大像素还是高像素？

主题：大像素还是高像素？ [主题管理员:法无定法]

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weikle

泡菜

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2010-01-02 21:06

原文由格里格在2010-01-02 21:03发表
搂主,听我一句,如果你是高智商的人,请不要再回复了!

讨论得挺好的啊，等着看呢

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第 202 帖

法无定法

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2010-01-02 21:05

原文由法无定法在2010-01-02 21:04发表

指教不敢当，大家共同探讨。

首先我们知道ISO放大电路或算法的作用是对传感器采集到的信号进行放大，这是一个基本的前提。没有传感器的输出信号，放大时是有意义的。

CMOS传感器的每个象素由感光二极管和放大器与A/D转换电路构成，这个放大器的功能是放大模拟信号使得信号能够被A/D转换电路接收从而产生输出。其作用 ......

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第 201 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 21:04

原文由 weikle 在2010-01-02 20:53发表

这倒也是。一个电路里面往往有很多类型的放大器，至于iso放大器在的具体情况，请楼主指教。

指教不敢当，大家共同探讨。

首先我们知道ISO放大电路或算法的作用是对传感器采集到的信号进行放大，这是一个基本的前提。没有传感器的输出信号，放大是没有意义的。

CMOS传感器的每个象素由感光二极管和放大器与A/D转换电路构成，这个放大器的功能是放大模拟信号使得信号能够被A/D转换电路接收从而产生输出。其作用是使得感光二极管接收到的微弱信号能够驱动A/D转换电路。所以，这个放大器的增益是固定的，即在设计芯片的时候就确定了，不会也不可能通过设置ISO值来改变，否则将会引起信号失真，也会使得电路变得更复杂。任何一个数码相机的ISO放大电路都位于传感器芯片之外，与传感器每个像素的放大电路没有什么关系。因为ISO放大电路只需要也只能对传感器输出的信号（对CMOS芯片，这个输出信号就是数字信号，因为A/D转换是在传感器的每个像素上完成的）进行处理，既没有可能更没有必要去改变传感器上每个像素的放大能力。

[法无定法编辑于 2010-01-02 21:06]

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第 200 帖

格里格

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2010-01-02 21:03

搂主,听我一句,如果你是高智商的人,请不要再回复了!

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第 199 帖

dvcam

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2010-01-02 20:59

原文由柯纳在2010-01-02 20:20发表
其实这个“增感”(放大）可以在模拟空间进行也可以在数码空间执行，基本原理都是一样的：把弱信号加强。

至于选择在模拟空间还是数码空间处理我想关键是ADC，更准确说是ADC的最低噪音值。在ADC前把信号增强可以减少ADC最低噪音（暗部噪音）的干扰，而如果ADC有足够的动态范围（24位？）则可以在数码空间处理。

据我所 ......

24位ADC是没有意义的，16位ADC对现在传感器以及足够了，再高得到的也只不过是光子的shot noise，而shot noise是光的本质决定的（粒子性），是没法消除的，呵呵

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第 198 帖

柯纳

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2010-01-02 20:58

ADC设计很复杂，当年我都没学好，恐怕要把流行的ADC结构弄明白要上一学期专业课。

这是其中一个例子，你觉得能够把它塞进一个像素吗？

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第 197 帖

柯纳

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2010-01-02 20:57

原文由法无定法在2010-01-02 20:35发表
那么你认为CMOS像素输出的不是数字信号了？那么，每个COMS像素上的A/D转换电路是做什么的？或者你认为每个CMOS像素上都没有A/D转换，而是像CCD一样，先输出模拟信号再转换？

呵呵，CMOS每个像素上肯定无法实现AD转换。

CMOS传感器与CCD的差别是像素上面有放大线路，这是Noble当年发明的3T（Transistor 晶体管）CMOS像素，Mrst负责重设（和供电），Msf是放大，Msel是行选择。还有其他一些变种设计如4T、5T、6T等，无非是改善视频表现如总体快门等。

