主题:能否理性探讨一下CCD与CMOS有啥技术上的差异? [主题管理员:iZaZaD] [此主题全部回帖不记工分]
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aoliaoli 发表于 2019-05-08 15:06
我认为说D700颜色接近CCD是因为它够老


D700本来就是CCD啊!
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石慧 发表于 2019-5-9 12:26
我早就看出来了,不想回复,ccd可以拍出cmos的模样,反之一样,然后让大家猜,理都不用理,直说不好。真要搞明白,去看看cmos的帖子再看看ccd的帖子,看不出拉倒,自己爱用啥用啥,自己决定。

哈哈,CCD拍出CMOS的模样???
CCD拍出了CMOS没有的噪音???
CCD拍出了CMOS暗部的细节???
真不知道是说看不出来???
你爱用什么没有人关心,睁眼说瞎话就不好了。不过也正常,在9102年还大吹特吹CCD的人,能够理解,又一个对号入座的 本帖最后由 雪随风 于 2019-5-9 12:42 编辑
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雪随风 发表于 2019-5-9 12:10
科学理性讨论,楼上也已经讨论了不少,该明白能明白都明白了,不能明白的也就不明白了。
Peter兄这个对比,我个人觉得太能说明问题了。前面我就这个评测特意点了一下,不知道是大家都没有看出来还是理解了我的意思没有说出来
首先第一点:Peter兄做的这个对比,所有放大对比的图都是把CCD和CMOS掉换了。标着CCD的其实是CMOS,标着CMOS的其实是CCD。就Peter兄自己说CCD如何优秀的人,居然没有看出自己搞错了?还是故意的?
第二点:再来对比放大情况下面的画质,就花蕾下面的阴影部分,明显能看出CMOS(标CCD的)细节更多;再看焦外的暗部的噪音,也是明显看出CMOS(标CCD的)的更好;最后就是高光部分的细节,2:1放大图的部分是CCD(标CMOS)的好,而1:1的左边部分就是CMOS(标CCD的)更好。


我早就看出来了,不想回复,ccd可以拍出cmos的模样,反之一样,然后让大家猜,理都不用理,直说不好。真要搞明白,去看看cmos的帖子再看看ccd的帖子,看不出拉倒,自己爱用啥用啥,自己决定。
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SaikeW 发表于 2019-5-9 12:21
研究这个就超出摄影范畴了


本就是器材版块,谈谈器材的技术,我觉得也还合适吧
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研究这个就超出摄影范畴了
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搜了点信息给楼主参阅:

传统的CMOS传感器每个像素点都要搭配一个对应的A/D转换器以及对应的放大电路,因此,这部分电路会占用更多的像素面积,直接导致光电二极管实际感光的面积变小,感光能力变弱。CCD的单个像素点不需要A/D转换器和放大电路,光电二极管能获得更大的实际感光面积,开口率更大……

在传统CMOS感光元件中,感光二极管位于电路晶体管后方,进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式CMOS就是将它掉转方向,让光线首先进入感光二极管,从而增大感光量,显著提高低光照条件下的拍摄效果。

综上,我觉得说到底就是开口率的问题。因此,同画幅的CCD 1200万像素,应该是比cmos的1200万像素,在“开口率”这个指标更有优势,但如果cmos的像素密度比较低,那么CCD的这个优势就不大甚至不存在了。印证:D700是cmos,口碑也还不错,是因为像素低吧?

