<s>消费级_b 相机_n 里_f CCD_nx 为什么_r 会_v 被_p 淘汰_v ?_w</s>
<s>我_r 最近_t 发现_v 工业级_b 相机_n 和_c 科学_n 级_b 相机_n 里_f ccd_nx 的_u 应用_vn 十分_m 广泛_a ，_w 而_c 消费_vn 级_n 说_v 难听_a 点_q 现在_t （_w 2022_m ）_w 推荐_v 别人_r 买_v ccd_nx 相机_n 大概_d 率_n 在_d 坑人_v 。_w</s><s>想_v 知道_v 这_r 是_v 为什么_r ，_w 我_r 看_v 了_u 不少_m ccd_nx 和_c cmos_nx 的_u 对比_vn ，_w 但_c 同样_b 的_u 问题_n 科学级_n 和_c 工业级_n 也_d 会_v 遇到_v</s>
<s>现在_t CCD_nx 的_u 优势_n 应该_v 仅_d 限于_v 少_a 光子_n 探测_vn 的_u EMCCD_nx 。_w</s><s>还是_c 半导体_n 制造_vn 工艺_n 的_u 提升_vn 淘汰_v 了_u CCD_nx 。_w</s><s>CCD_nx 和_c CMOS_nx 最_d 根本_a 的_u 差别_n 是_v 光_n 积分_v 之后_f 光电子_n 的_u 处理_vn 。_w</s><s>大部分_m CCD_nx 只有_d 一_m 个_q ADC_nx ，_w 也_d 就_d 是_v 所有_b 像素_n 点_n 的_u 光电子_n 都_d 要_v 通过_p 电子_n 转移_v ，_w 到_v 同_v 一_m 个_q ADC_nx ，_w 把_p 电荷_n 量_n 转化_v 为_v 数字_n 信号_n 。_w</s><s>CCD_nx 电荷_n 转移_vn 的_u 过程_n 会_v 消耗_v 大量_m 时间_n ，_w 一_m 个_m 个_m 像素_n 的_u 电荷_n 排队_v 到_v ADC_nx ，_w 因此_c 帧_n 率_n 难以_d 提高_v 。_w</s><s>而_c CMOS_nx 的_u 每_r 一_m 个_q 像素_n 单元_n 都_d 可以_v 有_v 自己_r 的_u ADC_nx ，_w 也_d 有_v 一些_m 是_v 一_m 行_q 一_m 个_q ，_w 因此_c CMOS_nx 片_Ng 上_f 传输_v 的_u 是_v 数字_n 信号_n 。_w</s><s>由于_c 不_d 需要_v 慢慢_d 转移_v 大量_m 光电子_n ，_w CMOS_nx 帧率_n 高_a 很多_m 。_w</s><s>CCD_nx 高感差_n 也_d 和_p 光电子_n 转移_vn 有关_v ，_w 桶_n 装_v 的_u 越_d 满_a ，_w 就_d 越_d 容易_a 撒_v 出来_v 。_w</s><s>早期_t 的_u 相机_n 都_d 是_v CCD_nx ，_w 因为_c CCD_nx 结构_n 更_d 简单_a ，_w 半导体_n 工艺_n 更_d 容易_a 实现_v ，_w ADC_nx 通常_d 不_d 在_v 片_Ng 上_f ，_w 可以_v 用_v 独立_a 芯片_n 。_w</s><s>EMCCD_nx 就_d 是_v 这样_r 诞生_v 的_u ，_w 光电子_n 经过_p 电子_n 倍增_v ，_w 再_d 到_p ADC_nx ，_w ADC_nx 的_u 噪声_n 相对于_v 倍增_v 后_f 的_u 电子_n 微乎其微_i ，_w 成为_v 单_b 光子_n 探测_vn 的_u 理想_a 方案_n ，_w 现在_t 也_d 保持_v 着_u 对_p sCMOS_nx 的_u 优势_n 。_w</s><s>之后_f CMOS_nx 出现_v 了_y ，_w 由于_c 每_r 个_q 像素_n 都_d 是_v 独立_a 的_u ADC_nx ，_w 而_c 受到_v 当时_t 工艺_n 限制_vn ，_w ADC_nx 的_u 测量_vn 误差_n 不_d 一致_a ，_w 成像_n 质量_n 也_d 就_d 不_d 好_a ，_w 没有_v CCD_nx 均匀_a 。_w</s><s>此外_c 由于_c ADC_nx 需要_v 占用_v 一_m 部分_n 芯片_n 面积_n ，_w CMOS_nx 用来_v 进行_v 光_n 积分_vn 的_u 区域_n 比例_n 也_d 低于_v CCD_nx ，_w 进一步_d 影响_v 了_u 性能_n 。