CCD介紹

　　CCD是由為數(shù)眾多的微小光電二極管及譯碼尋址電路構(gòu)成的固態(tài)電子感光成像部件。光電二極管的排列方式有兩種。一種是平面陣列，多個(gè)光電二極管排列成一個(gè)平面，同時(shí)感受光信號(hào)(色彩、強(qiáng)度等)，工作原理與傳統(tǒng)的膠卷相似，這種方式感光速度快，但造價(jià)高。另一種是條狀陣列，多個(gè)光電二極管排列成一條直線，逐行進(jìn)行感光成像，并逐行把光信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)碼相機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)中，工作原理與掃描儀相似。這種方式感光時(shí)間長(zhǎng)，但工藝簡(jiǎn)單，成像質(zhì)量較高。

CMOS介紹

　　CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），它的中文名稱是“互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體”。主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電）和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。同樣，CMOS的尺寸大小影響感光性能的效果，面積越大感光性能越好。CMOS的缺點(diǎn)就是太容易出現(xiàn)雜點(diǎn), 這主要是因?yàn)樵缙诘脑O(shè)計(jì)使CMOS在處理快速變化的影像時(shí)，由于電流變化過于頻繁而會(huì)產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象。不過現(xiàn)在量產(chǎn)的高檔CMOS已經(jīng)基本消除了此類問題。

對(duì)比：

　整體來說，CCD 與 CMOS兩種設(shè)計(jì)的應(yīng)用，反應(yīng)在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪點(diǎn)與耗電量等，不同類型的差異：

　　ISO 感光度差異：由于 CMOS 每個(gè)像素包含了放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路，過多的額外設(shè)備壓縮單一像素的感光區(qū)域的表面積，因此 相同像素下，同樣大小之感光器尺寸，CMOS的感光度會(huì)低于CCD。

　　成本差異：CMOS 應(yīng)用半導(dǎo)體工業(yè)常用的 MOS制程，可以一次整合全部周邊設(shè)施于單晶片中，節(jié)省加工晶片所需負(fù)擔(dān)的成本 和良率的損失；相對(duì)地 CCD 采用電荷傳遞的方式輸出資訊，必須另辟傳輸通道，如果通道中有一個(gè)像素故障（Fail），就會(huì)導(dǎo)致一整排的 訊號(hào)壅塞，無法傳遞，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟傳輸通道和外加 ADC 等周邊，CCD的制造成本相對(duì)高于CMOS。

　　解析度差異：在第一點(diǎn)“感光度差異”中，由于 CCMOS 每個(gè)像素的結(jié)構(gòu)比 CCD 復(fù)雜，其感光開口不及CCD大， 相對(duì)比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時(shí)，CCD感光器的解析度通常會(huì)優(yōu)于CMOS。不過，如果跳脫尺寸限制，目前業(yè)界的CMOS 感光原件已經(jīng)可達(dá)到1400萬 像素 / 全片幅的設(shè)計(jì)，CMOS 技術(shù)在量率上的優(yōu)勢(shì)可以克服大尺寸感光原件制造上的困難，特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。

　　噪點(diǎn)差異：由于CMOS每個(gè)感光二極體旁都搭配一個(gè) ADC 放大器，如果以百萬像素計(jì)，那么就需要百萬個(gè)以上的 ADC 放大器，雖然是統(tǒng)一制造下的產(chǎn)品，但是每個(gè)放大器或多或少都有些微的差異存在，很難達(dá)到放大同步的效果，對(duì)比單一個(gè)放大器的CCD，CMOS最終計(jì)算出的噪點(diǎn)就比較多。

　　耗電量差異：CMOS的影像電荷驅(qū)動(dòng)方式為主動(dòng)式，感光二極體所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由旁邊的電晶體做放大輸出；但CCD卻為被動(dòng)式， 必須外加電壓讓每個(gè)像素中的電荷移動(dòng)至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD還必須要有更精密的電源線路設(shè)計(jì)和耐壓強(qiáng)度，高驅(qū)動(dòng)電壓使 CCD 的電量遠(yuǎn)高于CMOS。

　CMOS與CCD的爭(zhēng)論由來已久，其感光器是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。目前數(shù)碼相機(jī)的感應(yīng)器只有CCD感應(yīng)器和CMOS感應(yīng)器。到目前為止，市面上絕大多數(shù)的消費(fèi)級(jí)別以及高端數(shù)碼相機(jī)都使用CCD作為感應(yīng)器；CMOS感應(yīng)器則作為低端產(chǎn)品應(yīng)用于一些攝想頭和簡(jiǎn)易電腦相機(jī)上，若有哪家攝像頭廠商生產(chǎn)的攝想頭使用CCD感應(yīng)器，廠商一定會(huì)不遺余力地以其作為賣點(diǎn)大肆宣傳，甚至冠以“數(shù)碼相機(jī)”之名。一時(shí)間，是否具有CCD感應(yīng)器變成了人們判斷數(shù)碼相機(jī)檔次的標(biāo)準(zhǔn)之一。來看看這兩種感光器的原理：CCD（Charge Coupled Device ，感光耦合組件），是一種可以記錄光線變化的半導(dǎo)體組件。由許多感光單位組成，通常以百萬像素為單位。當(dāng)CCD表面受到光線照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì)將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號(hào)加在一起，就構(gòu)成了一幅完整的畫面。CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體）和CCD一樣同為在數(shù)字相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶 – 電） 和 P（帶 + 電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。

盡管CCD在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS，但不可否認(rèn)的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。由于數(shù)碼影像的需求熱烈，CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨，成為廠商的最愛，也因此其制造技術(shù)不斷地改良更新，使得CCD與CMOS兩者的差異逐漸縮小。新一代的CCD朝向耗電量減少作為改進(jìn)目標(biāo)，以期進(jìn)入照相手機(jī)的行動(dòng)通訊市場(chǎng)；CMOS系列，則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理晶片統(tǒng)合，藉由后續(xù)的影像處理修正噪點(diǎn)以及畫質(zhì)表現(xiàn)，目前的情況是，許多低檔入門型的數(shù)碼相機(jī)使用廉價(jià)的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、高級(jí)型及專業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用不同檔次的CCD，個(gè)別專業(yè)型或準(zhǔn)專業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用高級(jí)的CMOS芯片。代表成像技術(shù)X3芯片實(shí)際也是一種CMOS芯片。CCD可以說是近幾年來壟斷了整個(gè)消費(fèi)DC市場(chǎng)，不過也正因?yàn)镃CD天生的限制，使得DC很難實(shí)現(xiàn)全像素高速連拍和1080p攝錄；CMOS技術(shù)這幾年得到長(zhǎng)足的發(fā)展，畫質(zhì)和控噪得到大幅提升，同時(shí)也具備了高速連拍的能力，而隨著尼康、索尼開始在單反上使用CMOS，也說明了CMOS的技術(shù)正在得到認(rèn)可。

　說到底CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數(shù)碼相機(jī)中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。