其他方面的就是各家机器的调校取舍,比如宽容度、色彩算法之类的。好比说,佳能5d3是2000多万像素的cmos,D750也是2000多万像素的cmos,但很多人说佳能的拍肤色比较讨喜。

ccd目前基本没有新品了,cmos这些年在进步,我觉得重要的进步就是cmos逐步在解决”开口率“带来的问题(比如通过”背照式“),尤其是像素也在提高的前提下。
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peterhong 发表于 2019-5-9 00:01
你要的同场景对比,同镜头58G,同闪光灯SB910,手动挡 M 1/128 同参数F2  1/60秒,用Lightroom直接打开raw进行对比(不做任何修改)

放大同屏对比3
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科学理性讨论,楼上也已经讨论了不少,该明白能明白都明白了,不能明白的也就不明白了。
Peter兄这个对比,我个人觉得太能说明问题了。前面我就这个评测特意点了一下,不知道是大家都没有看出来还是理解了我的意思没有说出来
首先第一点:Peter兄做的这个对比,所有放大对比的图都是把CCD和CMOS掉换了。标着CCD的其实是CMOS,标着CMOS的其实是CCD。就Peter兄自己说CCD如何优秀的人,居然没有看出自己搞错了?还是故意的?
第二点:再来对比放大情况下面的画质,就花蕾下面的阴影部分,明显能看出CMOS(标CCD的)细节更多;再看焦外的暗部的噪音,也是明显看出CMOS(标CCD的)的更好;最后就是高光部分的细节,2:1放大图的部分是CCD(标CMOS)的好,而1:1的左边部分就是CMOS(标CCD的)更好。
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由于CMOS噪声较大、温度系数较高
----------------------------------------------
部分同意这句话。
感觉二者差别既不在原理,也不算法,而在于材料稳定度。
如果材料本身是稳定的,那么好,通过降噪,通过算法,通过实验纠偏,真实的还原还是可以的。
但通过个人的了解,问题并未解决。
而材料稳定程度也没有根本改进。
使用在某一个点上,是通过RGB三个值记录的。但三种光线本身存在频率飘移,且这种飘移是不可测量的,因此,也就无法纠偏。
所以回到根本,还是两种材质本身稳定程度不一样,产生了无法难以用算法纠正的色彩还原问题。

另外,如果通过不同机型比较不同感觉器件,应该通过基本相同时代的产品间进行。您弄一个2005年的D200和一个最新的Z7对比,意思是不同大小感觉器件,14年的其他技术进步都可以忽略吗?
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CCD的这种读出信号的方式,每次电荷转移都必然有信号损失,假设每次转移的损失 0.01% ,那么经过4096次 (假设传感器边长4096像素) 移动,最远端的信号质量只有原来的 (1-0.0001)^4096=66.4%  .

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jpzy 发表于 2019-5-9 10:43
稍微懂模数电知识的,应该都能看明白!
说白了,感光的(将光信号变成电信号的部件)并不是什么CCD,CMOS,是光敏二极管。这部分大家都一样(当然不排除技术进步了,现在用的光敏二极管灵敏度更好)。转换成电信号以后,还有两个步骤:一个是读取,就是将电信号彻底变成数字信号,一个就是成像,将数字化的电压信号还原成图像(所谓的直出)。CCD和CMOS读取电压信号的原理是不一样的。这部分明显CMOS的性能更好,所谓的CCD按整行顺序读出效果更好那是扯淡。从电子技术的角度,理论上,每个像素单独读取,可以大规模并行处理,无论是速度还是精度都可以保证(因为增加了器件导致的感光元件体积减小,电路之间互相串扰那是另一层面的问题)。

所以究其根本,CCD和CMOS成像的主要差异就在于,将数字的电压信号还原成图像的过程。这部分就完全是厂家的程序设定的问题。有本事的牛人,可以试试将CMOS的图像原始数据(按像素排列的电压数字)导入到CCD机里面,只要数据符合一定标准,也一样能处理出图像。。。 ...