_w</s><s>随着_p 半导体_n 技术_n 的_u 发展_vn ，_w 出现_v 了_u 背_b 照_vn 式_k ，_w 也_d 就_d 是_v 感光_vn 元件_n 几乎_d 所有_b 受_v 光_n 面积_n 都_d 用于_v 光_n 积分_n ，_w 其他_r 电子_l 器件_l 藏_v 在_p 后面_f 。_w</s><s>CCD_nx 由于_c 结构_n 简单_a ，_w 率先_d 实现_v 了_u 背照式_b ，_w 这_r 是_v CCD_nx 吊_vn 打_v CMOS_nx 的_u 时代_n ，_w 柯达_nz 进军_v 数码_n ，_w 大法_n 还_d 没_d 崛起_v 。_w</s><s>在_p 科研_n 领域_n ，_w 低温_n 可以_v 有效_ad 控制_v CCD_nx 电荷_n 转移_vn 的_u 噪声_n ，_w 除了_p 少数_m 高速_b 应用_vn ，_w 都_d 是_v CCD_nx 的_u 天下_n 。_w</s><s>半导体_n 技术_n 继续_v 发展_v ，_w CMOS_nx 也_d 背照_v 了_y ，_w 但_c 由于_c 结构_n 复杂_a ，_w 此时_t 的_u 背照_v CMOS_nx 画质_n 甚至_d 更_d 垃圾_n 了_u ..._m 但_c CMOS_nx 速度_n 快_a 的_u 优势_n 一直_d 存在_v ，_w 开始_v 被_p 应用_v 到_v 摄像机_n 。_w</s><s>另外_c ，_w CMOS_nx 为了_p 避免_v 所有_b ADC_nx 一起_d 工作_v 带来_v 的_u 噪声_n ，_w 基本_ad 都_d 进行_v 行_Ng 曝光_vn 。_w</s><s>也_d 就_d 是_v 每_r 一行_n 依次_d 曝光_v ，_w 依次_d 进行_v ADC_nx ，_w 保证_v 每_r 个_q 像素_n 积分_vn 时间_n 相同_a ，_w 但_c 前后_f 有_v 时间_n 差_Ng ，_w 这_r 也_d 就_d 导致_v 了_u 摄像_v 时_Ng 可能_v 有_v 果冻_vn 效应_n 。_w</s><s>最后_f 在_p 大法_n 的_u 努力_an 下_f ，_w CMOS_nx 终于_d 实现_v 了_u 全面_ad 超越_v ，_w 就_d 是_v 制造_vn 工艺_n 的_u 提升_vn 使得_v ADC_nx 的_u 差异_n 可以_v 忽略_v 。_w</s><s>原理_n 上_f 又_d 决定_v 了_u CMOS_nx 速度_n 吊_v 打_v CCD_nx ，_w 再_d 加上_v CMOS_nx 片_Ng 上_f 不_d 传递_v 大量_m 光电子_n 的_u 优势_n ，_w 民用_b 领域_n CCD_nx 基本_ad 是_v 黄_a 了_y 。_w</s><s>科研_n 领域_n 也_d 只_d 剩_v EMCCD_nx 还_d 有_v 优势_n ，_w sCMOS_nx 和_c 现在_t 新_d 出_v 的_u qCMOS_nx 都_d 在_d 往_p 少_a 光子_n 邻_n 域_Ng 发展_v ，_w 挤压_v EMCCD_nx 的_u 市场_n 。_w</s><s>CCD_nx 还_d 有_v 一些_m 奇技_n 淫巧_a ，_w 比如_v 可以_v 把_p 一半_m 的_u 像素_n 用来_v 曝光_v ，_w 光电子_n 先_d 转移_v 到_v 另_r 一半_m 暂_d 存_v ，_w 慢慢_d 做_v ADC_nx 读取_v 。_w</s><s>只要_c 读取_v 花_v 的_u 时间_n 小于_v 曝光_vn 时间_n ，_w 就_d 相对于_v 没_d 浪费_v 时间_n 在_d 读取_v 。_w</s><s>对_p 分辨率_n 要求_v 不_d 高_a 的_u 时候_n ，_w 可以_v 把_p 几_m 个_q 像素_n 的_u 光电子_n 转移_v 到_v 一起_s 做_v ADC_nx ，_w ADC_nx 次数_n 少_v 了_u 误差_n 也_d 就_d 小_a 了_y 。_w</s>
