相机模型--CMOS和CCD的区别

1--CMOS和CCD的工作原理

CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）：

1. 图像通过光电效应在感光单元中转化为电荷；

2. 每个像素上的电荷被依次“耦合”并传输到芯片的角落，通过一个或几个模拟输出放大器输出；

3. 所有像素电荷需依次转移，读取时间较长，但信号一致性高。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）：

1. 每个像素上集成了放大器，甚至可包括ADC（模数转换器）；

2. 电荷在像素内被直接转换为电压，随机访问任意像素；

3. 每个像素独立处理和读取，速度快、功耗低。

2--CMOS和CCD的感光流程

CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）：

1. 光子入射在像素上产生电子；

2. 电荷在潜在阱中累积；

3. 所有像素电荷按列顺序传输；

4. 在输出端由一个或几个放大器统一处理。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）：

1. 光子照射像素产生电子；

2. 电荷直接在像素内转换为电压信号；

3. 通过像素级或行级电路输出电压；

4. 可以并行读取，提高读取速度。

3--CMOS和CCD的噪声分析

CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）：

优势：由于集中输出、工艺成熟，具有较低的固定图案噪声（FPN），图像质量均匀性好；

缺点：长时间曝光或高温下会出现暗电流噪声（热噪声），传输过程存在电荷损失。

CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）：

优势：读取速度快，可动态调整曝光时间，实时处理方便；

缺点：每个像素都有放大器，存在固定图案噪声和偏移误差，图像一致性相对较差；

新一代CMOS在噪声控制方面已大幅改进，如BSI、降噪算法等。