CCD尺寸大小的含義是什么?與畫質有何關系 【轉】


現在隨着數碼相機走進人們的生活,對於數碼相機的知識也越來越受到大家的關注,有網友問道:數碼相機的CCD尺寸有1/1.8英寸、1/2.7英寸,它們有什么不同?這一尺寸會影響到數碼相機的什么功能?

    在此,我們就借助國外網站的一篇文章,給大家做個說明:

   1. CCD的“型”表示尺寸的不同

    數碼相機規格表中的CCD一欄經常寫着“1/2.7英寸CCD”等。這里的“1/2.7英寸”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采用1/2.7英寸、1/2.5英寸和1/1.8英寸等尺寸的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。

    CCD的尺寸用對角線長度表示。尺寸越小,設備就可以設計得越小,不過,單位像素的面積變小的話,很難聚光。有時也用“英寸”代替“型”,不過,這種情況下,“1英寸不等於25.4mm”。

  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英寸比1/1.8英寸尺寸小,但配備1/2.7英寸CCD的數碼相機並沒有受到畫質不好的批評。

  順便說一句,1/2.7英寸的“型”有時也寫作“inch”,不過,在這里不是普通的“1英寸=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,習慣上采用比較特殊的尺寸。1/2.7英寸為6.6mm,1/1.8英寸約為9mm。

     就拿1/1.8英寸的CCD來說吧。1/1.8英寸換算成實際單位的話約為0.555英寸大小,換算成mm單位的話約為14.1毫米。但1/1.8英寸CCD的對角線真的有14.1毫米么?如果說實際長度真有14.1毫米的話就沒有問題了,可偏偏1/1.8英寸CCD的對角線的實際長度只有8.93毫米。那剩下那1/3的5.17毫米到底跑哪兒去了呢?

 其實,以這種方式標示出來的大小和實際大小的差異在於,1/1.8英寸不是傳感器的大小,而是真空管的尺寸。(在CCD出現之前,攝像機是利用一種叫作“光導管(Vidicon tube)”的成像器件感光成像的,是一種特殊設計的電子管,其直徑的大小,決定了其成像面積的大小,所以,人們就用其直徑來分類表示不同感光面積的產品,CCD出現之后,最早被大量應用在攝像機上,也就自然而然沿用了光導管的尺寸表示方法,進而擴展到所有類型的圖像傳感器的尺寸表示方法上舉例來說,被稱為“1/1.8”型的CCD,就表示其成像面積與一根直徑為1/1.8英寸的光導管的成像面積近似.光導管的直徑與具體成像面積沒有固定的換算公式,實際成像面積的對角線大約相當於光導管直徑的2/3.).1/1.8英寸的形式是從1950年開始,為了表示真空管的尺寸而使用的,所以這1/1.8英寸指的不是傳感器對角線的長度,而是它周圍一圈真空管的徑直長度。為了幫助理解,下面就讓我們來看看圖例吧。

 

上圖中,黑色部分為真空管,綠色長方形部分為傳感器。1/1.8英寸(14.1毫米)指的是圍繞在傳感器周圍的真空管的直徑,而傳感器的對角線長只有8.93毫米,所以會有5.71毫米的誤差。另外還要注意的一點就是,傳感器的寬度約為周圍真空管直徑的2/3。

    粗粗看的話並不會覺得真空管和傳感器在尺寸有什么數學上的關系。但CCD的面積也約為真空管實際有效面積的2/3,所以至今仍采用的是真空管直徑表示方法。

    但為什么不直接用毫米來表示CCD大小呢?因為和電視機,電腦屏幕一樣,一般都采用對角線長度的形式來表示它們的尺寸。另外,用表示真空管直徑的方式還能覆蓋CCD的實際大小,所以自然而然的把這種1/1.8英寸的表示方式沿用至今。

    最后,為了能進一步了解CCD的實際大小,我們把它們都換成mm的形式來看看。最近推出大型CCD有2/3英寸大小,也就是說實際直徑有1厘米左右。就目前為止,市面上相機的最大尺寸的CCD就是Contax的36.0 ×24.0mm了。

    本質上,大家在數碼相機/攝像機說明書上,看到有一個影像傳感器尺寸大小的指標,如1/2英寸、2/3英寸、3/4英寸等,這些都是表示這台數碼相機所有的CCD或 CMOS影像傳感器的對角線大小,如下圖:

 

業界通用的規范是1英寸大小=長12.8mm x 寬9.6mm=對角線為16mm的4:3比例傳感器所對應的面積。有了這樣的規范,我們就可以知道這台相機的影像傳感器的大小了,例如1/2英寸的傳感器的對角線是1英寸的一半,為8mm,1/4英寸就是1英寸的1/4,對角線長度即為4mm;

1/2.7 : 16*1/2.7=5.9259=5.9

1/2.5 : 16*1/2.5=6.4000

1/1.8 : 16*1/1.8=8.8889

1/1.7 : 16*1/1.7=9.4118

2/3    : 16*2/3 =10.6667=11

 

常用CCD/CMOS尺寸對比:

 

 2. CCD尺寸與畫質的關系

    現在市面上的消費級數碼相機主要有2/3英寸、1/1.8英寸、1/2.7英寸、1/3.2英寸四種。CCD/CMOS尺寸越大,感光面積越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300萬像素相機效果通常好於1/2.7英寸的400萬像素相機(后者的感光面積只有前者的55%)。而相同尺寸的 CCD/CMOS像素增加固然是件好事,但這也會導致單個像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。但如果在增加CCD/CMOS像素的同時想維持現有的圖像質量,就必須在至少維持單個像素面積不減小的基礎上增大CCD/CMOS的總面積。目前更大尺寸CCD/CMOS加工制造比較困難,成本也非常高。因此,CCD/CMOS尺寸較大的數碼相機,價格也較高。感光器件的大小直接影響數碼相機的體積重量。超薄、超輕的數碼相機一般CCD/CMOS尺寸也小,而越專業的數碼相機,CCD/CMOS尺寸也越大。

 

轉載:http://www.vojs.cn/dfzj/dfkt/dfxtjcrm/201107/t20110728_115653.htm


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