像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语

2021/11/08 19:05 · 传感器知识资讯 ·  · 像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语已关闭评论
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像素与传感器:传感器像素摄像头知识ZOL术语影像传感器上有许多感光单元,它们可以将光线转换成电荷,从而形成对应于景物的电子图像。而在传感器中,每一个感光单元对应一个像素(Pixels),像素越多,代表着它能够感测到更多的物体细节,从而图像就越清晰。要提高图像的清晰度,除了在影像处理方面做出提高以外,增加传感器的感光单元的数量即提高传感器像素也是一个主要的办法。现在市面上主流的

像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语  第1张

像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语

影像传感器上有许多感光单元,它们可以将光线转换成电荷,从而形成对应于景物的电子图像。而在传感器中,每一个感光单元对应一个像素(Pixels),像素越多,代表着它能够感测到更多的物体细节,从而图像就越清晰。要提高图像的清晰度,除了在影像处理方面做出提高以外,增加传感器的感光单元的数量即提高传感器像素也是一个主要的办法。
现在市面上主流的摄像头大都是采用30万像素,即在传感器中一共有大约30万个感光单元。与之对应的成像分辨率为640×480(即等于个像素)。

像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语  第2张

像素与传感器:对于传感器而言,像素大有什么好处?

单个像素大相比于小像素,优势体现在哪些方面?是色深和宽容度吗?
提这个问题其实是想到了残幅和全画幅的另一重差距——除了等效焦距和等效光圈,还有像素大小的影响。同样的像素数量和传感器结构,全画幅传感器因为像素更大获得了哪些优势?
对于传感器而言,属于有源器件,有源器件都有自己的读出噪声,这个噪声是在电流通过传感器时被当作信号误读出的,所以对于传感器有一个参数是信噪比。
信噪比由两个参数决定,信号强度与噪声强度,对于CMOS、CCD这种光电传感器,提高信号强度可以靠增加照射光的强度来提高信号强度。
具体实现手段一种是像题主说的增加感光像元的面积;对于全画幅与APS-C,全画幅受光面积是APS-C的二倍,同等像素条件下(如均是2600万像素)全画幅每个像素的受光面积就是APS-C的二倍,那么在等同的架构与工艺下,全画幅信号强度理论上就应该是APS-C的二倍。
一种是在传感器前端加微透镜阵列,使光线可以从布线中汇聚到传感器上;
还有一种手段是被称作背照式的结构,CMOS与CCD是在半导体PN结前布置传输信号用的导线,布线会遮挡住部分入射光线,于是厂商就换了一种方法,把传感器翻过来,让光线从后端进入PN结。
像素大第二个好处是宽容度的体现,CMOS里有一个概念叫“量子阱”,量子阱可以字面上理解为一个“井”,像素大,量子阱深就大,可以容纳更多的量子数(就像水井,越大的井装的水就越多)。那么在光电传感器中,量子阱中贮存的就是光信号产生的电子,量子阱越深可容纳的光电子就越多,就越不容易产生“溢出”现象(装不下了就是溢出了),溢出在图像上体现就是“过曝”,失去高光细节。量子阱性能低,大光比场景不是高光溢出就是暗处没细节,很好理解,因为“井”小,高光区光强大,很快就把“井”装满了,但是暗场还没有电荷装进“井”里,就导致了要不高光过曝,要不暗场死黑。量子阱深大,高光区一时半会儿装不满,暗场区也有电荷装入了,这样高光区也有细节,暗场也有细节,表现就是宽容度高。
最大的好处就是阱容比较大,会在高增益下信噪比高(也就是俗话说的高感好)
不过阱容大到一个阈值之后会损失非增益下宽容度(而且这个阈值其实很低,目前越过的设备并不少),所以目前很多高感很好的设备低感宽容度反而不够出色
此外还有一个连带好处,就是像素少了相对容易做到高速,对处理器压力更小
顺便再说一下,全画幅传感器从大像素上获得的收益有限,起码没有面积上的收益大
总体来说单纯追求大像素意义不大

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像素与传感器:传感器像素 摄像头知识 ZOL术语  第3张

像素与传感器:照相机中传感器大小与像素有什么关系

照相机中传感器大小与像素有什么关系
自从十九世纪三十年代,法国物理学家达盖尔发明了全世界第一台照相机至今,照相机已经有了170多年历史,照相机是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备,是用于摄影的光学器械。它可以在短时间内将物体的影像记录在胶片或影像传感器上,其给我们生活带来的改变却是巨大的,而现在的数码相机已经进入每个家庭,智能手机也全部都有了数码相机功能,基本上我们每天都带着相机出入,我们用照相机来记录生活中真实的、美好的、值得回味的瞬间,平时看到有趣的新鲜事物也第一时间拍摄分享朋友圈,正因为数码相机的普及,使到我们步入全民摄影时代。在现代社会生活中还有很多可以记录影像的设备,它们都具备照相机的特征,比如天文观测设备、医学成像设备等。
数码相机,大致为摄影镜头-反光镜-感光部件-五棱镜-取景目镜组成。是一种利用电子传感器把光学影像转换成电子数据的照相机。相机中的光感传感器,他的功能是要收到光信号后让某个设备对光信号做出必要的反应或处理,那就要将光信号转换成电信号,就要靠感光元件了。
在相机镜头后有一个反光镜可以将来自镜头的光线向上反射到一个五棱镜,然后五棱镜将光线折射到取景器窗口,用户通过取景器就可以看到来自镜头的影像了,当我们按快门按纽时,反光镜弹起,快门打开,光线经过镜头直接射到感光部件图像传感器,快门关闭,景物记录在图像传感器上。
传感器是数码相机和摄像机的一个感光元件,数码相机的画像通过光线会聚到感光元件-图像传感器(通用的有两种ccd或cmos)上,它们代替的传统相机中胶卷的位置,图像传感器的作用是将光信号转变为电信号再通过电子元件转化为特定的图象格式(jpg、raw)等数据,再以数字方式存储在磁介质上,这些图像文件我们通常称为图像电子文件。
感光元件的质量和尺寸大小非常重要,作为数码相机最核心的部件,感光元件无疑肩负着相机最重要的使命。和传统相机相比,传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体,而数码相机的“胶卷”则是其感光元件,感光元件的好坏会对照片成像质量产生决定性的影响。没有它,数码相机就不能完成图像,数码相机的传感器的作用类似于传统相机中的胶卷。感光元件的好坏是和其尺寸成正比。
传感器上布满了侦查光用的小点,像素越高,小点越多。
同等像素的前提下,传感器面积越大画质越好。
同样尺寸的传感器,像素越低,每个小点的面积越大,画质也就越好
照相机的成像原理是:以小孔成像为基础转变为透镜成像,将景物的影像通过光线的各种传播特性准确地聚焦在具有感光能力的成像平面上,这个成像平面就是胶片或现在的图像传感器(CCD或CMOS)。
当然也并不是说小尺寸的感光元件毫无优势,毕竟感光元件的尺寸缩小了,与之对应的相机体积也可以做的很小。我们就拿宾得Q来说,如果没有里面那块1/2.3英寸的小尺寸感光元件,相信它无论如何都不会做的这样小巧。
时至今日,相机已经成为了居家旅行不可或缺的,可以预见,随着技术的进步,更好的数码相机将会被不断的开发出来。

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