凝膠成像CCD和與CMOS的區(qū)別
每個(gè)公司生產(chǎn)的凝膠成像從結(jié)構(gòu)上看都是差不多的，都可以用于DNA/RNA/蛋白質(zhì)等凝膠電泳不同染色（如EB、考馬氏亮藍(lán)、銀染）等非化學(xué)發(fā)光成像檢測(cè)分析，主要區(qū)分看凝膠成像的靈敏度與分辯率，要想拍出的圖像質(zhì)量好主要是取決于CCD的尺寸、像素，還有成像的一個(gè)軟件功能。
關(guān)于CCD的介紹：
一、CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xiě),它是一種半導(dǎo)體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
（1）CCD尺寸與圖像質(zhì)量
CCD尺寸是影響其成像表現(xiàn)力的一個(gè)硬指標(biāo)，是指CCD對(duì)角線的長(zhǎng)度，也即是說(shuō)，CCD的尺寸決定了指感光器件的面積大小。感光器件的面積越大，也即CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。在相同像素的情況下，CCD的面積越大，單個(gè)感光單元的面積也就越大，其信噪比和感光能力也就越強(qiáng)，成像質(zhì)量就越好。相反，單個(gè)感光單元的面積越小，其信噪比和感光能力也就越弱，成像的質(zhì)量就會(huì)偏差。
（2） CCD的像素
通常描述攝像頭性能的時(shí)候都會(huì)用多少像素來(lái)表示,像素通俗地理解就是構(gòu)成圖像的基礎(chǔ)材料,法國(guó)有個(gè)畫(huà)派叫點(diǎn)彩派,是在畫(huà)布上點(diǎn)出幾百萬(wàn)個(gè)很小的油彩色點(diǎn)的方法來(lái)組成畫(huà)的,當(dāng)你站在一定距離看點(diǎn)彩派的油畫(huà)時(shí),這些色點(diǎn)混合起來(lái)形成一幅無(wú)縫的畫(huà);數(shù)字圖像與點(diǎn)畫(huà)派的原理是一樣的,只不過(guò)代替小畫(huà)點(diǎn)的是一個(gè)個(gè)稱為像素(pixel)的顏色小方塊。
像素高低與尺寸大小沒(méi)有優(yōu)良關(guān)系，一般直觀想法認(rèn)為CCD的像素越高，所需空間應(yīng)該越多，相對(duì)的CCD的面積尺寸應(yīng)該越大！對(duì)照現(xiàn)在的生產(chǎn)技術(shù)來(lái)說(shuō)，這個(gè)觀念是對(duì)，也是不對(duì)。事實(shí)上，像素面積大小與線路布局精細(xì)度才是影響CCD尺寸的關(guān)鍵因素；也就是說(shuō)，當(dāng)制成技術(shù)越精密，線路所需占得的空間就越小，相對(duì)像素面積固定下，可以靠得更緊密，也就可以達(dá)到進(jìn)一步縮小面積的目的，所以說(shuō)在像素面積一定的情況下，線路布局越緊密，像素越高，CCD尺寸越大，成像質(zhì)量也就越好。
二 、CCD結(jié)構(gòu)分解 上層為增光鏡頭中層為分色濾色片 下層為感光層
第一層“增光鏡頭”
我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫(huà)質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_(kāi)口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來(lái)決定。
第二層是“分色濾色片”
CCD的第二層是“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先，我們先了解一下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所有人類(lèi)眼鏡可以識(shí)別的顏色，都可以通過(guò)紅、綠和藍(lán)來(lái)組成，而RGB三個(gè)字母分別就是Red, Green和Blue，這說(shuō)明RGB分色法是通過(guò)這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說(shuō)CMYK，這是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來(lái)的顏色不及RGB的多。
原色CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫(huà)質(zhì)銳利，色彩真實(shí)，但缺點(diǎn)則是噪聲問(wèn)題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī)，在ISO感光度上多半不會(huì)超過(guò)400。相對(duì)的，補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細(xì)，但卻犧牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上
第三層：感光層
CCD的第三層是“感光片”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過(guò)濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，并將信號(hào)傳送到影像處理芯片，將影像還原。
傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm，35mm為對(duì)角長(zhǎng)度，35mm膠卷的感光面積為36 x 24mm。換算到數(shù)碼相機(jī)，對(duì)角長(zhǎng)度約接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機(jī)中，很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面積達(dá)到23.7 x 15.6，比起消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為36 x 24mm，達(dá)到了35mm的面積，所以成像也相對(duì)較好。
