下面這張是常見CCD相機成像過程的簡單描述，現(xiàn)說明一下：
1捍靠、用相機拍攝景物時，景物反射的光線通過相機的鏡頭透射到CCD上森逮。
2、當(dāng)CCD曝光后磁携，光電二極管受到光線的激發(fā)釋放出電荷褒侧，感光元件的電信號便由此產(chǎn)生。
3谊迄、CCD控制芯片利用感光元件中的控制信號線路對光電二極管產(chǎn)生的電流進行控制闷供，由電流傳輸電路輸出，CCD會將一次成像產(chǎn)生的電 ?信號收集起來统诺，統(tǒng)一輸出到放大器歪脏。
4、經(jīng)過放大和濾波后的電信號被送到A/D粮呢，由A/D將電信號（此時為模擬信號）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號婿失，數(shù)值的大小和電信號的強度即電壓的高 ? 低成正比。這些數(shù)值其實就是圖像的數(shù)據(jù)了啄寡。
5豪硅、不過單依靠第4步所得到的圖像數(shù)據(jù)還不能直接生成圖像，還要輸出到數(shù)字信號處理器（DSP）挺物。在DSP中懒浮，這些圖像數(shù)據(jù)被進行色 ? ?彩校正、白平衡處理（視用戶在相機中的設(shè)定而定）等后期處理识藤，編碼為相機所支持的圖像格式砚著、分辨率等數(shù)據(jù)格式，然后才會被存儲為圖像文件痴昧。
6稽穆、最后，圖像文件就被寫入到存儲器上（內(nèi)置或外置存儲器）剪个。
目前市面上大部分相機使用的影像傳感器是CCD（Chagre Couled Device）秧骑，即電荷耦合器版确，是一種特殊的半導(dǎo)體材料。它是由大量獨立的光敏元件組成乎折，這些光敏元件通常是按矩陣排列的绒疗，通常以百萬像素（megapixel）為單位。相機規(guī)格中的多少百萬像素骂澄，指的就是CCD的分辨率吓蘑，也就是指這臺相機的CCD上有多少感光組件。光線透過鏡頭照射到CCD上坟冲，并被轉(zhuǎn)換成電荷磨镶，每個元件上的電荷量取決于它所受到的光照強度。當(dāng)你按動快門健提，CCD將各個元件的信息傳送到A/D上琳猫，模擬電信號經(jīng)過A/D處理后變成數(shù)字信號，數(shù)字信號以一定格式壓縮后存入緩存內(nèi)私痹，此時一張數(shù)碼照片就誕生了脐嫂。CCD通常用在相機、DV和掃描儀上紊遵，作為感光的組件账千。（關(guān)于CCD到底長得什么模樣以及它的組件放大圖片，見下圖）
傳統(tǒng)CCD排列為矩陣暗膜，然而這樣的作法卻限制了在有效面積內(nèi)提升分辨率的能力匀奏。1/1.8CCD的理想值大約為六百萬像素，而在成本和制造良品率的考慮下降低至四百萬是合理值学搜。因此娃善，有些廠商很聰明的想出改變CCD的排列順序，藉此想在此范圍內(nèi)增強分辨率恒水。由此產(chǎn)生了一種比較特殊的CCD会放，叫SUPER CCD。它是富士公司獨創(chuàng)的钉凌，并沒有采用常規(guī)正方形二極管咧最，而是使用了一種八邊形的二極管，像素是以蜂窩狀形式排列御雕，并且單位像素的面積要比傳統(tǒng)的CCD大矢沿。將像素旋轉(zhuǎn)45度排列的結(jié)果是可以縮小對圖像拍攝無用的多余空間，光線集中的效率比較高酸纲，效率增加之后使感光性捣鲸、信噪比和動態(tài)范圍都有所提高。（關(guān)于兩種CCD的排列對比見下圖）
隨著用戶的要求不斷提高闽坡，傳統(tǒng)的CCD技術(shù)已經(jīng)沒有辦法滿足現(xiàn)在使用者對數(shù)字影像的需求栽惶。為了迎合用戶需求愁溜，占領(lǐng)市場，近幾年一些廠商又推出了幾種新的CCD技術(shù)：
2002年初外厂，富士發(fā)布第三代Super CCD冕象。2003年初，富士發(fā)布第四代Super CCD（見下圖）：