下一个回帖我给你看一个简单的ADC线路。

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第 196 帖

weikle

泡菜

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2010-01-02 20:53

原文由法无定法在2010-01-02 20:40发表

我在前面已经说过，放大器由多种，ISO放大器电路只是数码相机放大器电路中的一种，不要看见一个放大器就认为是ISO放大器，特别是在每个像素里面的那一个。

这倒也是。一个电路里面往往有很多类型的放大器，至于iso放大器在的具体情况，请楼主指教。

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第 195 帖

糊涂终结者

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2010-01-02 20:53

原文由柯纳在2010-01-02 18:38发表

既然要看DxO数据咱们就把所有数据都拿出来，光看一个数字不够。

先看动态范围，毫无疑问S5 Pro在ISO 800以前领先。

即便看这些数据，也不能说D3的动态范围好于D3X吧？只能说ISO200以上好于D3X，且绝对值没有超过D3X，你就不能说D3的动态范围比D3X大吧？

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第 194 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:53

原文由法无定法在2010-01-02 20:49发表

再说一遍，你能不能直接了当的回答我下面的问题？

那么你认为CMOS像素输出的不是数字信号了？那么，每个COMS像素上的A/D转换电路是做什么的？或者你认为每个CMOS像素上都没有A/D转换，而是像CCD一样，先输出模拟信号再转换？

我不是已经写得很清楚了，CMOS象素里的当然是模拟信号，但是它既不是每个象素都有AD转换（太大、太贵了吧

），也不是跟CCD一样单独有一个AD转换芯片，而是内部有多个AD转换电路，分组转换后输出数据。你仔细看贴了吗？

我在哪里写过让你认为每个象素都有AD转换电路的内容吗？

[spot 编辑于 2010-01-02 20:55]

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第 193 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 20:49

原文由 spot 在2010-01-02 20:47发表

兄弟，我175贴那个图你仔细看了吗？我给你挨个讲一遍吧：

这个图是一个CMOS感光芯片的结构示意图。

1、中间那个代表CMOS的象素阵列，接受光线产生光电子，存储在CMOS象素里
2、左边上下的白色横框表示读出电路，由时钟信号控制一列一列读出象素信号，一次读出(比如说）8个象素的电压信号，送给对应的放大电路
3 ......

再说一遍，你能不能直接了当的回答我下面的问题？

那么你认为CMOS像素输出的不是数字信号了？那么，每个COMS像素上的A/D转换电路是做什么的？或者你认为每个CMOS像素上都没有A/D转换，而是像CCD一样，先输出模拟信号再转换？

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第 192 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:47

原文由法无定法在2010-01-02 20:35发表

那么你认为CMOS像素输出的不是数字信号了？那么，每个COMS像素上的A/D转换电路是做什么的？或者你认为每个CMOS像素上都没有A/D转换，而是像CCD一样，先输出模拟信号再转换？

兄弟，我175贴那个图你仔细看了吗？我给你挨个讲一遍吧：

这个图是一个CMOS感光芯片的结构示意图。

1、中间那个代表CMOS的象素阵列，接受光线产生光电子，存储在CMOS象素里
2、左边上下的白色横框表示读出电路，由时钟信号控制一列一列读出象素信号，一次读出(比如说）8个象素的电压信号，送给对应的放大电路
3、它们右边竖着一排棕色三角形代表放大电路，对读出的每个象素进行放大，ISO设置的放大功能也在这里实现，由ISO设置控制放大级数，放大后的信号送给对应的AD转换电路
4、最右边上下两排的粉色、绿色横条代表AD转换电路，转换后的数据送数据总线输出到CMOS芯片之外。

从工艺上说，一般CMOS感光芯片最上面是滤镜层，包括颜色滤镜、低通滤镜等，下面是象素层，再下面是模拟信号处理层。

CMOS跟CCD不一样的是，一般CCD系统里有个单独的ADC芯片，可能这个区别让你以为CMOS象素里直接就有数字信号了

把图也再链一遍吧

[spot 编辑于 2010-01-02 20:49]

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第 191 帖

dvcam

资深泡菜

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2010-01-02 20:41

原文由 spot 在2010-01-02 18:26发表

呵呵，我请问，如果放大环节是在AD转换之后引入的，那么也就是说，ISO100和ISO6400下，AD转换的输入信号（包括噪声）是一样的，转换之后的数据包含的噪声信息也应该是一样的，那么，请问数字信号的“放大”是怎么让ISO6400的噪声大大高于ISO100的？厂家为什么不出一个跟ISO100一样噪声的ISO6400下的RAW文件，让用户自己 ......

