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很多朋友问飞鱼:CMOS摄像机和CCD摄像机有何不同?到底哪种好些呢?
在传统观念中,CCD代表着高解析度、低噪点等优点,而CMOS由于噪点问题,一直与电脑摄像头、手机摄像头等对画质要求不高的电子产品联系在一起。但是现在CMOS摄像机绝非只局限于简单的应用,甚至发展于高清系列。首先我们还是从CCD和CMOS的不同工作原理说起。

CCD
CCD在工作时,上百万个像素感光后会生成上百万个电荷,所有的电荷全部经过一个“放大器”进行电压转变,形成电子信号,因此,这个“放大器”就成为了一个制约图像处理速度的“瓶颈”,所有电荷由单一通道输出,就像千军万马从一座桥上通过,当数据量大的时候就发生信号“拥堵”,而HDV格式却恰恰需要在短时间内处理大量数据,因此,在民用级产品中使用单CCD无法满足高速读取高清数据的需要。
而CMOS则不同,每个像素点都有一个单独的放大器转换输出,因此CMOS没有CCD的“瓶颈”问题,能够在短时间内处理大量数据,输出高清影像,因此也能都满足高清HDV的需求。另外,CMOS工作所需要的电压比CCD低很多,功耗大约只有CCD的1/3。因此,电池尺寸可以做得更小,使得摄像机的体积也就做得更小。而且,每个CMOS都有单独的数据处理能力,这也大大减少的集成电路的体积,这也让高清数码摄像机得以实现小型化。

CCD
四、注意器材的保护
国庆出门旅游,无外乎登山看海、驰骋于无尽草原或徜徉于茫茫戈壁沙漠,在这几个去处, DV使用除了要注意防雨、防潮、防风沙之外,还要避免意外的磕碰和划伤。旅途中要注意器材的安全保护, DV尽可能随身携带,不要放在车辆的座椅或是后备箱中,以免因的颠簸造成器材的磕碰损伤。
在携带过程中最好置备一个好些的摄影包,许多朋友的包包都达不到防震、防水的效果,合格的摄影包在保证坚固、防水的前提下,内部衬里都是软质材料,可以保证不划伤、不磨损DV,而且摄影包内部有不等的隔层,可以将DV与配件分开放置,避免个部件互相磕碰。

这里特别提到的是屏的保护,虽然液晶屏并不完全影响拍摄的质量,但在使用时也得注意,避免与坚硬的东西碰擦,在握持DV时,切不可只握住LCD部分,以免造成与机身的断裂。如果液晶屏沾上了灰尘,可以用吹气球将表面的灰尘吹走,需要擦拭时,可以用软布或麂皮轻擦,千万不要用液体特别是腐蚀性液体去清洁屏幕。
五、安全第一
在旅途中,有阶梯或比较狭窄的地方容易发生危险,安全起见尽量不要拍摄了,特别是在山区和野外,更要注意安全,避免与人或物体发生碰撞,既影响拍摄效果,还可能发生不愉快。
另外需要提醒大家的是,无论是乘坐飞机还是火车,任何时候都不要让你的DV离开你的视线,在入住旅馆时也不要将摄影包进行行李寄存,更不要将摄影包随意的留在房间中,这样都是不安全的。
六、注意电池的清洁
当前使用的一般都是价格不菲的可充电式锂离子电池,各大生产厂家在产品说明书里对于如何正确使用锂离子电池却是“言之甚少”,不少朋友从各种渠道了解到的使用方法也不尽正确,所以不少人的随机电池使用不了太长的时间就接近“报废”了,只好再花大价钱购买第二块电池,凭添许多烦恼。

电池保养的方法有很多,但是最容易被忽视的一点就是许多人不注意电池的外在清洁问题,尤其是外出旅游时容易使电池变脏,那样可能会导致电池电量的“流失”,为了避免电量流失的问题发生,我们一定要注意保持电池两端的接触点和电池盖子的内部的清洁。如果电池的表面很脏,那么我们就要及时的使用柔软、清洁的干布轻轻地拂拭电池表面,保持电池的清洁,这样做可以很有效的延长电池的使用寿命。
七、重视三脚架
出门旅行过的朋友都知道,在旅游旺季,各个风景区都是人满为患,用摩肩接踵来形容一点都不为过,如果你是随团旅行,那么旅游的时间安排就会很紧凑,被导游赶来赶去,根本没有足够的时间和空间来选景拍摄,这时候三脚架就成为一个累赘了。不过在某些特殊场合,比如需要夜景的拍摄和高倍变焦时为了防抖的需要, 三角架还是能发挥它的作用的,而且三角架的另外一个好处就是可以把自己也摄入镜头,让旅游画面中除了景色还有拍摄者自己的身影。