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找到一个详细介绍CCD原理的PPT教学资料:
https://wenku.baidu.com/view/c73fcc47fd4ffe4733687e21af45b307e871f9fc.html

根据这些内容,归纳几点心得:

1、 半导体部分,CCD比CMOS简单的多,CCD像素内只需要做一个光感应PN结和简单的连接电路就可以了; CMOS像素还要做另外几个开关切换和放大输出MOS管,单看像素单元内CCD的光电收集能力理论上强于CMOS传感器;

2、CCD与CMOS 根本差别在于信号怎么传递到传感器外部,CMOS可以把任意一个像素按照行列XY坐标读取出来,比如直接读取X行Y列的像素数据; 但是CCD不能这么做,CCD的信号就像手机贴膜上的气泡一样必须赶着出来:
登录后可直接显示原图
  

这样导致的结果:
a、CCD需要相对复杂的外部电压控制电路来移动半导体内部的电荷;
b、信号电荷都在半导体内部移动,必然导致发热而影响信号质量   
c、没办法直接寻址,只能整行依次读取   

其它结果:
a、CCD不适合拍摄视频;
b、难制造高帧率输出

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别理性了,累啊,凭感性,该用什么用什么好了。
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老顽童 发表于 2019-5-8 14:59
这从技术上说没啥讨论的,都是明的。

两者色彩上没有差别,都是有马赛克(mask)上的滤光层决定的颜色,与电路无关。

两者光电感应也没有差别,都是光敏二极管反向漏电流、向一个电容器充电的。(其实这个电容器也是二极管的PN结)

两者差异,在于感光后如何将电容器里的电荷取出来。

CCD是“电荷耦合器件”的缩写,本来开发出来是为了代替TTL电路的,以便实现更高的速度和更低的功耗。想不到CMOS解决了许多困难之后性能更好、更便宜、集成度更大,所以CCD没有发展起来。只不过CCD搬运电荷很方便,所以用在了感光器件上,用来将光敏二极管与电容器组合上的电荷取下来。这样,没有人认为CCD是一种逻辑部件了,大家都认为它是一种感光器件。

CMOS是“互补型金属-氧化物-半导体场效应管”的缩写,也是用来代替TTL电路的。由于它的功耗极小、集成度极高,在改善了它的缺点之后,成了目前逻辑电路的主流。

早年,将CMOS用到感光器件上的时候,由于CMOS噪声较大、温度系数较高,只能用在低档领域,比如监控摄像头。由于监控摄像头需要在夜间工作,所以它的马赛克对红外线过滤的时候,留下了不少红外线。这样夜间工作是变好了,但是色彩变差了。给人留下了“CMOS色彩很差”的印象。

在照相机清一色CCD ...


稍微懂模数电知识的,应该都能看明白!
说白了,感光的(将光信号变成电信号的部件)并不是什么CCD,CMOS,是光敏二极管。这部分大家都一样(当然不排除技术进步了,现在用的光敏二极管灵敏度更好)。转换成电信号以后,还有两个步骤:一个是读取,就是将电信号彻底变成数字信号,一个就是成像,将数字化的电压信号还原成图像(所谓的直出)。CCD和CMOS读取电压信号的原理是不一样的。这部分明显CMOS的性能更好,所谓的CCD按整行顺序读出效果更好那是扯淡。从电子技术的角度,理论上,每个像素单独读取,可以大规模并行处理,无论是速度还是精度都可以保证(因为增加了器件导致的感光元件体积减小,电路之间互相串扰那是另一层面的问题)。