并不是数字信号的“放大”让ISO6400的噪声大大高于ISO100的，噪音并不是在ISO放大过程中产生的，而是放大前就已经存在了。

借用前面DX说的例子，一个CMOS像素最多能收集1000个光子（光子->电子，然后存储在像素里），这个像素的数据在读出的过程中，会产生噪声（热噪声，量化噪声等等，这是无法消除的），假设这个噪声的大小是50个电子，（通俗的说，这噪声会在使读出数据产生50个电子的随机波动，如果原始有500个电子，读出的数据就可能是475到525之间的随机数）。数据读出后，再通过ISO放大，变成图片。

假设在某恒定光强下，用1/10秒的快门，一个像素能收集到1000个电子，读出信号的信噪比(SNR)就是1000/50=20，这时用ISO100，正好得到曝光正常的图片。
但1/10太慢，容易虚，我们就提高快门速度，用1/40秒，并把ISO提高到400，以保证曝光正常。由于快门只有1/40秒，像素就只能收集到250个电子，但读出时的噪音依然不变，SNR就只有5了。SNR低，表现在图片上，就是“噪点”。

高ISO的照片，一般噪点都出现在暗处，也是这个原因，暗处的光信号弱，信噪比低。

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第 190 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 20:40

原文由 weikle 在2010-01-02 20:37发表

放大肯定是针对模拟信号的，之后再AD，任何传感器都是这样的。

我在前面已经说过，放大器由多种，ISO放大器电路只是数码相机放大器电路中的一种，不要看见一个放大器就认为是ISO放大器，特别是在每个像素里面的那一个。

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第 189 帖

糊涂终结者

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2010-01-02 20:38

原文由法无定法在2009-12-31 22:28发表

鉴于有5D2虚高标定ISO的劣迹在先，小马四是否表明佳能在感光元件的研发上有了新的进步还有待观察。

倒是SONY又搞出了一种新的CMOS芯片能够显著提升传感器的感光能力，可惜的是目前也只是用于小DC上。

五十步笑百步！看看尼康怎么虚高标定ISO的：
.

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第 188 帖

weikle

泡菜

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帖子: 5540

2010-01-02 20:37

原文由 spot 在2010-01-02 18:41发表

这里没有任何抬杠，而是说的一个基本概念，那就是ISO放大是在AD转换之前，是模拟信号处理，楼主从一开始这个基本概念就是错的。至于那些他回答不出来的问题，则是他一定要证明自己正确，结果自己把自己堵角里出不来了。

放大肯定是针对模拟信号的，之后再AD，任何传感器都是这样的。

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第 187 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 20:35

原文由 spot 在2010-01-02 20:27发表

呵呵，兄弟，你仔细看看再发言吧，放大电路就是那个棕色的三角形，看到没有？CMOS里输出的是数字信号？CMOS只能通过释放电荷形成一个电压信号，对于内存来说，CMOS输出的电压通过阚值判断变成0和1的数字信号，对于光电传感器来说，这个电压信号直接对应光电荷的多少，是不折不扣的模拟信号，只有通过放大后AD转换，才能 ......

那么你认为CMOS像素输出的不是数字信号了？那么，每个COMS像素上的A/D转换电路是做什么的？或者你认为每个CMOS像素上都没有A/D转换，而是像CCD一样，先输出模拟信号再转换？

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第 186 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 20:31

原文由 fasciae 在2010-01-02 20:08发表
信号放大在A/D之前，难道就必须有一个明显的可以和别的功能电路分离“每像素”的电路？那个学校教出这样的学生啊？逻辑这么不严谨啊？
不是电子相关专业不重要，“无论是在硬件和软件方面都比你专业的多”是否有证据也没有意义。起码先将逻辑搞好啊。
你的条件，只能推出，这个放大必须是在每个像素的A/D电路的输出之前。你连A/D电路的输入之前的证明都没有呢

如果没有看清楚讨论的问题，请先看清楚再说。

spot认为，ISO放大电路在A/D转换之前，并且贴出图说每个像素A/D转换前的那个放大器就是ISO放大电路。我认为他的这的说法不能成立，请他举出一个证明他这个说法成立的理由。这么就不合逻辑了？证明在放大电路在“A/D电路的输入之前”也是他的事，与我何干？