2002年2月汁蝶，美國Foveon公司發(fā)布多層感色CCD技術(shù)渐扮。在Foveon公司發(fā)表X3技術(shù)之前，一般CCD的結(jié)構(gòu)是類似以蜂窩狀的濾色版（見下圖）掖棉，下面墊上感光器墓律，藉以判定入射的光線是RGB三原色的哪一種。
然而幔亥，蜂窩技術(shù)（美國又稱為馬賽克技術(shù)）的缺點在于：分辨率無法提高耻讽，辯色能力差以及制作成本高昂。也因此紫谷，這些年來高階CCD的生產(chǎn)一直被日本所壟斷齐饮。新的X3技術(shù)讓電子科技成功的模仿“真實底片”的感色原理（見下圖），依光線的吸收波長逐層感色笤昨，對應(yīng)蜂窩技術(shù)一個像素只能感應(yīng)一個顏色的缺點，X3的同樣一個像素可以感應(yīng)3種不同的顏色握恳，大大提高了影像的品質(zhì)與色彩表現(xiàn)瞒窒。
X3還有一項特性，那就是支持更強悍的CCD運算技術(shù)VPS(Variable Pixel Aize)乡洼。透過“群組像素”的搭配（見下圖）崇裁。X3可以達到超高ISO值（必須消減分辨率），高速VGA動畫錄像束昵。比Super CCD更強悍的在于X3每一個像素都可以感應(yīng)三個色彩值拔稳，就理論上來說X3的動畫拍攝在相同速度條件下，可能比SuperCCD III還來得更精致锹雏。
2003年中期巴比，SONY發(fā)布4色感應(yīng)CCD。傳統(tǒng)的CCD為三原色矩陣礁遵，新的SONY CCD將淺綠色加入轻绞。新一代的CCD不僅在省電及功率上做文章，對色彩的表現(xiàn)也有了更多的提高佣耐。SONY公司一改以往三色CCD的傳統(tǒng)政勃，創(chuàng)新推出一個具備“新顏色”的四色過濾CCD，命名為ICX456兼砖。（4色分布情況見下圖奸远，左圖為傳統(tǒng)CCD的3色分布既棺，右圖為ICX456的4色分布）新增的E這個顏色是Emerald（應(yīng)該翻譯成祖母綠吧）。不同于以往三個原色RGB懒叛，E這個顏色加強了對自然風(fēng)景的解色能力丸冕，讓綠色這個層次能夠創(chuàng)造出更多的變化。應(yīng)用的效果有點類似噴墨打印機加裝淡藍和洋紅這兩種淡色芍瑞，以期能夠增強混色能力與效果晨仑，此外配合新色階的CCD，SONY也開發(fā)了新的圖像處理器拆檬，不僅有效的減少了30％的功率消耗洪己，更加快了處理速度和綠色色階分析能力。
這項發(fā)明的特點在于傳統(tǒng)的DC主要使用3色過濾矩陣竟贯，對每一個光點（或稱像素）產(chǎn)生3種不同顏色的強度：紅色（R）答捕，綠色（G）和藍色（B）數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)整合發(fā)色屑那，形成我們所看到的影像拱镐。然而，根據(jù)實驗指出人類視覺系統(tǒng)對綠色的敏感度要高于其它兩種持际，這也使傳統(tǒng)的CCD矩陣對顏色的配比采取了紅和藍各25％沃琅，綠色50％的現(xiàn)象≈┯可是顏色差別仍無法在這樣的配比中得到修正益眉，起因則是人類的視覺比較接近模擬效果，而非切割成數(shù)字階層姥份。為了讓風(fēng)景的顏色更加逼真郭脂，SONY這項技術(shù)有效的將深綠、淺綠分別導(dǎo)引取樣澈歉，對綠色的忠實再現(xiàn)有很大的助益展鸡。
后面補充說明一下CCD的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：很多用戶以為CCD只是一塊芯片而已。但實際上CCD是和處理器做成一個完整的組件（見下圖）埃难。這樣的設(shè)計可以確保DC的組件化莹弊，降低維修和檢查的成本（也就是說可以運用計算機檢測組件運作，一旦自我檢查出特定組件問題凯砍，直接更換整個組件箱硕，而不需要再一個個去測試單體，簡單省事悟衩，這也是DC維修費用居高不下的一個原因）
