主题：【知识】浅谈CCD和CMOS的区别 -- 大明湖
家园 【知识】浅谈CCD和CMOS的区别 有鉴于许多网友询问 CCD 与 CMOS 的主要差别。我们暂时撇开复杂的技术文字，透过简单的比较来看这两种不同类型，作用相同的影像感光元件。
不管，CCD 或 CMOS，基本上两者都是利用矽感光二极体（photodiode）进行光与电的转换。这种转换的原理与各位手上具备“太阳电能”电子计算机的“太阳能电池”效应相近，光线越强、电力越强；反之，光线越弱、电力也越弱的道理，将光影像转换为电子数字信号。
比较 CCD 和 CMOS 的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说，按我们在上一讲“CCD 感光元件的工作原理（上）”中所提之内容。CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素（pixel）的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出；相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC（放大兼类比数字信号转换器），讯号直接放大并转换成数字信号。
由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真（专属通道设计），透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性；CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。
整体来说，CCD 与 CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：
ISO 感光度差异：由于 CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此 相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。
成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的 MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本 和良率的损失；相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障（Fail），就会导致一整排的 讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。
解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万 像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。
噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的 ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。
耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出；但CCD却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特（V）以上的水平，因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。
尽管 CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS，但不可否认的CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。 由于数码影像的需求热烈，CMOS的低成本和稳定供货，成为厂商的最爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得 CCD 与 CMOS 两者的差异逐渐缩小 。新一代的CCD朝向耗电量减少作为改进目标，以期进入照相手机的行动通讯市场；CMOS系列，则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，藉由后续的影像处理修正噪点以及画质表现， 特别是 Canon 系列的 EOS D30 、EOS 300D 的成功，足见高速影像处理晶片已经可以胜任高像素 CMOS 所产生的影像处理时间与能力的缩短；另外，大尺寸全片幅则以 Kodak DCS Pro14n、DCS Pro/n、DCS Pro/c 这一系列的数码机身为号召，CMOS未来跨足高阶的影像市场产品，前景可期。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 有没有全数字摄影机方面的知识。相信几年后电影界也会来一场革命！ 胶片的洗印和发行还是不够方便，保存也有问题。并且越来越多的电影依赖特技，如果直接使用数字摄影机，数字信号直接送到计算机处理，那不知道要方便多少，另外成本也可以大幅下降。
我粗粗算过一笔帐，如果将电影分辨率设定为1500*1000（3：2宽荧幕，分辨率比高清晰电视还清晰），以每秒24帧的速度和24bit色深拍摄的话，IO的压力大概是108M Byte/Second。如果使用无损压缩技术的话，那大约是30-50M Byte/s，相当于250-400MBit/S。这虽然有些困难，但还是可以达到的。这么着，拍一部2个小时的电影，数据量也就240GB左右，不算太大！
家园 digital movie has 2000x1500 pixels/frame, then you don;t see the discrete pixels on theaters' huge screens, after printing the digital images on films with this resolution or higher.
SONY, PANASONIC and other major companies started to exhibit their digital movie cameras about 10 years ago, though, very expensive at that time. Digital movie projectors are started to be installed in some theaters about 5 years ago just for experiment. If you are in N.Y. and L.A. area, you may look carefully for information on which movie is shown digitally in which theaters.
Since film has infinite resolution, most artists still think that film would show better image. However, more and more artists are thinking to use digital cameras and technology to produce movies, because it is much easier to fake special effects.
