CCD由許多感光單位組成，通常以百萬(wàn)像素為單位。當CCD表面受到光線(xiàn)照射時(shí)，每個(gè)感光單位會(huì )將電荷反映在組件上，所有的感光單位所產(chǎn)生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫(huà)面。
CCD的比較顯著(zhù)特點(diǎn)是：
1.技術(shù)成熟
2.成像質(zhì)量高
3.靈敏度高，噪聲低，動(dòng)態(tài)范圍大
4.響應速度快，有自?huà)呙韫δ?，圖像畸變小，無(wú)殘像
5.應用超大規模集成電路工藝技術(shù)生產(chǎn)，像素集成度高，尺寸精確
評價(jià)一個(gè)CCD傳感器好壞的指標有很多，例如像素數、CCD尺寸、信噪比等等。其中像素數以及CCD的尺寸是最重要的指標。像素數是指CCD上感光元件的數量。
我們可以把我們所拍攝到的畫(huà)面理解為由很多個(gè)小的點(diǎn)組成，每個(gè)點(diǎn)就是一個(gè)像素。顯然，像素數越多，畫(huà)面就會(huì )越清晰，如果CCD沒(méi)有足夠的像素的話(huà)，拍攝出來(lái)的畫(huà)面的清晰度就會(huì )大受影響。
因此，CCD的像素數量應該越多越好。但是為了得到更好的畫(huà)質(zhì)而增加了CCD的像素數后又必定會(huì )導致一個(gè)問(wèn)題，那就是CCD制造成本的增加以及成品率下降。
所以針對成本等一系列的問(wèn)題，一種成本更低、功耗更低以及高整合度的CMOS傳感器橫空出世了。
CMOS本是計算機系統內一種重要的芯片，保存了系統引導最基本的資料。
CMOS的制造技術(shù)和一般計算機芯片沒(méi)什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導體，使其在CMOS上共存著(zhù)帶負電的N極和帶正電的P極的半導體，這兩個(gè)一正一負互補效應所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀錄和轉換成影像。后來(lái)發(fā)現CMOS經(jīng)過(guò)加工也可以作為數碼攝影中的圖像傳感器。
CMOS圖像傳感器是一種典型的固體成像傳感器，與CCD有著(zhù)共同的歷史淵源。CMOS圖像傳感器通常由像敏單元陣列、行驅動(dòng)器、列驅動(dòng)器、時(shí)序控制邏輯、AD轉換器、數據總線(xiàn)輸出接口、控制接口等幾部分組成，這幾部分通常都被集成在同一塊硅片上。其工作過(guò)程一般可分為復位、光電轉換、積分、讀出幾部分。
CMOS的光電信息轉換功能與CCD的基本相似，區別就在于這兩種傳感器的光電轉換后信息傳送的方式不同。
CMOS構成
CMOS具有讀取信息的方式簡(jiǎn)單、輸出信息速率快、耗電?。▋H為CCD芯片的1/10左右）、體積小、重量輕、集成度高、價(jià)格低等特點(diǎn)。
正是考慮到CMOS傳感器的制作成本以及成品率都要高于CCD傳感器，所以幾個(gè)知名廠(chǎng)商自2000起就開(kāi)始加大對CMOS這種傳感器的研發(fā)工作，目前CMOS的成長(cháng)率已經(jīng)達到了幾倍于CCD的水平。
我們可以看到，即使在早期尼康公司的數碼單反產(chǎn)品中還會(huì )有一些型號的相機使用CCD傳感器，但是無(wú)論是尼康、索尼還是佳能在近幾年所推出的數碼相機里，我們基本已經(jīng)很難再看到CCD的蹤影了。
雖然使用CMOS傳感器會(huì )節約相機的成本，但是成像質(zhì)量對于相機來(lái)說(shuō)仍然是最重要的，CMOS相比起CCD來(lái)說(shuō)最大的致命傷就是畫(huà)質(zhì)，這是因為早期的CMOS有個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是在電流變化時(shí)頻率變快，因此不可避免的會(huì )產(chǎn)生熱量，最終造成畫(huà)面出現雜點(diǎn)影響成像質(zhì)量。
如果拿CCD和CMOS這兩種傳感器來(lái)比較的話(huà)，CCD這種傳感器的最大的優(yōu)點(diǎn)在于成像質(zhì)量高，而CMOS最大的優(yōu)點(diǎn)就在于成本低便于批量生產(chǎn)，而隨著(zhù)CMOS的缺點(diǎn)在不斷的被完善。
