数码常识ccd的原理

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1、数码常识:CCD 的原理 说到 CCD 的尺寸，其实是说感光器件的面积大小，这里就包括了 CCD 和 CMOS。感光器 件的面积大小，CCD/CMOS 面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。 CCD/CMOS 是数码相机用来感光成像的部件，相当于光学传统相机中的胶卷。CCD 上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光 线时，会将电荷反应在组件上，整个 CCD 上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一 个完整的画面。如果分解 CCD，你会发现 CCD 的结构为三层，第一层是“微型镜头”，第二层是“分色滤 色片”以及第三层“感光层”。第一层“微型镜头”我

2、们知道，数码相机成像的关键是在于其感光层，为了扩展 CCD 的采光率，必须扩展 单一像素的受光面积。但是提高采光率的办法也容易使画质下降。这一层“微型镜头”就等 于在感光层前面加上一副眼镜。因此感光面积不再因为传感器的开口面积而决定，而改由 微型镜片的表面积来决定。第二层是“分色滤色片”CCD 的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是 RGB 原色分色法，另一个 则是 CMYK 补色分色法这两种方法各有优缺点。首先，我们先了解一下两种分色法的概念， RGB 即三原色分色法，几乎所有人类眼镜可以识别的颜色，都可以通过红、绿和蓝来组成， 而 RGB 三个字母分别就是 Red, Green

3、 和 Blue，这说明 RGB 分色法是通过这三个通道的颜 色调节而成。再说 CMYK，这是由四个通道的颜色配合而成，他们分别是青（C） 、洋红 (M)、黄(Y)、黑(K)。在印刷业中，CMYK 更为适用，但其调节出来的颜色不及 RGB 的多。原色 CCD 的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。因此，大家可以注 意，一般采用原色 CCD 的数码相机，在 ISO 感光度上多半不会超过 400。相对的，补色 CCD 多了一个 Y 黄色滤色器，在色彩的分辨上比较仔细，但却牺牲了部分影像的分辨率， 而在 ISO 值上，补色 CCD 可以容忍较高的感光度，一般都可设定在 800 以上第三层：

4、感光层CCD 的第三层是“感光片”，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将 信号传送到影像处理芯片，将影像还原。传统的照相机胶卷尺寸为 35mm，35mm 为对角长度，35mm 胶卷的感光面积为 36 x 24mm。换算到数码相机，对角长度约接近 35mm 的，CCD/CMOS 尺寸越大。在单反数码 相机中，很多都拥有接近 35mm 的 CCD/CMOS 尺寸，例如尼康德 D100，CCD/CMOS 尺 寸面积达到 23.7 x 15.6，比起消费级数码相机要大很多，而佳能的 EOS-1Ds 的 CMOS 尺寸 为 36 x 24mm，达到了 35mm 的面积，所以成像也相对较好

5、。现在市面上的消费级数码相机主要有 2/3 英寸、1/1.8 英寸、1/2.7 英寸、1/3.2 英寸四种。 CCD/CMOS 尺寸越大，感光面积越大，成像效果越好。1/1.8 英寸的 300 万像素相机效果 通常好于 1/2.7 英寸的 400 万像素相机(后者的感光面积只有前者的 55%)。而相同尺寸的 CCD/CMOS 像素增加固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足 的可能。但如果在增加 CCD/CMOS 像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维 持单个像素面积不减小的基础上增大 CCD/CMOS 的总面积。目前更大尺寸 CCD/CMOS 加 工制造比较困难，

6、成本也非常高。因此，CCD/CMOS 尺寸较大的数码相机，价格也较高。 感光器件的大小直接影响数码相机的体积重量。超薄、超轻的数码相机一般 CCD/CMOS 尺寸也小，而越专业的数码相机，CCD/CMOS 尺寸也越大。这个话题在许多杂志许多报纸即使这个论坛也是谈论过很多很多次了的玩意，本来没多少 说头，光学规律、成本控制、售出价格等等因素制约，实际上依然遵循“一分钱一分货”的 经济规则，罕有例外，厂家是不可能制造出价廉质优人人都能买得起的产品的，否则它就 无法生存，其实也无法做到。知道的就知道了，不知道的也就不知道了，但是其中不乏一 些喜欢打转的言论。变焦镜头的出现，改变了许多人的摄影习惯，也