家园 星战前传就是完全用数码摄像机完成的 家园 我听说了一些电影是全数码拍摄，比如侏罗纪公园第三级。但是细节我不太清楚！ 比如什么样的摄影机，多高的分辨率，价钱如何等等。
家园 这里有一点资料 数码电影前景一片看好 巨头纷纷进入分羹
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（来源：人民网 作者：李梅影 发表时间：2003-04-22 10:24:13）
简介：
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大获全胜
标志着最新数码电影制作技术范本的乔治?卢卡斯的《星战前传II：克隆人的进攻》，以首映日票房3010万美元的惊人战绩，成为了电影史上首映最高票房的第三名，《星战前传II》还成功地打破了《星战前传Ι》在1999年首映日创下的2850万美元的最高纪录。《前传II》的成功使卢卡斯执导的“星战神话”依然得以延续，而在《前传II》上映的当日，《蜘蛛侠》的票房竟下跌了近55％，孰优孰劣，可谓一目了然。
《星战前传II》引起如此大的轰动效应，有天马行空，胆大妄为的导演卢卡斯的才华，但数码技术对影片起的作用更不容忽视。
《星战前传II：克隆人的进攻》中使用了SONY的“SonyHDW900DV”数码摄像机，再按卢卡斯的要求稍加调整为超宽银幕格式（“Panavized”）。1080@24P的标准HDTV逐行制式；220万像素的CCD感光系统；可将原始的4.4Gbits/s的数字信息压缩至170Mbits/s存储编码格式；不带附件的基本售价大约15万美元/台；标准机型的拍摄质量被认为相当于35mm胶片的水平。
卢卡斯本人对于这款HD数字摄像机，却有着常人所不具有的信心：“我本人对新技术并不感兴趣，只不过是着眼于采用能够拍摄到最佳画面的设备。”
现状
一位数码电影业内人士认为，真正的数码电影是从拍摄到制作、发行、传输、放映都是采用数码技术的。迄今为止，世界上还没有一部真正意义上的数码电影。
这有几方面的原因，一是现在数码还没有一个标准的格式，数码的储存方式、解码方式、制式问题，以及配套设施等都不一样，所有这些问题分别都能衍生出无数的问题出来。
还有一个原因就是现在世界上还没有完整的知识产权保护方法，而数码电影的盗版是非常容易的。所有这些，导致好莱坞的电影公司对发展数码电影还持一种非常谨慎的态度。
这位业内人士还说，目前在国内放映的标志号称电影时代开始的《寻枪》、《卢浮魅影》等，其实并不是真正的数码电影，这些电影只不过是把电影胶片转换成了数码形式，使电影具有了在数码放映器上放映的能力，这种转换，从本质上与那些把磁带转换成CD，把录像带转换成VCD、DVD没有任何区别。
如果说现在比较纯正的数码电影是2001年出品的投资2.4个亿美元的数码大片《最终幻想》，《最终幻想》的惊人之举就在于首次用电脑来制作所有的演员、道具、布景，影片中没有一个真人，但是虚拟演员在线条、毛发、皮肤、纹理、表情等方面已经几乎与真人别无二致。
令人遗憾的是，与2.4亿美元的巨额投入相比，作为数字电影制作的最终幻想，《最终幻想》这部影片在票房收入上却非常不理想。首映后过去半个月，区区3000万美元的票房令“幻想”最终破灭！甚至一度传闻制作公司在惨败后几乎要放弃进军数字电影领域的努力。
然而，《最终幻想》的票房失利，最主要的原因出在剧本本身，一个日式动画故事与美式电影表现手法的合成品，最后导致谁都不喜欢。但是《最终幻想》已经把数字技术为电影制作带来的终极飞跃充分地展现出来，《最终幻想》是电影数字制作当之无愧的里程碑。
争食
数码电影可以充分借助数码技术的表现手段实现编导的丰富想像，同时数码电影缩短了电影发行的传送周期，使中国观众有可能在同一时间与世界同步欣赏到最新影片。
此外，数码电影画面清晰度质量极高。胶片电影双机放映有时会造成放映断点，数码电影只要一按播放器一切都OK，数码电影的第一次放映与第N次放映质量不会有丝毫的差别，不像胶片电影极易磨损。尽管人们比较喜欢从数字来看问题，但数码电影行业发展的优、劣势还很难用数字来表示。
一位数码电影行家说，数码电影在发行方面有着小小的优势，数码电影的发行成本相对较低，普通电影胶片的拷贝一份需要1万块人民币，而备份一张盘的成本相对要低得多。
数码电影的前景还是无可衡量的，于是各方争着在数码电影行业来分一杯羹。
松下电器广播电视系统公司新技术事业推进部的一位高层人士说，数码电影其实是一个技术加艺术的概念，松下本身并没有介入数码电影的拍摄、制作或发行之中，但松下为电影公司在前期的拍摄制作提供如高清晰度数码摄像机这样的器材。松下是在2000年左右开始规模生产面向拍摄数码电影的器材的，因为电视、录像等本身就是松下公司的重点，而且松下对数码电影这个行业是很看好的，所以当然不会放弃发展这类产品。
日前，微软公司与美国的Landmark Theaters影剧院共同宣布，Landmark Theaters影剧院在美国所有的53家影院都会安装建立在微软Windows Media9平台上的数码电影放映系统。这样大型的数码电影安装系统在美国历史上还是第一次。
上海永乐数码影城业务部的人员说，永乐在去年引进数码电影放映系统，成本达到上百万以上，但这个成本的回收时间看来恐怕会比较长，因为数码电影的数目现在很少，但永乐对数码电影前景充满信心。永乐将来还会使用这个数码电影放映系统来做异地的商务会议转播。
（责任编辑：byteart）
家园 长知识， 多谢。