你的理解力是什么水平？

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第 185 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:27

原文由法无定法在2010-01-02 20:21发表

你看清楚没有？右边CMOS的那张图放大电路在什么地方？对CMOS来说，每个像素输出的信号已经是数字信号了，更何况是传感器输出的信号！

呵呵，兄弟，你仔细看看再发言吧，放大电路就是那个棕色的三角形，看到没有？CMOS里输出的是数字信号？CMOS只能通过释放电荷形成一个电压信号，对于内存来说，CMOS输出的电压通过阚值判断变成0和1的数字信号，对于光电传感器来说，这个电压信号直接对应光电荷的多少，是不折不扣的模拟信号，只有通过放大后AD转换，才能分成不同级别变成数字信号。

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第 184 帖

柯纳

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2010-01-02 20:27

原文由 fasciae 在2010-01-02 20:21发表
可惜DXO也不敢说色彩敏感度是在色准的情况下的敏感度。如果RAW是不是一一对应A/D电路的输出。而是经过混合运算（据某sony资深暗示，nikon的RAW就是经过混合运算的。我个人倾向于所有的RAW都是经过混合运算的，只是程度不同）的。那么这个色彩敏感度，很可能已经不是芯片的色彩敏感度

RAW信息肯定不是传感器出来的信息，对于大部分传感器来说它们输出的是模拟信号，还要经过ADC转换。

甚至我认为RAW文件也不是ADC出来的信息，而是经过DSP处理过以后的信息。

所以相同的传感器在不同的相机上面会有不同的表现，即使是RAW文件来说。

此外，传感器表面部分（低通滤镜）等各厂家甚至不同型号机器也会不同，比如尼康的D100和D70就不同。

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第 183 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:24

原文由柯纳在2010-01-02 20:20发表
其实这个“增感”(放大）可以在模拟空间进行也可以在数码空间执行，基本原理都是一样的：把弱信号加强。

至于选择在模拟空间还是数码空间处理我想关键是ADC，更准确说是ADC的最低噪音值。在ADC前把信号增强可以减少ADC最低噪音（暗部噪音）的干扰，而如果ADC有足够的动态范围（24位？）则可以在数码空间处理。

据我所知目前所有的数码单反相机都是在模拟空间进行增感。

24位的ADC也不行，关键是本底噪声是很难控制的，也就是说，如果不进行放大，ADC的暗部信噪比无法保证。

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第 182 帖

法无定法

资深泡菜

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帖子: 8116

2010-01-02 20:21

原文由 spot 在2010-01-02 20:13发表

看来你连CMOS结构图都没仔细看过，AD电路是在每个象素中？我的图哪里提到这个AD电路啊？那些图只是原理图，实际系统类似下面这个图，简单点说，CMOS是分组读出信号的，每组都有自己专用的放大器和AD转换电路，同组里靠开关门控制逐个读出这组里的每个象素的电荷，而各组象素之间可以并行读出。
不合规外链图片,不直接显示，谨慎点击

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第 181 帖

fasciae

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帖子: 10664

2010-01-02 20:21

原文由柯纳在2010-01-02 18:39发表
色彩敏感度，这些名词解释都在图里面。

我对DXO的最大信任就在于色彩敏感度、噪声等方面。特别是仅仅针对单像素，没有针对多像素（哪怕不考虑总像素，只分析其中部分像素群）。

可惜DXO也不敢说色彩敏感度是在色准的情况下的敏感度。如果RAW是不是一一对应A/D电路的输出。而是经过混合运算（据某sony资深暗示，nikon的RAW就是经过混合运算的。我个人倾向于所有的RAW都是经过混合运算的，只是程度不同）的。那么这个色彩敏感度，很可能已经不是芯片的色彩敏感度

同样，我认为所有的RAW，都是已经经过多像素相关运算的。所以目标是单像素的测试，其实和芯片的能力误差很大。

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第 180 帖

柯纳

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主题: 1036

帖子: 33875

2010-01-02 20:20

其实这个“增感”(放大）可以在模拟空间进行也可以在数码空间执行，基本原理都是一样的：把弱信号加强。

至于选择在模拟空间还是数码空间处理我想关键是ADC，更准确说是ADC的最低噪音值。在ADC前把信号增强可以减少ADC最低噪音（暗部噪音）的干扰，而如果ADC有足够的动态范围（24位？）则可以在数码空间处理。

