由于CMOS的色彩还原原理与CCD基本类似,同样是通过彩色滤镜实现的,所以这里笔者就不再花时间赘述了,上文也提到了CMOS的种种劣势,现在就让我们来讨论厂商都通过了哪些行之有效的方法来扬长避短,考虑到佳能公司是对CMOS技术造诣最深的厂商,故下面的内容就以佳能CMOS来作讲解,必定又要涉及到DSLR产品所使用的CMOS了。
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图8 |
佳能认为成像质量不仅取决于影像传感器中的总像素数,也与传感器的尺寸有着至关重要的关系。佳能这里所指的成像质量主要考虑的还是最终成像的动态范围(Dynamic Range),以及更高的信噪比,所谓信噪比就是有效信号(Signal)与无用的杂讯(Noise)之间的个数比例,这些正是驱使佳能马不停蹄开发出更大尺寸CMOS的根本原因。如图8所示,佳能将CMOS的感光过程比作水桶蓄水,传感器的尺寸越大,在单位时间内能摄入更多的光量,同样道理在光量相同的情况下,大尺寸传感器的曝光时间也就越短。而所谓的“动态范围”实际上是指影像传感器能否合理的捕捉到明亮与阴暗区域的光量,那么在固定的时间内尺寸更大便能够汲取更多的光量,进而大大的提升了光线的摄入率,减少了光信号的流失。与此同时,由于捕捉到更多的光量,因此有用的光信号在其中所占的比例较杂讯更高,从而也有效的提高了信噪比。
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图9 |
对于噪点的抑制佳能也着手对CMOS进行了相关的改良,佳能认为噪点在CMOS中的表现通常分为固定噪点(Fix-Pattern Noise)和漂移噪点(Random Noise)两种。对于固定噪点的消除,佳能采用了第二代“偏面消除噪点技术”,如图9所示,在CMOS的信号转换电路上经过重新的排线,设计了一个增幅回路,它只吸收噪点信号而不处理光学信号,这样就可以有效的从光学信号中消除噪点。
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图10 |
对于漂移噪点的消除,佳能则采用了“全像素电荷转移技术”,如图10所示,由于每次读取信号时,初始值都会发生变化,故佳能将CMOS的电路部分重新设计为感光电极和一个独立的信号缓存区。每一次曝光开始前,CMOS都会对电极中的残留信息进行初始化,而上一回光信号传输完毕后的残留下来的噪点信息也会被固定的保留在信号缓存区内,成为下次曝光时CMOS中已经存在的噪点初始信息,接着曝光开始,光信号和噪点信息同时被摄入,这时初始的噪点信息就会被用来抵消感光电极中的噪点信息,故漂移噪点就这样被抑制了。
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