7、使摄影更为便利和快捷，变焦镜头的主要 优点有：1、多个焦段集于一身的轻便：比如一个 CANON EF 16-35/2.8L 的重量有 600g，而 EF 20/2.8、24/2.8、28/2.8 三个镜头的重量就分别为 405g、270、185，总计 905g； 2、构图方便：这个用细说吗？好象罗列不出来了。如果罗列出定焦的优点和缺点，那么定焦的优点就是变焦的缺点，定焦的缺点就是变焦的 优点。其实，变焦镜头 vs 定焦镜头的争论中，最为根本的是光学素质的争执，争执的依据就是 MTF 曲线，不少变焦镜头的 MTF 曲线都挺高的，于是乎可以得出结论：某些变焦镜头的 光学素质可以媲美定焦镜头。凡事都

8、有例外，少数个别变焦镜头在 MTF 曲线上表现出来是很优异，但是 MTF 不代表光 学素质的全部。咱们来回顾一下光学系统的五大像差：1、球面像差：这个通常表现在广角/超广角镜头中，可以通过采用非球面镜片来大部分消 除； 2、彗形像差：这个收缩光圈可以部分弥补； 3、像散：通常出现在长焦镜头中，这个可以通过使用萤石、ED、APO、异常色散、LD 等镜片来部分弥补； 4、像场弯曲：只能收缩光圈来弥补； 5、畸变：呵呵！这个就没办法喽！除非原来的镜头就做得很大很大，只使用中间的一小块 参与成像。评价镜头光学素质的直观指标有：A、解像力：表现细节的能力； B、色彩还原：再现真实的能力； C、眩光控制：

9、对杂光的处理能力。在变焦/定焦镜头中，在设计上对像差的解决方案是相同的，在像差 1、2、3 中，变焦和定 焦都是可以做到的。但是，如果在同样的光圈下拍摄，变焦镜头的死穴就出现了：像场弯曲和畸变都不是定焦 镜头的对手！当然，在多数情况下，肉眼看不出差别。比如，不在拍摄微距的时候，像场弯曲的表现不 是很强烈，但是现在许多变焦镜头 NB 啊！最近对焦距离可以达到 0.38m，比如 TAMRON 28-300XR，这镜头在 300mm 端，同样也可以在 0.49m 对焦，可以拍摄微距。这个时候， 像场弯曲就表现出来了。畸变控制依然如此。定焦镜头要控制得更好些，就是畸变不那么明显。在评价镜头的直观指标中

10、，一些变焦镜头的解像力可以与定焦镜头有一比，色彩还原呢？ 与镜头的镀膜有比较大的关系，所以要做到媲美定焦镜头也容易。但是眩光控制呢？由于变焦镜头的镜片数多，很难与镜片数少的定焦镜头相抗衡了。如此看来，变焦镜头的弱点在于：像场弯曲、畸变和眩光控制。所以要想容易地说出：变 焦可以媲美定焦。恐怕还需时日，不容易啊！其实，变焦镜头的最大死穴在于：最大光圈。现在变焦镜头最大光圈只有 f/2.8，能扩展到 的最长焦距只到 300，比如 SIGMA 的 120-300/2.8。但是对于定焦而言，大于 f/2.8 的比比 皆是。有一种打转理论在支持着变焦镜头优于定焦镜头的观点：理论测试的结果在实际拍摄中很 难达到，所以定焦镜头的优势未必能够充分发挥，其最后等同于变焦镜头。这种理论忒没道理，假如定焦的是 98 分，变焦是 95 分，如果在实际拍摄中，定焦只发挥 了 50%的优势，那么对于同一个使用者而言，他用变焦同样也只能发挥 50%，定焦依然优 于变焦。不是吗？当然也有人说：变焦已经满足了俺的要求。这样的话就不要出现在变焦 vs 定焦的争执中，自己不求解放别人也无法救牍你不是？总之，俺的看法是：目前的变焦镜头的整体光学素质最多只能接近定焦镜头，想超过？没 门！