目前一些中畫(huà)幅數碼相機或數碼后背仍然在使用CCD傳感器，這是因為不同產(chǎn)品對畫(huà)質(zhì)有著(zhù)不同的要求，所以那些中畫(huà)幅的數碼產(chǎn)品也的價(jià)格也往往會(huì )高出普通數碼相機許多。
因此，可以說(shuō)將來(lái)的相機市場(chǎng)的主要發(fā)展方向仍然會(huì )是以CMOS作為核心，并在這個(gè)基礎上不斷提高CMOS的分辨率以及靈敏度等等。
時(shí)代在進(jìn)步，節約成本是每個(gè)商家都在堅持的經(jīng)商法則，CCD的未來(lái)不一定在相機市場(chǎng)里，在其他領(lǐng)域，CCD也會(huì )憑借著(zhù)自身的優(yōu)勢而被廣泛的使用。
科技不斷發(fā)展，我相信在未來(lái)的某一天，一定會(huì )有更多種類(lèi)的傳感器出現，這也只是時(shí)間的問(wèn)題，到那時(shí)我們回望過(guò)去，看看我們曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)的膠片時(shí)代、CCD時(shí)代和CMOS時(shí)代，一定會(huì )由衷的感嘆科技日新月異的飛速發(fā)展。
CCD 與 CMOS 的比較
1、成像過(guò)程
CCD 和 CMOS 使用相同的光敏材料，因而受光后產(chǎn)生電子的基本原理相同，但是讀取過(guò)程不同：CCD 是在同步信號和時(shí)鐘信號的配合下以幀或行的方式轉移，整個(gè)電路非常復雜，讀出速率慢；CMOS 則以類(lèi)似 DRAM的方式讀出信號，電路簡(jiǎn)單，讀出速率高。
2、集成度
采用特殊技術(shù)的CCD讀出電路比較復雜，很難將A/D轉換、信號處理、自動(dòng)增益控制、精密放大和存儲功能集成到一塊芯片上，一般需要 3——8 個(gè)芯片組合實(shí)現，同時(shí)還需要一個(gè)多通道非標準供電電壓。
借助于大規模集成制造工藝，CMOS圖像傳感器能非常容易地把上述功能集成到單一芯片上，多數CMOS圖像傳感器同時(shí)具有模擬和數字輸出信號。
3、電源、功耗和體積
CCD 需多種電源供電，功耗較大，體積也比較大。CMOS 只需一個(gè)單電源（3V——5 V）供電，其功耗相當于 CCD 的1/10，高度集成CMOS 芯片可以做的相當小。
4、性能指標
CCD 技術(shù)已經(jīng)相當成熟，而 CMOS 正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，雖然目前高端CMOS圖像質(zhì)量暫時(shí)不如CCD，但有些指標（如傳輸速率等方面）已超過(guò)CCD。由于CMOS具有諸多優(yōu)點(diǎn)，國內外許多機構已經(jīng)應用CMOS圖像傳感器開(kāi)發(fā)出眾多產(chǎn)品。
有時(shí)大家可能有這樣的疑問(wèn)，同樣是高清網(wǎng)絡(luò )攝像機為什么圖像效果會(huì )有差異呢？使用同樣的配件，為什么晚上的效果也不同呢？其實(shí)這是與我們使用的sensor（即圖像傳感器）的硬件技術(shù)指標相關(guān)的，不管是CCD還是CMOS圖像傳感器，主要有“像素、靶面尺寸、感光度、電子快門(mén)、幀率、信噪比”這六大硬件技術(shù)指標。
像素：
傳感器上有許多感光單元，它們可以將光線(xiàn)轉換成電荷，從而形成對應于景物的電子圖像。而在傳感器中，每一個(gè)感光單元對應一個(gè)像素（Pixels），像素越多，代表著(zhù)它能夠感測到更多的物體細節，從而圖像就越清晰，像素越高，意味著(zhù)成像效果越清晰。
ccd與cmos的區別及六大硬件技術(shù)指標
像素：
關(guān)聯(lián)一下我們中維世紀的產(chǎn)品：100W網(wǎng)絡(luò )攝像機分辨率是1280720，兩個(gè)值相乘得出的就是像素值，就是近100萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)，130W的分辨率是1280960，像素值就是近130萬(wàn)個(gè)像素點(diǎn)。從圖像效果上看，130W的效果比100W的要好一些。
靶面尺寸：
