越高，意味着成像(xiang)效果(guo)越清晰。

靶面尺寸：
图像(xiang)传(chuan)感(gan)器感(gan)光(guang)部分的大(da)小(xiao)，一(yi)般用英寸(cun)来(lai)表示。和电视机(ji)一(yi)样，通(tong)常(chang)这(zhei)个(ge)数据指的是这(zhei)个(ge)图像(xiang)传(chuan)感(gan)器的对角(jiao)线长度，如 常(chang)见的有1/3英寸(cun)，靶面越大(da)，意味着通(tong)光(guang)量(liang)越好，而靶面越小(xiao)则比较(jiao)容(rong)易获得更大(da)的景深。
比如(ru)1/2英(ying)寸可以有比较大的(de)(de)(de)通光(guang)量，而1/4英(ying)寸可以比较容易(yi)获得较大的(de)(de)(de)景深。”关联一下我们中维世纪的(de)(de)(de)产品：100W产品是1/4英(ying)寸，130W是1/3英(ying)寸，200W是1/2.7英(ying)寸，大家(jia)从(cong)画面(mian)上(shang)就能(neng)感知(zhi)到(dao)上(shang)面(mian)提到(dao)的(de)(de)(de)靶面(mian)尺(chi)寸的(de)(de)(de)不同带来的(de)(de)(de)图(tu)像画质的(de)(de)(de)变化。

感光度：
即是(shi)通过CCD或CMOS以及相(xiang)关的(de)(de)电(dian)子线(xian)路感(gan)应入射光(guang)线(xian)的(de)(de)强(qiang)弱。感(gan)光(guang)度(du)越(yue)高，感(gan)光(guang)面对光(guang)的(de)(de)敏感(gan)度(du)就(jiu)越(yue)强(qiang)，快(kuai)门速度(du)就(jiu)越(yue)高，这在拍摄运动车(che)辆，夜(ye)间监控的(de)(de)时候尤其(qi)显得重要。
这就是(shi)(shi)解(jie)释了(le)为什么不同的摄像(xiang)机夜视(shi)会有很大差别，感光度(du)的单位(wei)是(shi)(shi)V/LUX-SEC，V（伏）就是(shi)(shi)我们通(tong)常(chang)说的电压的单位(wei)，LUX-SEC：是(shi)(shi)光强弱的单位(wei)，这个比值越(yue)大，夜视(shi)效果越(yue)好(hao)。

电子快门：
是(shi)(shi)比照照相(xiang)机的机械快门功能提出的一个术(shu)语。其控制图(tu)像传感(gan)器的感(gan)光时间，由于图(tu)像传感(gan)器的感(gan)光值就是(shi)(shi)信(xin)号电(dian)荷的积累，感(gan)光越长，信(xin)号电(dian)荷积累时间也越长，输出信(xin)号电(dian)流的幅(fu)值也越大。电(dian)子快门越快，感(gan)光度越低，适合在强光下拍摄。

帧率：
既(ji)指单位(wei)时间所记录或者播(bo)放(fang)的(de)图片(pian)的(de)数量。连(lian)续播(bo)放(fang)一系列图片(pian)就会产生动画效果，根据人类的(de)视觉(jue)系统，当图片(pian)的(de)播(bo)放(fang)速(su)度大于15幅/秒（即15帧(zhen)）的(de)时候， 人眼就基本看不(bu)出来图片(pian)的(de)跳跃(yue)；在达到24幅/s～30幅/s（即24帧(zhen)到30帧(zhen)）之(zhi)间时就已经基本觉(jue)察不(bu)到闪烁现象(xiang)了。
每(mei)秒的(de)帧(zhen)(zhen)数（fps）或者说帧(zhen)(zhen)率表示(shi)图形(xing)传感器在(zai)处(chu)理场时每(mei)秒钟能够更(geng)新的(de)次数。高的(de)帧(zhen)(zhen)率可以(yi)得到(dao)更(geng)流(liu)畅(chang)、更(geng)逼(bi)真的(de)视(shi)觉体验。

信噪比：
是信号电压对(dui)于噪声电压的比值，信噪比的单位用(yong)dB来表示。一般(ban)摄像(xiang)机给(ji)出的信噪比值均是AGC（自动增益控制(zhi)）关(guan)闭(bi)时的值，因为(wei)当AGC接(jie)通时，会对(dui)小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高。
信噪(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)的(de)典(dian)型值为(wei)45～55dB，若为(wei)50dB，则(ze)图(tu)像有(you)少(shao)(shao)量(liang)(liang)噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)，但图(tu)像质量(liang)(liang)良(liang)好(hao)(hao)；若为(wei)60dB，则(ze)图(tu)像质量(liang)(liang)优良(liang)，不出现噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)，信噪(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)越大说明对(dui)噪(zao)(zao)(zao)(zao)声(sheng)的(de)控制越好(hao)(hao)。这个参数关系的(de)图(tu)像中(zhong)噪(zao)(zao)(zao)(zao)点(dian)(dian)的(de)数量(liang)(liang)，信噪(zao)(zao)(zao)(zao)比(bi)越高(gao)，给人感觉画面越干净(jing)，夜(ye)视(shi)的(de)画面中(zhong)点(dian)(dian)状(zhuang)的(de)噪(zao)(zao)(zao)(zao)点(dian)(dian)就越少(shao)(shao)。

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