所以究其根本,CCD和CMOS成像的主要差异就在于,将数字的电压信号还原成图像的过程。这部分就完全是厂家的程序设定的问题。有本事的牛人,可以试试将CMOS的图像原始数据(按像素排列的电压数字)导入到CCD机里面,只要数据符合一定标准,也一样能处理出图像。。。
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walkmannn 发表于 2019-5-9 10:05
客观讨论CCD和CMOS的物理结构和工作原理应该是受欢迎 的。
CCD和CMOS所采集的光信号肯定有所区别,但应该并不大。但性能上可能会有比较大的不同,现在看来,特别是弱光时信噪比方面。
以前也没有认真比过,但前几天用D70/D7000/D5拍了几张RAW,然后进行对比。
1、按相机内设置参数出RAW,照片的差别非常大;
2、RAW在ViewNXi里全部重置 统一的设置,发现区别很小,包括颜色。
由此推测,之所以机内设置照片有大区别,一是老相机测光、算法有较大的缺陷,比如色温不准、曝光量严重欠缺(-1EV)。
在View NXi重置统一参数,其实就是消除相机性能方面的差别;效果比较一致说明采集的光信号区别小。
机内设置
如果用相机本身的算法,那就相差极大,D70欠曝明显。
View NXi重置统一参数
RAW在已经在View NXi里统一了算法:标准优化(软件中的标准优化,不是相机中的标准优化)-色温4576K,而镜头是58G、F ...
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SONY半导体的官方文章,CMOS和CCD的比较,日语。

https://www_sony-semicon_co_jp/products_ja/IS/cmos_tech/index.html

构造的区别
耗电量和偏差
CCD浸润特性
CMOS平面变形特性
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捻花惹草 发表于 2019-5-9 01:54
我个人拍片的时候,特别是拍人,总是喜欢低速连拍,同一个场景拍好几张,回来的时候再选片。总是会遇到表情很好的片子。养成习惯了,比较片子的时候一定是看100%的。我用过好几个牌子的卡片机,CCD单反用过尼康的D50,D200,富士的S5,100%看的时候,无论哪个牌子的卡片机,都显得松散,薄,渣,甚至严重涂抹,单反的就结实厚重很多。

尼康后来的D800系列高像素机子,单个像素太小,100% 看的时候就跟原来的卡片机差不多。这也是我一直没升级的主要原因。


同感!

拿cmos拍摄的人像片放大100%,似乎没对上焦,就是软,不实,但没有经过比较的估计没有不适之感。不过,现在的高像素机去低通后稍微改善了一些,相比ccd还是不足。
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客观讨论CCD和CMOS的物理结构和工作原理应该是受欢迎 的。
CCD和CMOS所采集的光信号肯定有所区别,但应该并不大。但性能上可能会有比较大的不同,现在看来,特别是弱光时信噪比方面。
以前也没有认真比过,但前几天用D70/D7000/D5拍了几张RAW,然后进行对比。
1、按相机内设置参数出RAW,照片的差别非常大;
2、RAW在ViewNXi里全部重置 统一的设置,发现区别很小,包括颜色。
由此推测,之所以机内设置照片有大区别,一是老相机测光、算法有较大的缺陷,比如色温不准、曝光量严重欠缺(-1EV)。
在View NXi重置统一参数,其实就是消除相机性能方面的差别;效果比较一致说明采集的光信号区别小。
机内设置
如果用相机本身的算法,那就相差极大,D70欠曝明显。
View NXi重置统一参数
RAW在已经在View NXi里统一了算法:标准优化(软件中的标准优化,不是相机中的标准优化)-色温4576K,而镜头是58G、F5.6、光圈优先、D70相对D5和D7000是+1EV曝光。
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树下的石头 发表于 2019-5-9 09:48
这样说吧,同一个FE口全幅头,接在A7R3上、接A7R3用APS-C模式以及接A6300上,同光圈同快门时间则正常曝光的ISO也会相同。

相场放大或缩小会影响曝光能力——其实是物理焦距变化导致光圈发生了改变,而在像方焦平面处进行遮蔽/裁剪引发的相场变化不会影响曝光能力。
第一条没问题,ISO是相同的。勒克斯是不一样的。我拿D5200与D750测试过。
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主要的区别就是CCD的放大是每行一个放大器,CMOS是每个像素一个放大器,别的没啥原理性的区别

当然,理论上来说这种形式会导致CMOS的感光二极管占空比降低,不过通过微透镜技术,更小的加工线宽,特别是背部照射技术,从理论上来讲CMOS感光二极管的占空比也已经不比CCD差了,甚至更优。