CCD和CMOS的比較和區(qū)別
CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。CCD只有少數(shù)幾個(gè)廠商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較復(fù)雜，采用CCD的攝像頭價(jià)格都會(huì)相對(duì)比較貴。事實(shí)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多攝像頭生產(chǎn)廠商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對(duì)實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。
CCD是目前比較成熟的成像器件，CMOS被看作未來(lái)的成像器件。
因?yàn)镃MOS結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝相同，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上，CMOS的信號(hào)是以點(diǎn)為單位的電荷信號(hào)，而CCD是以行為單位的電流信號(hào)，前者更為敏感，速度也更快，更為省電�，F(xiàn)在上等的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的 SMOS 一般分辨率低而成像較差。
目前的情況是，許多低檔入門(mén)型的數(shù)碼相機(jī)使用廉價(jià)的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、上等型及專(zhuān)業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用不同檔次的CCD，個(gè)別專(zhuān)業(yè)型或準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用上等的CMOS芯片。代表成像技術(shù)未來(lái)發(fā)展的X3芯片實(shí)際也是一種CMOS芯片。
CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數(shù)碼相機(jī)中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。
CCD的壞點(diǎn)和修復(fù)問(wèn)題
拍攝夜景時(shí)或蓋上鏡頭蓋長(zhǎng)時(shí)間曝光時(shí)，影像上的色點(diǎn)不一定都是CCD壞點(diǎn)，有的是噪點(diǎn)，CCD溫度降低后會(huì)有改善，通過(guò)固件(Firmware)升級(jí)有的也能改善。
如果CCD真的有壞點(diǎn)可以說(shuō)是無(wú)法維修的，因?yàn)槟鞘荂CD的硬件問(wèn)題，對(duì)CCD的某個(gè)成像單元進(jìn)行維修幾乎是不可能的，也是不經(jīng)濟(jì)的，只有換相機(jī)或換CCD。
關(guān)于CCD的介紹：
一、CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xiě),它是一種半導(dǎo)體成像器件,因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
（1）CCD尺寸與圖像質(zhì)量
CCD尺寸是影響其成像表現(xiàn)力的一個(gè)硬指標(biāo)，是指CCD對(duì)角線的長(zhǎng)度，也即是說(shuō)，CCD的尺寸決定了指感光器件的面積大小。感光器件的面積越大，也即CCD/CMOS面積越大，捕獲的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。在相同像素的情況下，CCD的面積越大，單個(gè)感光單元的面積也就越大，其信噪比和感光能力也就越強(qiáng)，成像質(zhì)量就越好。相反，單個(gè)感光單元的面積越小，其信噪比和感光能力也就越弱，成像的質(zhì)量就會(huì)偏差。
（2） CCD的像素
通常描述攝像頭性能的時(shí)候都會(huì)用多少像素來(lái)表示,像素通俗地理解就是構(gòu)成圖像的基礎(chǔ)材料,法國(guó)有個(gè)畫(huà)派叫點(diǎn)彩派,是在畫(huà)布上點(diǎn)出幾百萬(wàn)個(gè)很小的油彩色點(diǎn)的方法來(lái)組成畫(huà)的,當(dāng)你站在一定距離看點(diǎn)彩派的油畫(huà)時(shí),這些色點(diǎn)混合起來(lái)形成一幅無(wú)縫的畫(huà);數(shù)字圖像與點(diǎn)畫(huà)派的原理是一樣的,只不過(guò)代替小畫(huà)點(diǎn)的是一個(gè)個(gè)稱為像素(pixel)的顏色小方塊。
像素高低與尺寸大小沒(méi)有優(yōu)良關(guān)系，一般直觀想法認(rèn)為CCD的像素越高，所需空間應(yīng)該越多，相對(duì)的CCD的面積尺寸應(yīng)該越大！對(duì)照現(xiàn)在的生產(chǎn)技術(shù)來(lái)說(shuō)，這個(gè)觀念是對(duì)，也是不對(duì)。事實(shí)上，像素面積大小與線路布局精細(xì)度才是影響CCD尺寸的關(guān)鍵因素；也就是說(shuō)，當(dāng)制成技術(shù)越精密，線路所需占得的空間就越小，相對(duì)像素面積固定下，可以靠得更緊密，也就可以達(dá)到進(jìn)一步縮小面積的目的，所以說(shuō)在像素面積一定的情況下，線路布局越緊密，像素越高，CCD尺寸越大，成像質(zhì)量也就越好。
二 、CCD結(jié)構(gòu)分解 上層為增光鏡頭中層為分色濾色片 下層為感光層
第一層“增光鏡頭”
我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫(huà)質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_(kāi)口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來(lái)決定。
