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CMOS深度解析

熟悉數碼攝像機的人都知道,感光晶片是DV最核心的部件,其作用相當於電腦的CPU。過去,CCD是這個位置上是雷打不動的主力,但是隨著今年索尼Handycam連續推出了兩款以CMOS為感光晶片的數碼攝像機DCR-PC1000E和HDR-HC1E之後,CMOS迅速成為市場的熱點,那麼,CMOS在數碼攝像機上的使用是怎麼發展而來的呢?

    HDV進入民用時代

    今年3月,索尼公司推出了世界上第一款使用3CMOS的民用高端數碼攝像機DCR-PC1000E,DCR-PC1000E採用了3塊1/6英寸CMOS感測器分別捕捉紅、綠、藍三原色,分別轉化成數字信號進入處理器進行保存處理。這種色彩處理系統使攝像機能夠獲得更好的品質,尤其是色彩還原更加出色,從各方面的回饋來看,DCR-PC1000E的總體性能與民用級3CCD的DV旗鼓相當。

    DCR-PC1000E只是CMOS應用於民用級數碼攝像機的第一步,2005年7月索尼在COMS應用方面有了更大的動作,推出了迄今為止世界上最小的高清數碼攝像機HDR-HC1E,HDR-HC1E有很多不同凡響的地方,它是第一款解析度達到了1080i的民用級高清數碼攝像機,所謂“民用”,體現在了價格和體積兩方面,首先,HDR-HC1E不到15000元,這與此前動輒4、5萬元的民用專業級數碼攝像機相比,這個價格顯得更加親民,讓許多民間超級玩家能夠有機會體會到高清影像的魅力。另一方面,HDR-HC1E的體積和重量也大大縮小,它的淨重僅為680克,體積為188毫米X71毫米X94毫米,影像製作愛好者從此不用再為拍攝高清影像而搬動體積龐大的攝像設備了。當然,所有這些改變的根源,還是來自於HDR-HC1E配備的1/3英寸3百萬像素的Sony CMOS,以及索尼公司為此專門研發設計的“增強型影像處理器”。

    一切改變源自CMOS

    在傳統觀念中,CCD代表著高解析度、低噪點等優點,而CMOS由於噪點問題,一直與電腦攝像頭、手機攝像頭等對畫質要求不高的電子產品聯繫在一起。但是為什麼索尼要在HDR-HC1E這樣的頂級民用產品的選擇CMOS呢?我們還是從CCD和CMOS的不同工作原理說起。

    CCD在工作時,上百萬個像素感光後會生成上百萬個電荷,所有的電荷全部經過一個“放大器”進行電壓轉變,形成電子信號,因此,這個“放大器”就成為了一個制約圖像處理速度的“瓶頸”,所有電荷由單一通道輸出,就像千軍萬馬從一座橋上通過,當數據量大的時候就發生信號“擁堵”,而HDV格式卻恰恰需要在短時間內處理大量數據,因此,在民用級產品中使用單CCD無法滿足高速讀取高清數據的需要。

    CMOS則不同,每個像素點都有一個單獨的放大器轉換輸出,因此CMOS沒有CCD的“瓶頸”問題,能夠在短時間內處理大量數據,輸出高清影像,因此也能都滿足高清HDV的需求。另外,CMOS工作所需要的電壓比CCD低很多,功耗大約只有CCD的1/3。因此,電池尺寸可以做得更小,使得攝像機的體積也就做得更小。而且,每個CMOS都有單獨的數據處理能力,這也大大減少的積體電路的體積,這也讓高清數碼攝像機得以實現小型化。

    當然,我們不是剛剛發現CMOS有這麼多優點,過去沒有在DV和DC產品
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