基于CCD图像传感器的数码相机走到尽头了吗

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  4545ghh 2015-04-26 00:00:00

  其余的97%都是采用电荷耦合器件 (CCD) 图像传感器，因为后者这类解决方案具有更高的填充因子和量子效率 (QE)，更低的串扰和暗电流，一直以来都提供了Z好的静止图像性能。对相机设计人员而言，传统上CCD图像传感器还能够帮助设计人员提高分辨率，同时继续提升整体图像质量。到目前为止，CMOS 图像传感器技术面临的挑战是：为了获得DSC市场相机设计人员的青睐，必须消除与CCD图像传感器在这些关键性能指标方面的差距。 　　Z新一代CMOS 图像传感器利用先进的像素技术，其性能已达到甚至超越了 CCD图像传感器。它们还解决了图像质量问题，并具备CMOS 技术所独有的优势，如更快的速度、 更低的功耗，以及可能的更高集成度 —— 而所有这些特性正是现今数码相机所要求的。事实上，在高端数码单反相机 (DSLR) 市场和新兴的无反光镜数码相机市场中，CMOS 图像传感器技术已占有 90%以上的市场份额，足以证明 CMOS 图像传感器能够提供这些消费设备所需的性能、更快速的连续静止图像捕捉能力，以及全高清 (HD) 视频捕捉能力。 　　在当今竞争极为激烈的紧凑型 DSC 市场，单纯在提高分辨率方面一较高下正变得越来越困难。此外，相机制造厂商和 OEM厂商都在寻找新的方法，以期实现自己产品的差异化。正是这种创新推动力，加之图像质量和性能的提高，加快了当前以及下一代 DSC 产品采用CMOS 图像传感器的速度。事实上，根据TSR估计，2010 年使用CMOS 的DSC数量增加了 300% 以上，达到1200多万部，而预计2011年CMOS图像传感器的采用比例将达到 25%，亦即采用CMOS的相机数量超过 3500万部。市场分析机构 iSuppli Z近预计，到2013 年，CMOS 图像传感器在DSC市场中的份额将超过CCD图像传感器。 　　新一代 CMOS 图像传感器完全克服了其前代产品存在的缺陷，其供应商能提供像素尺寸更小、填充因子更大、QE更高、滚动快门杂音(rolling shutter artifact) 更小、串扰低、暗电流更小、噪声更低的解决方案，从而更好地推动 CMOS 图像传感器更快速地取代CCD图像传感器。 　　CMOS 图像传感器赢得市场份额 　　CMOS 图像传感器如今广受欢迎和采纳的原因在于其能够提供与CCD传感器同等或更好的图像性能、更快的传感器读出速度和帧速。这部分归功于使用了先进的像素技术，能够以更高的成本效益显着提高像素性能。这些技术都能够提升QE，Z小化串扰，即使在挑战传统传感器的低光照条件下也可捕捉色彩鲜明的图像。Aptina A-Pix 等技术通过解决导光管和光电二极管的物理结构问题，增强和提升了像素能力。此外，这些先进的像素技术还能够结合数码相机捕捉能力与先进的高性能HD视频能力，从而实现新的混合型DSC相机。 　　在理想情况下，目前 DSC 相机中所采用的图像传感器的视频能力和帧速分别高达1080p与60 帧/秒 (fps)。虽然今天紧凑型 DSC的标准视频帧速只有 30 fps，但60 fps 帧速可让相机有足够能力以Z小的滚动快门伪影捕捉到场景内的快速移动目标。 　　市场上某些新CMOS 图像传感器的输出速率能够达到 200MP/s，而全高清视频所需速率为60 fps；具有高速并行读出架构的下一代传感器更可望提供超过500MP/s的输出速率。由于读出速度更快，CMOS 传感器能够同时捕捉高分辨率静止图像和高质量全高清视频，且设计人员无需对二者的性能做折衷让步。这种同时为静止图像摄影和视频提供Z佳性能的能力，为具备这种出/静止图像混合功能集的新型DSC相机开辟了新的市场空间。 　　更高的读出速度还能实现HD视频超采样 (oversampling)，以30fps或 60fps的帧速读出尽可能大的视野 (field of view， FOV)，并针对所需的视频输出格式调高分辨率。这样就能够获得失真伪影更少的、质量更高的 HD 视频；而同时通过数字信号处理器 (DSP) 提供像素区域边距，实现电子图像稳定性。除了 HD 视频之外，现在还有基于 120fps、240fps 及更高捕捉速率的慢动作视频模式。

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