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ChargeCoupledDevice(CCD)電荷耦合器件。
CCD是一種半導體裝置,能夠把光學影像轉化為數字信號。CCD上植入的微小光敏物質稱作像素(Pixel)。一塊CCD上包含的像素數越多,其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣,但它是把圖像像素轉換成數字信號。CCD在攝像機、數碼相機和掃瞄儀中應用廣泛,只不過攝像機中使用的是點陣CCD,即包括x、y兩個方向用於攝取平面圖像,而掃瞄儀中使用的是線性CCD,它只有x一個方向,y方向掃瞄由掃瞄儀的機械裝置來完成。
CCD的加工工藝有兩種,一種是TTL工藝,一種是CMOS工藝,現在市場上所說的CCD和CMOS其實都是CCD,只不過是加工工藝不同,前者是毫安級的耗電量,二後者是微安級的耗電量。TTL工藝下的CCD成像質量要優於CMOS工藝下的CCD。CCD廣泛用於工業,民用產品。
CCD它使用一種高感光度的半導體材料製成,能把光線轉變成電荷,通過模數轉換器芯片轉換成數字信號,數字信號經過壓縮以後由相機內部的閃速存儲器或內置硬盤卡保存,因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機,並借助於計算機的處理手段,根據需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成,通常以百萬像素為單位。當CCD表面受到光線照射時,每個感光單位會將電荷反映在組件上,所有的感光單位所產生的信號加在一起,就構成了一幅完整的畫面。
CCD在攝像機裡是一個極其重要的部件,它起到將光線轉換成電信號的作用,類似於人的眼睛,因此其性能的好壞將直接影響到攝像機的性能。
衡量CCD好壞的指標很多,有像素數量,CCD尺寸,靈敏度,信噪比等,其中像素數以及CCD尺寸是重要的指標。像素數是指CCD上感光元件的數量。攝像機拍攝的畫面可以理解為由很多個小的點組成,每個點就是一個像素。顯然,像素數越多,畫面就會越清晰,如果CCD沒有足夠的像素的話,拍攝出來的畫面的清晰度就會大受影響,因此,理論上CCD的像素數量應該越多越好。但CCD像素數的增加會使製造成本以及成品率下降,而且在現行電視標準下,像素數增加到某一數量後,再增加對拍攝畫面清晰度的提高效果變得不明顯,因此,一般一百萬左右的像素數對一般的使用已經足夠了。
單CCD攝像機是指攝像機裡只有一片CCD並用其進行亮度信號以及彩色信號的光電轉換,其中色度信號是用CCD上的一些特定的彩色遮罩裝置並結合後面的電路完成的。由於一片CCD同時完成亮度信號和色度信號的轉換,因此難免兩全,使得拍攝出來的圖像在彩色還原上達不到專業水平的要求。為了解決這個問題,便出現了 3CCD攝像機。3CCD,顧名思義,就是一台攝像機使用了3片CCD。我們知道,光線如果通過一種特殊的稜鏡後,會被分為紅,綠,藍三種顏色,而這三種顏色就是我們電視使用的三基色,通過這三基色,就可以產生包括亮度信號在內的所有電視信號。如果分別用一片CCD接受每一種顏色並轉換為電信號,然後經過電路處理後產生圖像信號,這樣,就構成了一個3CCD系統。
和單CCD相比,由於3CCD分別用3個CCD轉換紅,綠,藍信號,拍攝出來的圖像從彩色還原上要比單CCD來的自然,亮度以及清晰度也比單CCD好。但由於使用了三片CCD,3CCD攝像機的價格要比單CCD貴很多。
四色CCD是索尼公司在2003年推出的一種CCD新技術。四色即紅綠藍品紅(RGBE)相對與傳統的三色(紅綠藍),四色CCD的色彩還原錯誤率進一步降低。因而使色彩還原更逼真。首款採用四色CCD的數碼相機是SNOYDSC—F828數碼相機規格表中的CCD一欄經常寫著「1/2.7英吋CCD」等。這裡的「1/2.7英吋」就是CCD的尺寸,實際上就是CCD對角線的長度。
現有的數碼相機一般採用1/2.7英吋、1 /2.5英吋和1/1.8英吋等尺寸的CCD。CCD是受光元件(像素)的集合體,接收透過鏡頭的光並將其轉換為電信號。在像素數一樣的情況下,CCD尺寸越大單位像素就越大。這樣,單位像素可以收集更多的光線,因此,理論上可以說有利於提高畫質。
但是,數碼相機畫質的好壞不僅是由CCD決定的。鏡頭以及通過CCD輸出的電信號形成圖像的電路的性能等也能夠影響到相機的畫質。所謂的「大尺寸CCD=高畫質」是不正確的。例如,雖然 1/2.7英吋比1/1.8英吋尺寸小,但配備1/2.7英吋CCD的數碼相機並沒有受到畫質不好的批評。
現在,袖珍數碼相機日趨小巧輕便,出於設計上的考慮,其中大多採用1/2.7英吋的小型CCD。
順便說一句,1/2.7英吋的「型」有時也寫作「inch」,不過,在這裡不是普通的「1英吋=25.4mm」。由於結合了CCD亮相前攝像機上使用的攝像管和顯示方式,因此,習慣上採用比較特殊的尺寸。1/2.7英吋為6.6mm,1/1.8英吋約為9mm。
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