如果切開CCD剧罩，會發(fā)現(xiàn)CCD的結(jié)構(gòu)就像三明治一樣，第一層是微型鏡頭座泳，第二層是分色濾色片惠昔，以及第三層感光匯流片幕与。為什么“鏡頭”會直接做在CCD上呢？其實镇防，這應(yīng)該是英語翻譯上的問題啦鸣，具體原因我也不太清楚。ON-CHIP MICRO LENS是1980年初由SONY領(lǐng)先發(fā)展出來的技術(shù)来氧。這是為了有效提升CCD的像素诫给，又要確保單一像素持續(xù)縮小以維持CCD的標(biāo)準(zhǔn)體積。因此必須擴展單一像素的受光面積啦扬。但利用提高開口率來增加受光面積反而使畫質(zhì)變差中狂。所以開口率只能提升到一定的極限，否則CCD將成為劣質(zhì)品扑毡。為改善這個問題胃榕，SONY率先在每一個感光二極管上（單一像素）裝置了微小鏡片。這個設(shè)計就像是幫CCD掛上眼鏡一樣瞄摊，感光面積不再因為傳感器的開口面積而決定勋又，而改由微型鏡片的表面積來決定。如此一來换帜，可以同時兼顧單一像素的大小楔壤，又可在規(guī)格上提高了開口率，使感光度大幅提升惯驼。CCD的第二層是分色濾色片挺邀，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法跳座，另一個則是CMYG補色分色法，這兩種方法各有利弊泣矛。不過以產(chǎn)量來看疲眷，原色和補色CCD的比例大約在2：1左右。原色CCD的優(yōu)勢在于畫質(zhì)銳利您朽，色彩真實狂丝，但缺點則是噪聲問題。因此一般采用原色CCD的DC哗总，在ISO感光度上多半不會超過400几颜。相對的補色CCD多了一個Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細讯屈，但卻犧牲了部分分辨率蛋哭，而在ISO值上，補色CCD可以容忍較高的感度涮母，一般都可設(shè)定在 800以上谆趾。（關(guān)于這兩種分色方式見下圖）
CCD的第三層是感光匯流片躁愿，這層主要是負責(zé)將穿透濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號，并將信號傳送到影像處理芯片沪蓬，將影像還原彤钟。
最后說一下CMOS：
CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）即互補性金屬氧化物半導(dǎo)體，其在微處理器跷叉、閃存和特定用途集成電路（ASIC）的半導(dǎo)體技術(shù)上占有絕對重要的地位逸雹。CMOS和CCD一樣都是可用來感受光線變化的半導(dǎo)體。CMOS主要是利用硅和鍺這兩種元素所作成的半導(dǎo)體云挟，通過CMOS上帶負電和帶正電的晶體管來實現(xiàn)基本的功能的梆砸。這兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。
因為CMOS結(jié)構(gòu)相對簡單植锉，與現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝相同辫樱，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上講俊庇，CMOS的信號是以點為單位的電荷信號狮暑，而CCD是以行為單位的電流信號，前者更為敏感辉饱，速度也更快搬男，更為省電。現(xiàn)在高級的CMOS并不比一般CCD差彭沼，但目前CMOS技術(shù)發(fā)展還不成熟缔逛，這種高質(zhì)量的CMOS還只應(yīng)用于專業(yè)級別的數(shù)碼相機上，許多低檔入門型的數(shù)碼相機使用的是廉價低檔的CMOS姓惑，其成像質(zhì)量比較差褐奴。最大的缺點就是太容易出現(xiàn)噪點, 這主要是因為早期的設(shè)計使CMOS在處理快速變化的影像時，由于電流變化過于頻繁而會產(chǎn)生過熱的現(xiàn)象于毙。所以目前如果購買消費級數(shù)碼相機還是要選擇以CCD為影像傳感器的敦冬。