圖像傳感器感光部分的大小，一般用英寸來(lái)表示。和電視機一樣，通常這個(gè)數據指的是這個(gè)圖像傳感器的對角線(xiàn)長(cháng)度，如 常見(jiàn)的有1/3英寸，靶面越大，意味著(zhù)通光量越好，而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。
比如1/2英寸可以有比較大的通光量，而1/4英寸可以比較容易獲得較大的景深。”關(guān)聯(lián)一下我們中維世紀的產(chǎn)品：100W產(chǎn)品是1/4英寸，130W是1/3英寸，200W是1/2.7英寸，大家從畫(huà)面上就能感知到上面提到的靶面尺寸的不同帶來(lái)的圖像畫(huà)質(zhì)的變化。
感光度：
即是通過(guò)CCD或CMOS以及相關(guān)的電子線(xiàn)路感應入射光線(xiàn)的強弱。感光度越高，感光面對光的敏感度就越強，快門(mén)速度就越高，這在拍攝運動(dòng)車(chē)輛，夜間監控的時(shí)候尤其顯得重要。
這就是解釋了為什么不同的攝像機夜視會(huì )有很大差別，感光度的單位是V/LUX-SEC，V（伏）就是我們通常說(shuō)的電壓的單位，LUX-SEC：是光強弱的單位，這個(gè)比值越大，夜視效果越好。
電子快門(mén)：
是比照照相機的機械快門(mén)功能提出的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。其控制圖像傳感器的感光時(shí)間，由于圖像傳感器的感光值就是信號電荷的積累，感光越長(cháng)，信號電荷積累時(shí)間也越長(cháng)，輸出信號電流的幅值也越大。電子快門(mén)越快，感光度越低，適合在強光下拍攝。
幀率：
既指單位時(shí)間所記錄或者播放的圖片的數量。連續播放一系列圖片就會(huì )產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果，根據人類(lèi)的視覺(jué)系統，當圖片的播放速度大于15幅/秒（即15幀）的時(shí)候， 人眼就基本看不出來(lái)圖片的跳躍；在達到24幅/s——30幅/s（即24幀到30幀）之間時(shí)就已經(jīng)基本覺(jué)察不到閃爍現象了。
每秒的幀數（fps）或者說(shuō)幀率表示圖形傳感器在處理場(chǎng)時(shí)每秒鐘能夠更新的次數。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的視覺(jué)體驗。
信噪比：
是信號電壓對于噪聲電壓的比值，信噪比的單位用dB來(lái)表示。一般攝像機給出的信噪比值均是AGC（自動(dòng)增益控制）關(guān)閉時(shí)的值，因為當AGC接通時(shí)，會(huì )對小信號進(jìn)行提升，使得噪聲電平也相應提高。
信噪比的典型值為45——55dB，若為50dB，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好；若為60dB，則圖像質(zhì)量?jì)?yōu)良，不出現噪聲，信噪比越大說(shuō)明對噪聲的控制越好。這個(gè)參數關(guān)系的圖像中噪點(diǎn)的數量，信噪比越高，給人感覺(jué)畫(huà)面越干凈，夜視的畫(huà)面中點(diǎn)狀的噪點(diǎn)就越少。
結語(yǔ)：
目前，CCD在性能方面還仍然優(yōu)于CMOS。不過(guò)，隨著(zhù)CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在其本身具備的集成性、低功耗、低成本的優(yōu)勢基礎上，噪聲與敏感度方面有了很大的提升，與CCD傳感器差距不斷縮小。甚至有些業(yè)內人士認為，未來(lái)的傳感器市場(chǎng)，應是CMOS的天下。那么，到底哪一種傳感器更適合工業(yè)相機市場(chǎng)呢？或者哪一種傳感器更適應以后的需求？
對于以上問(wèn)題，答案是顯而易見(jiàn)的：在選擇某種芯片時(shí)有很多需要權衡考慮的問(wèn)題。
CCD和CMOS圖像傳感器各有利弊，在整個(gè)圖像傳感器市場(chǎng)上它們既是一種相互競爭又是一種相互補充的關(guān)系，而有些時(shí)候，兩種傳感器之間是互補的，可以適用在不同的應用場(chǎng)合。不論是哪種傳感器比較強大，他們技術(shù)的進(jìn)步無(wú)疑都將極大推動(dòng)圖像傳感器市場(chǎng)及機器視覺(jué)行業(yè)的發(fā)展。
