数码摄像机高清时代来势汹汹 CMOS崭露头角

从CCD到CMOS的探索

CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor），它的中文名称是互补性氧化金属半导体。主要是利用硅和锗这两种元素所做成的，使其在CMOS上共存着带N（带-电）和 P（带+电）级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。

与CCD相比，CMOS的制造原理更加简单，体积更小，功耗可以大大的降低。而且同样尺寸的CCD要比CMOS贵很多，这阻碍了HDV向普通大众的普及。对于普通大众来说，价格昂贵、体积过于庞大是很难被接受的。

以索尼推出的第一款高清摄像机HDR-FX1E为例，它是采用3片1/3英寸CCD，并且配备了复杂的图像处理电路，所以生产成本非常高。在开发FX1E的时索尼发现，在小于1/3英寸的CCD上实现高清的拍摄的问题并不大，但关键在于这样做之后每个像素的面积就会变的很小，灵敏度大大降低，这对于家庭用户经常在室内和夜景拍摄显然是不合适的。

如果仍然采用CCD作为高清摄像机的感光器件，势必要采用高成本的3CCD结构，而这样做，与家用摄像机体积小型化的概念也相违背。因而索尼转而开发采用CMOS作为光器件的产品，来解决以上的难题。于是CMOS便登上了DV的舞台，开始跳动新的优美舞姿。

随着CMOS在制造工艺和影像处理技术上的不断突破，业内对CMOS的前景预测也越来越乐观。高清数字影像的普及更是CMOS技术发展的一个难得机遇。2007年3月7日的科技风尚2007索尼数码影像新品发布会上，索尼一举发布了15款Handycam数码摄像机，其中有7款型号为HDR-HC7E、HDR-HC5E、DCR-SR300E、DCR-SR200E、DCR-DVD908E、DCR-DVD808E 、HDR-UX5E均采用了索尼开发设计的ClearVid? CMOS和增强型影像处理器，支持高分辨率、高敏感度，拍摄画面色彩艳丽、细节逼真。

根据一项调查显示，目前市场上已有的高清摄像机当中，采用CMOS/3CMOS作为影像感应器的产品已经占到了半壁江山。那么相比以往的CCD技术，CMOS在技术上又具有如何的优势呢？

CMOS技术突显优势

高清与标清最大的不同就是像素数量，目前主流家用高清像机的分辨率是1440x1080像素，是标清（720x576）的将近4倍。为了摄取高清画面，就必须要采用更高像素数量的感光器件，与此同时还要满足高清海量数据的动态视频处理器件。

CCD的基础材料是硅，通过特殊制造工艺，加工出感光单元（像素），每个单元都具备了储存电荷的能力。像素的数量越大可记录下的信息就越多，接下来还必须将这些电荷通过一个放大器转换成电压的变化再进行后续的处理。对于高清摄像机中高达百万像素的CCD而言，这个放大器就成为了一个制约图像处理的瓶颈，当数据量大的时候就发生信号的拥堵。

但对于CMOS来说，每一个像素点都有一个单独的放大器转换输出，因此CMOS没有CCD的瓶颈问题，能够在短时间内处理大量的数据，输出高清影像。另外，CMOS工作所需要的电压比CCD低很多，功效大约只有CCD的1/3，这一点在消费级高清摄像机上也很重要。

在2006年索尼推出了改良型的晶锐ClearVid CMOS传感器，配合新增强型影像处理器的结合，能同时实现影像的高分辨率和高灵敏度。晶锐ClearVid CMOS传感器的像素是通过在传统像素排列基础上进行45度旋转得到，这是一种全新的像素排列技术。通过将像素45度的旋转和硬件插值技术，能够将原来的像素提升两倍。另外像素之间的点距也更大，清晰度也得到了提升，在低照度的情况下也可顺畅拍摄。