透视DV数码摄像机的CCD芯片技术

作者：pconline

欢迎访问e展厅 展厅 2 音响/数码产品展厅 数码相框, 音频播放器, 音响,... CCD芯片（电荷耦合器）是什么？ 理解一架胶片照相机如何工作并不太难:快门在特定的时间内打开，镜头将光线集中到胶片之上，胶片上的化学药品进行感光，形成化学影像。 但是要理解摄像机的工作原理对于大多数人来说要困难一点。与照相机不同，摄象机不是将光聚焦到胶片上，而是将光集中到一个微小的硅片上，这个小硅片叫做CCD芯片（电荷耦合器），它能以每秒30帧（PAL制为25帧）的速率将运动的影像转化成电信号记录。 每个电荷耦合器都有一定数量的象素或微小的感光点，它们将光子转化成电子。 这个过程是光电作用的结果， 它最初是由阿伯特·爱因斯坦精确解释的。而 他获1905诺贝尔奖的工作的细节远远超出了这篇文章的范围。 摄象机记录下这些电子并将它们作为数字信号保存到录象带上。 CCD的尺寸是成像品质的第一决定因素？ 通俗地说，CCD的象素越多，创造精细图象的能力就越好。你可能会想，CCD是越大越好，因为它潜在地拥有更多的象素和更高的分辨率。例如在家用摄象机上的CCD仅仅有1/4英寸或者更小。专业用的摄象机经常有1/3英寸或者更大的CCD， 1/2英寸甚至2/3英寸的。但是尺寸大并不一定就真的更好。首先，被记录到磁带的视频的分辨率有上限。对于NTSC制式的袖珍型DV，通常在350,000个左右象素(720x480) 是足够能更得到好图象，再多就过度了。第二，象素密度很重要。你是要一个270,000象素的1/2英寸的 CCD还是愿意要一个680,000象素1/4英寸的 CCD呢？ 但不管怎么说，尺寸的确发挥着作用。随着所有的那些象素被塞进了一个1/6英寸 的CCD的狭小空间，每个象素上的信息趋于与在它附近的象素的信息混合(在电子学上这个概念叫做色度亮度干扰)。如果空间稍大一些， 每个象素有呼吸的空地使它的信号与其他象素的信号分开。 更重要的是， 更大的CCD意味着更大的象平面， 笼统地说意味着照相机能有更大(并且更好) 的光学能力，在弱光条件下具有较好的拍摄能力。一个更大的像平面也意味着全部光系统有更窄的帧深度，有奇妙的艺术效果。 这是电影照相机和视频之间的一个重要的差别: 普通用户CCD尺寸大约为5mm至-6mm，而电影摄制者们一般使用35mm的象平面。 最后，技术发展对CCD的质量改进也是很重要的。20世纪90年代初的大尺寸规格的CCD当然不如2003年最新的CCD好。 “有效像素”究竟是什么？ 那么消费者该怎么区分这些CCD呢？虽然像素计数不是整个图片，但它却是个好的起点。 下一次你购买摄象机时，记得要看看CCD的规格。从理论上讲，350,000个象素对于袖珍型DV应该说是足够的了。首先， CCD上的象素并不是一对一地转到电视屏幕上的。第二，CCD的生产极其复杂，每个CCD生产时都会有一定的象素被破坏。摄象机中的CCD有更好的容错能力。 在这个阶段的兆像素中的原始像素并不能代表全部。数字只是粗略地象素估算和更小的视频有效象素计算。兆像素CCD中的额外的象素不但没有被浪费，而且被用于电子图像的稳固和拍摄数码相片。 如何才能减少摄像机的抖动现象，EIS电子稳定技术有效？ 大多数用户摄象机都是小型便携设备，都具有用于补偿正在手动拍摄中不可避免的晃动的图象稳固技术。 当你的手朝某一个方向运动时， 摄象机会自动检测到这一运动并且将图象往相反的方向做相等的移动， 从而保证图片的稳定。 经济的电子图象稳固技术(即EIS; 有时也被称为数字图象稳固技术即DIS) 是这样运作的：首先从CCD上的一个更小的区域进行采样， 然后使用CCD检测运动并越过芯片对图象移动进行补偿。 很明显， 经济的电子图象稳固技术(EIS）发挥作用时的确是可以得到更多的象素。 如果有足够的象素， 当你启动图象稳固的时候几乎不会发生图片退化。 如果你的摄象机的CCD仅仅在210,000个象素的区域上有一些东西， 那么你会看到当你启动图象稳固（EIS）时图片质量会有明显的下降，并且你的拍摄的图象定位也会稍微有些损失。 CCD芯片的分辨率越高越好吗？多少万像素才能满足我们？ 电视机荧屏限制了摄像机的有用分辨率，而数字静态图片却没有这样的局限性。这就是摄象机CCD比数码相机的CCD的像素少的原因。 数码照相机有分辨率达几百万像素的CCD。 便宜的数码照相机一般都能够拍摄出3兆象素(2048x1536) 或更多象素的图片。 比起这些，DV或Digital8的摄象机只要求最大720x480分辨率的(几乎不到一兆象素)就能创造一个视频图象。早期包含数码相机特征的数码摄象机特征如今不能与那些便宜的数码相机在市场上竞争，因为它们的电荷藕荷器的象素不够。今天的数码摄象机通常有着象素值很大的电荷藕荷器，能拍摄质量交好的录象和静态的照片。 三CCD摄像机优于单CCD摄像机？ 许多高端专业版和半专业版的摄象机使用三个CCD芯片而不是一个CCD芯片，这样可创造一个色彩丰富细节突出的清晰的视频图象。 三CCD优于单CCD的原因是由于单CCD采用马赛克分色原理，容易引起伪色和摩尔纹干扰，影响成像质量。三CCD则对RGB三种光线分开接受和处理，品质质量优良很多。 三CCD摄像机将三个CCD芯片分别用来处理三原色（红、蓝、绿），即为三原色提供附加色光谱，从而解决了这一问题。 在光射到芯片上以前，先通过棱镜，棱镜把光按颜色分开。 结果得到清脆、干净、明快的颜色。如果你曾经用三CCD摄像机拍摄过录象，你就明白我们说的“令人吃惊的结果”是什么了。 结束语 现在你已经对CCD芯片（电荷耦合器）技术有了一定的了解。这样你去购买摄像机时就会更精明理智一些了。 总之CCD的尺寸大小和像素数量是衡量摄像机品质首先需要考虑的，光学防抖动技术更是我们应该追求的。 [注解: OIS] 光学影像稳定(OIS) 是使用光学镜片移轴技术来补偿照相机移动过程中产生的摇晃。它不是通过电子的手段移动图像，而是使用聪明的透镜技术(变动的棱镜) 保持光路的不变，以实现防抖动功能。 这正是光学影像稳定(OIS) 技术的昂贵之处，但它确实能有效地在不损失图片质量的前提下使画面更稳定。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/18/2004)