至于功耗大,发热量大,速度慢这都是CCD的※※病了,没治。

与其探讨器件技术的差异,不如讨论处理器以及软件算法,这方面对影像影像恐怕更大。要知道,CCD老机器与CMOS新机器相比,不是只改了个传感器而已,更重要的还有一个处理器。同样的食材,不同的厨师做的味道都不一样,更何况影像处理器。北京烤鸭南京盐水鸭味道肯定是不一样,你说是鸭子本身味道就不同呢,还是厨子做的方法不同呢。
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徐诺洋 发表于 2019-5-9 09:45
相场不一样,曝光能力其实也是不一样的。

这样说吧,同一个FE口全幅头,接在A7R3上、接A7R3用APS-C模式以及接A6300上,同光圈同快门时间则正常曝光的ISO也会相同。

相场放大或缩小会影响曝光能力——其实是物理焦距变化导致光圈发生了改变,而在像方焦平面处进行遮蔽/裁剪引发的相场变化不会影响曝光能力。 本帖最后由 树下的石头 于 2019-5-9 09:50 编辑
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树下的石头 发表于 2019-5-9 09:06
不了解DX模式,不过只要物理焦距没变,相同光圈的曝光能力也就不变。但如果物理焦距有变化——比如用了增距镜或减焦镜,那么光圈就会变得与标称值不同,表现为曝光能力发生变化——但这与“等效光圈”的概念无关,而是光圈本身发生了变化。
相场不一样,曝光能力其实也是不一样的。
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无聊一知 发表于 2019-5-8 17:48
理论上是一回事,现实讨论的时候还要考虑不同年代的制作工艺等等。毕竟大家关注的尼康CCD机型号并不多,都集中在一个时代,而CMOS机分布在不同时代,甚至不同厂家的。
我之前也关注过,当时有个印象的结论,因为在CMOS传感器中,每个象素都会邻接一个放大器及A/D转换电路,所以,实际上相比CCD,感光面积被占用了一些。

我曾经不严谨地对比过D750和D80。那个时候很热衷。现在手头是Df和D80,还有一个D3400在外地岳父手里。我现在却没有对比的意愿。就算CCD在光线充足时比CMOS表现存在优势,但毕竟Df这样的全画幅机,其他优势还是非常多的,所以没有悬念,我常用的还是Df。
如果楼主你有需求,可以给我个对比题目。我抽时间操作一下。对比主要的麻烦是,为了展现肤色表现,要拍皮肤毕竟好的人。但我家娃现在处在调皮阶段,很难同场景拍摄。
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徐诺洋 发表于 2019-05-09 08:43
全副用半幅头DX模式拍摄。和用全副头拍摄完手动裁剪亮度一致???

不了解DX模式,不过只要物理焦距没变,相同光圈的曝光能力也就不变。但如果物理焦距有变化——比如用了增距镜或减焦镜,那么光圈就会变得与标称值不同,表现为曝光能力发生变化——但这与“等效光圈”的概念无关,而是光圈本身发生了变化。

本帖最后由 树下的石头 于 2019-5-9 09:11 编辑
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树下的石头 发表于 2019-05-09 08:36
  在不考虑其它因素的前提下,亮度确实一致。
  所谓“等效光圈”与曝光无关,它有两层含义:一是其它相关参数相同时景深等效,二是相同曝...

全副用半幅头DX模式拍摄。和用全副头拍摄完手动裁剪亮度一致???
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徐诺洋 发表于 2019-05-09 07:58
一定要一五一十说给你听才明白?不同画幅同一镜头相同参数拍摄,出来的照片亮度一致???