八、合理擦拭镜头
在户外拍摄过程中,DV的镜头始终暴露在空气中,因此很容易沾上灰尘,如果用户旅途中不注意保护镜头,那么随着灰尘的增多,DV拍摄出来的画面就会出现图像质量下降、画面出现斑点、图像对比度低等现象。因此,平时拍摄完之后,一定要立刻将镜头盖盖上。镜头盖是防尘的最佳工具之一,及时盖好镜头盖则是保护镜头的最佳方法。此外,平时绝对不能用手指或其他物体接触、触摸镜头上的镜片。如今的镜头镜片都属于多层镀膜产品,一旦手指或其他物体接触,很容易破坏镀膜,从而影响了镜头的光学质量。

不过,虽然镜头特别容易脏,但也不要经常擦拭镜头,因为镜片的表面一般都有多层镀膜,经常擦试镜头将破坏这些镀膜,一不小心就会把镀膜擦伤、镜片擦花,如果沾在镜头上的灰尘并不是很多,一般来说并不会影响画面质量。
对于普通使用者来说,我们不要指望可以把镜头恢复到刚出厂时的崭新模样,有过教训的朋友都知道“镜头总是越擦越糟,而不是越擦越好”!所以奉劝大家不到万不得已不要随便擦拭镜头,一些小小的不影响拍摄效果的灰尘就由它去吧:)
九、合理进行逆光拍摄
在旅游景点拍摄时,因为阳光常常从被拍摄对象的背后照射,这就是所谓的逆光拍摄,很容易使高光部分过度曝光,而阴影部分看不清楚,所以尽量不要在逆光状态下直接面对被拍摄者,当然拍摄者或拍摄对象也可以尽量采取斜45度的被拍摄角度。
如果逆光拍摄不可避免,那么在有逆光补偿功能的数码摄像机应该在逆光状态下及时开启该功能,在逆光场景被转换后,拍摄者应该记得及时关闭补偿功能,否则会对画面造成一定的影响。
十、莫要频繁变焦
一些朋友喜欢在旅途拍摄过程中不停地使用变焦功能,虽然变焦拍摄会给影片的拍摄带来一定的场景缩放效果,但不能滥用。如果画面总是在不停地放大和缩小,相信一定会使人眼花头晕的。对于同一个场景的镜头表达,使用不同角度和距离的定焦拍摄效果会更好,更能突出一个主体全貌或人物活动状态。
十一、海边拍摄
海边是个休闲度假的好去处,可以让人舒缓身心,陶冶性情,但海水是个对具有腐蚀性的东西,在海边拍摄时要防止海水或水雾溅到摄像机上,特别是当你坐在快艇上出海游玩时,就更要保护好你的数码摄像机了,绝不能让飞溅的浪花沾上摄像机。海水对镜头和机身都具有腐蚀性,应立即擦干净。建议在拍摄海边风情的时候,一定要充分利用光学变焦的功能,尽量离有海水的地方远一点,防止机器被海水腐蚀。

十二、避免在运行中的交通工具上拍摄
数码摄像机是一个精密的机械设备,任何震动尤其是剧烈的震动、碰撞都会对设备产生损伤,其内部的任何电子器件和决定成像质量的重要部件受到震动损伤都会严重影响数码摄像机的运行,因此,拍摄时要保证摄像机不在剧烈摇晃的场合下工作,千万不要以为防抖就可以解决一切,整个机器的零件是不受光学防抖还是电子防抖的保护的,所以在剧烈摇晃的场合,例如颠簸的旅游车箱内,最好就不要进行拍摄了。
结语
刚刚给大家谈了一些关于国庆出游期间使用DV的注意事项,希望对大家能够有所帮助,也希望大家在长假之中拍摄下更多的精彩画面,给我们的生活添加更多的精彩!
1. 什么是CCD?
CCD是Charge Coupled Device(电荷耦合器件)的缩写,它是一种半导体成像器件,因而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。

摄像机
2. CCD摄像机的工作方式
被摄物体的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上,CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷,各个像素积累的电荷在视频时序的控制下,逐点外移,经滤波、放大处理后,形成视频信号输出。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到与原始图像相同的视频图像。

CCD摄像机的工作方式
3. CCD芯片的尺寸
CCD的成像尺寸常用的有1/2"、1/3"等,成像尺寸越小的摄像机的体积可以做得更小些。在相同的光学镜头下,成像尺寸越大,视场角越大。