据我所知目前所有的数码单反相机都是在模拟空间进行增感。

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第 179 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:19

原文由法无定法在2010-01-02 20:15发表
......
正因为IS0O放大电路只能作用于传感器的动态范围中，所以，当信号弱于传感器的动态范围时，传感器的输出为0，对于0再乘以任何数还是0，怎么可能会出现无限大的结果？

反而是你所认为的ISO电路在A/D转换前放大会导致你说的这种荒谬的结果，ISO设得越高，给A/D转换电路的信号就越强，只要提升ISO的放大电路就可以无限放大信号，你是这个意思吗？

你终于说对了一点，就是这样的，只要CMOS有电荷输出，想放大多少倍就放大多少倍

但是，制约的因素是，当CMOS电荷很少的时候，这种放大出来的噪声很难控制和识别，这就是制约高ISO的主要因素。另外，好好看看楼下各个图吧。

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第 178 帖

法无定法

资深泡菜

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2010-01-02 20:15

原文由 spot 在2010-01-02 19:46发表
到晚上灯光或月光下，用ISO6400正常曝光拍一张，然后用同样的快门、光圈、ISO100再拍一张，你去把ISO100那张使劲拉亮度，你看能出来类似ISO6400那张的细节和噪点吗？

如果你真的能把ISO100的那张拉亮度，让暗部出来跟ISO6400类似的细节，那么祝贺你，就像照相手机的100倍数码变焦一样，你开创了崭新的高ISO时代，从此高ISO将成为一片坦途，很快就会有ISO一亿的相机出来

至于你上面这些话，只能证明你自己在自相矛盾。

我在前面已经无数次说过，而且这就是我的主要观点，ISO电路只能作用于传感器能够识别出来的信号上，也就是ISO范围只能小于和等于动态范围，因此我们可以通过厂家给出的ISO范围来比较动态范围。

正因为IS0O放大电路只能作用于传感器的动态范围中，所以，当信号弱于传感器的动态范围时，传感器的输出为0，对于0再乘以任何数还是0，怎么可能会出现无限大的结果？

反而是你所认为的ISO电路在A/D转换前放大会导致你说的这种荒谬的结果，ISO设得越高，给A/D转换电路的信号就越强，只要提升ISO的放大电路就可以无限放大信号，你是这个意思吗？

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第 177 帖

spot

陈年泡菜

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2010-01-02 20:13

原文由法无定法在2010-01-02 19:58发表

我在首贴说过，你自己引用的图也说明而且事实也是如此，就是对COMS器件来说，A/D电路是在每个像素中，如果ISO放大电路一定要做到A/D转换之前，那么只可能将其放在像素中，这还有疑问吗？

我再问你一遍，你说到处都是这样的例子，为何不举出明确说明一个ISO电路是在像素里的实例给我们看一看？

举不出来也无妨，即时 ......

看来你连CMOS结构图都没仔细看过，AD电路是在每个象素中？我的图哪里提到这个AD电路啊？那些图只是原理图，实际系统类似下面这个图，简单点说，CMOS是分组读出信号的，每组都有自己专用的放大器和AD转换电路，同组里靠开关门控制逐个读出这组里的每个象素的电荷，而各组象素之间可以并行读出。

ISO放大电路就通过在AD转换电路（粉色的横条）之前那个三角实现。

呵呵，同一时间这么多图啊

[spot 编辑于 2010-01-02 20:16]

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第 176 帖

柯纳

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2010-01-02 20:13

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柯纳

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2010-01-02 20:13

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第 174 帖

柯纳

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2010-01-02 20:13

原文由法无定法在2010-01-02 19:37发表
你认为ISO放大电路是在每个像素的电路中，你要么举出一个这样的示例，要么说清楚为何要怎样做？说不出来只能证明你在不懂装懂。

在索尼推出IMX系列传感器（IMX021：D300、α700；IMX028：D3X、α900）之前这是由一个信号放大线路执行，在ADC之前。

IMX系列把ADC做到传感器里面，不过放大线路也没有做到每一个像素里面而是在列ADC的前面。

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