  在不考虑其它因素的前提下,亮度确实一致。
  所谓“等效光圈”与曝光无关,它有两层含义:一是其它相关参数相同时景深等效,二是相同曝光时间时ISO不同并且为“信噪比等效ISO”。所以同镜头同参数不同画幅(从而不是“等效光圈”)时,景深不同(景深不等效),噪点程度不同(信噪比不等效),但曝光值相同。

本帖最后由 树下的石头 于 2019-5-9 08:38 编辑
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chncwk 发表于 2019-05-09 03:01
CCD机器的RAW格式就没有直出的优势大了?

ccd的raw我没用过,不敢乱说。粗浅的揣测,不同材料或者方式在将光学信号转化成电子信号的过程中确实是会有差异的,但后期将电子信号再转成影像输出的时候,这种差异理论上是能够被修复的,最终成像是综合了这一阶段各种算法手段得到的结果。

以上揣测是基于有线电视的模拟信号转数字信号传输,再转成模拟信号输出推理过来的
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帝都花花 发表于 2019-05-09 01:39
这里就没提到画质,理解不了单位面积通光量和光圈的关系,还说等效光圈,就该复习一下什么叫光圈。光圈和照度的关系。

这里有...

一定要一五一十说给你听才明白?不同画幅同一镜头相同参数拍摄,出来的照片亮度一致???
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捻花惹草 发表于 2019-5-9 01:44
CCD如果做全幅的话,良品率低,成本会很高,还有散热之类的问题,导致厂家的利润很低。

而CMOS相反,成本低很多,厂家的利润高不少,所以CMOS大行其道。

之前中画幅用CCD,后来没有CCD用了,不得不转成CMOS,不代表CMOS就比CCD好,因为中画幅的机子本来就是用低感的,这就是CCD的优势。再极端一点,用于科考的上太空的大型相机,基本都是CCD拼接的,没听说用CMOS的,难道那些科学家都是傻子。

CCD在坛子里不受人待见,有部分原因就是某些人发的CCD片子确实拍得不好,但是一样有人拍CCD片子很好的。

另外,每个人的显示器都不同,导致两种片子差异不大,难以分辨,这也是事实。

我自己用CCD机子过来的,也用D700 ,和后面的高像素机子的色彩区别很大,还有一个就是质感,像素高的机子质感确实差点。这是自己长时间使用感觉到的。

之前有泡菜引用过CCD厂家的技术资料,CCD在一些方面确实比CMOS强,具体什么状况不太记得了。 ...


CCD的能耗问题 注定了无法适应无返化的趋势。 天空中的大型照相机都是外接电源的 和你手中的相机完全是两回事。 这就好像台式机芯片装不进手机一样。 讨论技术的优劣 离不开应用场景。
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cecil8714 发表于 2019-5-8 10:49
顶一个,支持!

事物存在即合理,你玩你的CCD,我用我的CMOS,他盘他的胶卷,拿个人主观感受来踩踏不同论点是最让人瞧不起的。

相机直出JPG的效果差异,在光电转换时除了感光元件本身的物理条件不同,还受处理器算法不同的影响,要不然也别研发什么expeed1-6了,同一块CMOS,尼康和索尼出片效果还不一样呢。

个人认为,CCD和CMOS对于直出JPG效果的影响,就好比当年一个用的富士胶卷,另一个用的柯达胶卷,同一个品牌的胶卷还有不同的系列呢,更何况还有冲印手法不同(等同于处理算法)。怎么没见人天天争论胶片和数码机的优劣性呢

所以 ,大家还是客观的分析问题吧。

CCD机器的RAW格式就没有直出的优势大了?
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何时何地 发表于 2019-5-8 17:23
我也这样认为,打个比方,拍了张平淡无奇的照片,把对比度拉高一点,立马就是“另一张照片”了。以前CCD不够完善,出来效果不好,于是机内直接就先P一下,于是给人一种“通透”的感觉,其实细节是掉了不少。

那只是奥巴、富士这两家爱这么做,在CMOS时代奥巴用同样的算法照样有这些弊端。 本帖最后由 chncwk 于 2019-5-9 02:38 编辑
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回复主题: 能否理性探讨一下CCD与CMOS有啥技术上的差异?
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