CCD芯片的尺寸
画素多寡与尺寸大小没有绝对关系,大多数的直观想法认为 CCD 的画素越大,所需空间应该越多,相对的 CCD 的面积尺寸应该越大!对照目前的生产技术来说,这个观念是『对』也是『不对』。事实上,画素开口面积大小与线路布局精细度才是影响 CCD 尺寸的关键因素;也就是说,当制程技术越精密,线路所需占得的空间就越小,相对画素开口面积固定下,可以靠得更紧密,也就可以达到进一步缩小面积的目的。

CCD芯片的尺寸
此外,五百万画素的表现是否一定优于四百万画素,其实也不尽然,端看 CCD 的设计布局。5MP:1/1.8英吋 v.s. 4MP:1/1.8英吋,四百万画素的开口率或称为 Fill Factor (光填充率)就比 5MP 来得大,相对的感光能力上要比 5MP 来得强;不过,解像力上当然还是 5MP 画素的感光元件较优。
CCD Size 影响成本与设计,越来越多的 LCD 宽萤幕为了满足人类视觉比例,跳脱传统 4:3 的规格走向 16:9 /16:10 更宽广的界线。然而,大多数 DSC 消费型数位的 CCD 长宽比,依然沿袭 1950 年代电视规格标准刚制订时 4:3的标准(3:2主要仍为 DSLR 数位单眼机身所采用,另中片幅、专业数位机背享有1:1之正方形特殊规格)。主要是这方面设计变更不仅会影响成本,也会牵动至后续相机与镜头的设计。
4.分辨率的选择
评估分辨率的指标是水平分辨率,其单位为线对,即成像后可以分辨的黑白线对的数目。常用的黑白摄像机的分辨率一般为380-600,彩色为380-480,其数值越大成像越清晰。一般的监视场合,用400线左右的黑白摄像机就可以满足要求。而对于医疗、图像处理等特殊场合,用600线的摄像机能得到更清晰的图像。

分辨率的选择
5成像灵敏度
通常用最低环境照度要求来表明摄像机灵敏度,黑白摄像机的灵敏度大约是0.02-0.5Lux(勒克斯),彩色摄像机多在1Lux以上。0.1Lux的摄像机用于普通的监视场合;在夜间使用或环境光线较弱时,推荐使用0.02Lux的摄像机。与近红外灯配合使用时,也必须使用低照度的摄像机。

结构
0.97Lux/F0.75相当于2.5Lux/F1.2相当于3.4Lux/F1.参考环境照度:
夏日阳光下 100000Lux 阴天室外 10000Lux
电视台演播室 1000Lux 距60W台灯60cm桌面 300Lux
室内日光灯 100Lux 黄昏室内 10Lux
20cm处烛光 10-15Lux 夜间路灯 0.1Lux
6. 电子快门 电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间,摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式,可根据环境的亮暗自动调节快门时间,得到清晰的图像。有些摄像机允许用户自行手动调节快门时间,以适应某些特殊应用场合。
7. 外同步与外触发
外同步是指不同的视频设备之间用同一同步信号来保证视频信号的同步,它可保证不同的设备输出的视频信号具有相同的帧、行的起止时间。为了实现外同步,需要给摄像机输入一个复合同步信号(C-sync)或复合视频信号。外同步并不能保证用户从指定时刻得到完整的连续的一帧图像,要实现这种功能,必须使用一些特殊的具有外触发功能的摄像机。

外同步与外触发
8. 光谱响应特性
CCD器件由硅材料制成,对近红外比较敏感,光谱响应可延伸至1.0um左右。其响应峰值为绿光(550nm),分布曲线如右图所示。夜间隐蔽监视时,可以用近红外灯照明,人眼看不清环境情况,在监视器上却可以清晰成像。由于CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极,所以CCD对紫外不敏感。彩色摄像机的成像单元上有红、绿、兰三色滤光条,所以彩色摄像机对红外、紫外均不敏感。
介绍了CCD,下面飞鱼来讲解下CMOS,其实传统的CMOS传感器是一种通常比CCD传感器低10倍感光度的传感器。

光谱响应特性
因为人眼能看到1Lux照度(满月的夜晚)以下的目标,CCD传感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux,是CMOS传感器感光度的3到10倍。 CMOS传感器的感光度一般在6到15Lux的范围内,CMOS传感器有固定比CCD传感器高10倍的噪音,固定的图案噪音始终停留在屏幕上好像那就是一个图案,因为CMOS传感器在10Lux以下基本没用,因此大量应用的所有摄像机都是用了CCD传感器,CMOS传感器一般用于非常低端的家庭安全方面。
有2个例外,CMOS传感器可以做得非常大并有和CCD传感器同样的感光度,CMOS传感器非常快速,比CCD传感器要快10到100倍,因此非常适用于特殊应用如high ens DSC camera ( Cannon D-30 )或者高帧。