第二層是“分色濾色片”
CCD的第二層是“分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個(gè)則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。首先，我們先了解一下兩種分色法的概念，RGB即三原色分色法，幾乎所有人類(lèi)眼鏡可以識(shí)別的顏色，都可以通過(guò)紅、綠和藍(lán)來(lái)組成，而RGB三個(gè)字母分別就是Red, Green和Blue，這說(shuō)明RGB分色法是通過(guò)這三個(gè)通道的顏色調(diào)節(jié)而成。再說(shuō)CMYK，這是由四個(gè)通道的顏色配合而成，他們分別是青（C）、洋紅(M)、黃(Y)、黑(K)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來(lái)的顏色不及RGB的多。
原色CCD的優(yōu)勢(shì)在于畫(huà)質(zhì)銳利，色彩真實(shí)，但缺點(diǎn)則是噪聲問(wèn)題。因此，大家可以注意，一般采用原色CCD的數(shù)碼相機(jī)，在ISO感光度上多半不會(huì)超過(guò)400。相對(duì)的，補(bǔ)色CCD多了一個(gè)Y黃色濾色器，在色彩的分辨上比較仔細(xì)，但卻犧牲了部分影像的分辨率，而在ISO值上，補(bǔ)色CCD可以容忍較高的感光度，一般都可設(shè)定在800以上
第三層：感光層
CCD的第三層是“感光片”，這層主要是負(fù)責(zé)將穿過(guò)濾色層的光源轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，并將信號(hào)傳送到影像處理芯片，將影像還原。
傳統(tǒng)的照相機(jī)膠卷尺寸為35mm，35mm為對(duì)角長(zhǎng)度，35mm膠卷的感光面積為36 x 24mm。換算到數(shù)碼相機(jī)，對(duì)角長(zhǎng)度約接近35mm的，CCD/CMOS尺寸越大。在單反數(shù)碼相機(jī)中，很多都擁有接近35mm的CCD/CMOS尺寸，例如尼康德D100，CCD/CMOS尺寸面積達(dá)到23.7 x 15.6，比起消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)要大很多，而佳能的EOS-1Ds的CMOS尺寸為36 x 24mm，達(dá)到了35mm的面積，所以成像也相對(duì)較好。
CCD和CMOS的比較和區(qū)別
CCD和CMOS在制造上的主要區(qū)別是CCD是集成在半導(dǎo)體單晶材料上，而CMOS是集成在被稱做金屬氧化物的半導(dǎo)體材料上，工作原理沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。CCD只有少數(shù)幾個(gè)廠商例如索尼、松下等掌握這種技術(shù)。而且CCD制造工藝較復(fù)雜，采用CCD的攝像頭價(jià)格都會(huì)相對(duì)比較貴。事實(shí)上經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS的制造成本和功耗都要低于CCD不少，所以很多攝像頭生產(chǎn)廠商采用的CMOS感光元件。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。而CMOS的產(chǎn)品往往通透性一般，對(duì)實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光也都不太好，由于自身物理特性的原因，CMOS的成像質(zhì)量和CCD還是有一定距離的。但由于低廉的價(jià)格以及高度的整合性，因此在攝像頭領(lǐng)域還是得到了廣泛的應(yīng)用。
CCD是目前比較成熟的成像器件，CMOS被看作未來(lái)的成像器件。
因?yàn)镃MOS結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有的大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝相同，從而生產(chǎn)成本可以降低。從原理上，CMOS的信號(hào)是以點(diǎn)為單位的電荷信號(hào)，而CCD是以行為單位的電流信號(hào)，前者更為敏感，速度也更快，更為省電�，F(xiàn)在上等的CMOS并不比一般CCD差，但是CMOS工藝還不是十分成熟，普通的 SMOS 一般分辨率低而成像較差。
目前的情況是，許多低檔入門(mén)型的數(shù)碼相機(jī)使用廉價(jià)的低檔CMOS芯片，成像質(zhì)量比較差。普及型、上等型及專(zhuān)業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用不同檔次的CCD，個(gè)別專(zhuān)業(yè)型或準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)型數(shù)碼相機(jī)使用上等的CMOS芯片。代表成像技術(shù)未來(lái)發(fā)展的X3芯片實(shí)際也是一種CMOS芯片。
CCD與CMOS孰優(yōu)孰劣不能一概而論，但一般而言，普及型的數(shù)碼相機(jī)中使用CCD芯片的成像質(zhì)量要好一些。
CCD的壞點(diǎn)和修復(fù)問(wèn)題
拍攝夜景時(shí)或蓋上鏡頭蓋長(zhǎng)時(shí)間曝光時(shí)，影像上的色點(diǎn)不一定都是CCD壞點(diǎn)，有的是噪點(diǎn)，CCD溫度降低后會(huì)有改善，通過(guò)固件(Firmware)升級(jí)有的也能改善。
如果CCD真的有壞點(diǎn)可以說(shuō)是無(wú)法維修的，因?yàn)槟鞘荂CD的硬件問(wèn)題，對(duì)CCD的某個(gè)成像單元進(jìn)行維修幾乎是不可能的，也是不經(jīng)濟(jì)的，只有換相機(jī)或換CCD。
標(biāo)簽：
凝膠成像
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