【文章內(nèi)容簡介】 示；而當電子快門接通時 ,如圖 (c)所示 ,快門脈沖 (頻率為行頻 )便進入 CCD器件 ,將感光單元積累的電荷釋放到溢出漏 ,一行釋放一次 ,直到快門脈沖停止為止?？扉T脈沖停止后 ,感光單元再重新開始積累電荷 ,在到達場消隱時讀出積累的電荷 ,形成圖像信號。顯然 ,從快門脈沖停止到場消隱讀出電荷的這一段時間才是有效的電荷積累時間 ,稱為電子快門時間。一般來說 ,電子快門時間由整數(shù)個行掃描周期來設定 ,例如 ,有效電荷積累時間為 16個行周期 ,則電子快門的時間為 16/15625=1/≈1/1000s?，F(xiàn)在 CCD攝像機可選擇的電子快門速度一般為以下幾擋 :關、 1/50s、 1/100s、 1/250s、 1/500s、 1/1000s、 1/2022s。 必須指出的是 ,在使用電子快門時 ,由于電荷的有效積累時間短 ,電荷包內(nèi)的電荷 數(shù)量少 ,輸出圖像信號的幅度小 ,導致信噪比下降（即攝像機的靈敏度降低）。為了保證輸出信號有足夠的信噪比 ,電子快門只有在高照度下才適宜應用 ,快門時間越短 ,需要景物的照度越高。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 ⑹ .電子快門 提高 快門速度， 減少 有效 電荷積累 ，降低靈敏度 和 信雜比 。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 暗電流 黑斑 ? CCD的暗電流是由熱激勵產(chǎn)生的電子 空穴對形成的 ,它使得 CCD單元在沒有光射入時 ,也會積累電荷。而且 CCD器件內(nèi)的暗電流是不均勻的 ,在個別 CCD單元損壞的地方還會出現(xiàn)暗電流峰值。通常暗電流會在圖像上產(chǎn)生一個固定的干擾圖形 ,稱為固定圖形雜波 ,簡稱黑斑。 ? 通過精心選擇半導體內(nèi)的摻雜物 ,減小光敏單元內(nèi)特殊部分的電場 ,以及改進 CCD內(nèi)部結構，可有效地減少固定圖形雜波 ,同時在電路上配合補償 (稱黑斑補償 )措施 ,可以使通常亮度的圖像上看不出黑斑。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 彩色還原特性 ? CCD的彩色還原特性取決于它的光譜靈敏度特性 ,即每個波長的光在 CCD上的照度相同 ,分別測量各波長單獨照射時 CCD輸出的電流。 ? 經(jīng)過改進 ,CCD的光譜靈敏度特性在可見光譜內(nèi)響應較為均勻，具有令人滿意的彩色還原特性。如果對紅色響應較強 ,紅色響應超過可見光范圍時，可以在分光棱鏡前加紅外濾波器來補償。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 EVS/Super EVS ? 采用幀積累可提高靜態(tài)圖像的垂直分解力 。在拍攝運動圖像時惰性會增大。由于電子快門可降低惰性，于是在 CCD攝像機中提供了一種能同時提高靜態(tài)垂直分解力和降低惰性的工作方式 ,稱為增強垂直分解力系統(tǒng) EVS(Enhanced Vertical Dehition System)和 Super EVS,后者是前者的進一步增強模式。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 ? 圖 (a)所示為幀積累方式 ,其電荷積累時間為一幀 ,因此具有高靈敏度 ,但活動圖像會模糊 ,其垂直分解力較場積累方式要高 ,但比 EVS要低。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 高清攝像機 CCD技術特點 ? 對于高清的攝像機 .在產(chǎn)品設計時 ,CCD的像素出現(xiàn)了 220萬、 200萬、 150萬、 120萬等幾種像素結構類型 ,而高清格式不管是 50i、 60i、 30p、 25p、 24p等何種幀頻，每幀畫面的取樣比均為 1920 X 1080或是 1280 X 720（主要用于逐行格式 )。表面來看 ,顯然小于 200萬像素 CCD,不能滿足 1920 1080高清格式的取樣點數(shù) ,似乎 100萬像素 CCD的攝像機在記錄格式為 50i、 60i時不能作為專業(yè)應用 ,而實際情況并非如此。在高清系統(tǒng)中， CCD采用了水平 /垂直兩個方向的像素偏置方法，采用像素偏置的方法后 ,必須再通過 DSP數(shù)字處理 ,才能真正達到提高分辨力水平的效果 ,將 CCD輸出的 R、 G、 B原始信號通過像素偏置后處理 ,變換后的信號就包含了通過像素偏置得到的高頻率圖像信息。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 CCD器件 發(fā) 展 現(xiàn)狀 ? 自 1970年美 國貝 爾 實驗 室 發(fā) 明 CCD光 電傳 感器件以 來 ,隨著 應 用的不 斷擴 大 ,其性能和 產(chǎn) 量都以 驚 人的速度 發(fā) 展。 ? 目前 CCD器件的每一 個 像素面 積 和 開發(fā) 初期比 較 起 來 ,己縮 小到 1/10以下。另外 ,雖 然 CCD器件的像面尺寸在 減 小 ,但其像素 數(shù) 卻在增加 ,已由早期的 20萬像素 發(fā) 展到目前的 500~600萬像素。 ,現(xiàn) 在 ,在 應 用 CCD的 產(chǎn) 品中 ,以 數(shù)碼 相機所占的比重 為 最高 ,其次是 攝 像機 ,它們 占了 CCD產(chǎn) 品中的絕 大部分。 ? CCD攝 像機的 發(fā) 展 關鍵 是 CCD器件的不 斷創(chuàng) 新 ,從發(fā) 展 歷史看 ,用于 攝 像機的 CCD器件根據(jù)性能不同性能可分 為 六代（以日本 Sony公司的 CCD攝 像器件 為 例 )。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 第一代 CCD器件 ? 第一代 IT式 CCD器件的像素少 ,每行有效像素 數(shù) 只有 500個 ,靈 敏度低 (因溢出漏在感光 單 元旁 邊 ,開口率低 )、混 疊 失 真 引起的 網(wǎng)紋 干 擾較嚴 重、垂直亮 帶 色偏 紅 且 嚴 重。另外 ,由于使用多晶硅作 為 透明 電極 ,它 吸收 藍 光使 藍 光 靈 敏度降低 ,光 譜 特性不好。 ? 第一代 FT式 CCD的 圖 像 質 量稍 優(yōu) 于 IT式 CCD,每行有效像素 為 600個 ,1986年第一代 CCD開 始用于專業(yè)攝 像機。 蘇州科技大學傳媒與視覺藝術學院 第二代 CCD器件 ? 第二代 IT式 CCD在感光 單 元的 絕緣層 Si02與 P型硅半 導 體的交界面 處 形成空穴 積 累 層 ,它 能吸收 隨 機出 現(xiàn) 在界面上的 熱電 子 ,因而可把暗 電 流 減 小到原 來 的 1/10,同 時 ,還 可作為 感光 單 元的 電極