CMOS对比
CMOS传感器可以将所有逻辑和控制环都放在同一个硅芯片块上,可以使摄像机变得简单并易于携带,因此CMOS摄像机可以做得非常小。
CMOS摄像机尽管耗能同样或者高于CCD摄像机,但是CMOS传感器使用很少的圆环如CDS, TG和DSP环,所以同样尺寸的总能量消耗比CCD摄像机减少了1/2到1/4。监视器级别摄像机使用12伏特/65毫安,几乎和CMOS摄像机一样,但是具有好得多的影像质量,C系列摄像机使用0.35um3.3伏特数字讯号,因此消耗非常少的能量(54C0,54C1,54C2,54C1,54C5,54C6)。所有其它公司生产的CCD摄像机的消耗12伏特/150到300毫安,因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。
说完CCD和CMOS,下面飞鱼为大家重点说下两者的区别:
CCD 和 CMOS 的制造过程和电子半导体技术息息相关,不同于传统底片采用化学制程,CCD 感光原件是在晶圆上(Circular disk) 藉由加工技术"蚀刻"出来。90年代初期 CCD 规格较没有统一,因此呈现混乱的局面,特别是发展厂商希冀以不同的生产技术和切割方式创造最佳利润,以至于特殊规格出现导致例外的发展。市场优胜劣败的淘汰下,现今量产 CCD 的公司只剩下:、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和,相关技术和规格几乎大部分已由日本厂商统一制订。
CCD称为“电荷耦合器件” ,CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法。

CMOS称为“互补金属氧化物半导体”,CMOS实际上只是将晶体管放在硅块上的技术,没有更多的含义。传感器被称为CMOS传感器只是为了区别于CCD传感器,与传感器处理影像的真正方法无关。
CMOS传感器不需要复杂的处理过程,直接将图像半导体产生的电子转变成电压信号,因此就非常快。这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用,高帧速度能达到400到2000帧/秒。这个优点对于眺望高速移动的物体非常有用,然而由于没有高速的数字讯号处理器,所以市场上只有很少的高速摄像机并一般价格都非常高,每个单位00到300,000。敏通生产的75帧CCD摄像机已经比PAL TV标准的25帧/秒快了3倍,并且达到了CCD设备的物理极限

强劲3CMOS技术 PC1000E
CMOS工作原理是这样:CMOS感光后生成一个电信号,再把电信号转化为数字信号,再通过独特的算法把数字信号还原为图像,这其中,影像的计算处理就成了一个极其关键的步骤。索尼为CMOS感光芯片专门开发了“增强型影像处理器”,它使用了一种全新的算法,能够很好地提升HDV影像的动态范围,平衡光暗度,表现影像的层次感。所谓“动态范围”是指一台摄像机在暗处拍摄物体时候的影像再现能力,这是考察数码摄像机成像质量的一个重要标准,高动态范围可以在暗处实现原始影像真实重现和同时有很好的细节表现力。“增强型影像处理器”把原始的影像信号分离成为“图像信号”和“亮度信号”,画面的明暗处被分别优化处理,更加逼真传神,高清晰的视频信号就这样实现了。
随着CMOS在制造工艺和影像处理技术上的不断突破,业内对CMOS的前景预测也越来越乐观。高清数字影像的普及更是CMOS技术发展的一个难得机遇。而且,与CCD相比,CMOS的制造原理更加简单,体积更小,功耗可以大大的降低,种种迹像表明:图像传感器的领域正面临着一个重大转折,尽管从目前的状况看,CMOS与CCD图像传感器的应用市场仍然有一个分界,但这个界限似乎越来越模糊。有专家预言,随着300万像素的CMOS图像传感器的上市,图像传感器即将进入“CMOS时代”。

索尼摄像机
CMOS有这么多优点,过去没有在DV和DC产品大范围使用CMOS,是因为CMOS确实存在一些缺陷:由于CMOS的每个像素需要单独搭配一个“放大器”,这就会带来了两个问题:一方面,在每个像素中“放大器”都要占用一定面积,这部分面积不能感光,会直接损失图像;另一方面,要让每个“放大器”的放大效果保持均衡很困难,这也会增加噪点。


