摘要：CCD是數(shù)碼相機為的部件，其功能是把透過鏡頭的光線捕獲并轉(zhuǎn)換為電子信號。由CCD的性能來決定數(shù)碼影像的質(zhì)量的因素主要有：CCD尺寸、像素數(shù)、單位像素大小、文件傳輸和讀出方式、CCD慮鏡顏色。

　　現(xiàn)代視頻影像技術(shù)和以電子計算機為的數(shù)碼影像技術(shù)技術(shù)正以嶄新的技術(shù)手段，逐步在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域取代或改變了人們所熟知的傳統(tǒng)攝影技術(shù)，新的一種既不用膠片也不用沖洗的攝影方式已經(jīng)形成———數(shù)碼相機。

　　它無需膠片和沖洗，可重復(fù)拍攝和即時調(diào)整，影像可無限復(fù)制且不會降低質(zhì)量，方便保存，并可用于電子傳輸和處理圖像，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域。由于數(shù)碼影像技術(shù)可以很便捷地對圖像進行修改、組合，大大提高了攝影者的主觀創(chuàng)造性。

　　數(shù)碼相機的優(yōu)勢是與信息技術(shù)的有效融合，它已被看作是IT技術(shù)的重要組成部分，而且軟件、網(wǎng)頁、郵件都需要數(shù)碼照片，尤其是當印刷技術(shù)也基本實現(xiàn)了數(shù)字化、電子化，數(shù)碼圖像可直接滿足這方面的要求。數(shù)字化攝影已經(jīng)建立了一整套嶄新的拍攝、后期制作、傳輸方式、儲存方式的技術(shù)全系，其主要特征是以純粹的物理方式取代傳統(tǒng)的化學(xué)處理方式。

　　CCD（Charge Coupled Device）電荷耦合器件，是一種特殊的半導(dǎo)體材料，由大量獨立的感光二極管組成，一般按照矩陣形式排列，相當于傳統(tǒng)相機的膠卷。CCD是一種光學(xué)感應(yīng)芯片，用于捕捉圖形，是數(shù)碼相機為的部件。數(shù)碼相機規(guī)格中的多少像素指的就是CCD分辯率。它上面是一塊布滿光敏元件的感光板，由許多微小的光敏元件、電荷轉(zhuǎn)移電路組成。如果能放大，CCD上就會看到密密麻麻的像素。在拍攝時能把光線經(jīng)過鏡頭導(dǎo)入到這些像素，轉(zhuǎn)變成電荷，每個元件的電荷量取決于光照強度。CCD 將元件的信息通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過壓縮后由相機內(nèi)部閃速存儲器或內(nèi)置硬盤卡保存，因而可以輕而易舉把數(shù)據(jù)傳輸給計算機，計算機根據(jù)需要和想像來修改處理圖像。CCD 由許多感光單位組成，每原色的光度用8 位數(shù)據(jù)來記錄，通常以百萬像素為單位。數(shù)碼相機先用快門激活CCD 傳感器，把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，把得到的數(shù)字圖像儲存在存儲器中。當CCD表面受到光線照射時，每個感光單位會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(gòu)成了一幅完整的畫面。和傳統(tǒng)底片相比，CCD更接近于人眼對視覺的工作方式。只不過人眼的視網(wǎng)膜是由負責(zé)光強度感應(yīng)的桿細胞和色彩感應(yīng)的錐細胞，分工合作組成視覺感應(yīng)。CCD的組成主要是由一個類似馬賽克的網(wǎng)格、聚光鏡片以及墊于下的電子線路矩陣所組成。

　　CCD 在接受光線時本身并不能分辨顏色，需要為傳感器加上色彩過濾器，來指定CCD 像素按不同的分工識別不同的顏色。CCD的生產(chǎn)廠家只有索尼（SONY）、柯達（KODAK）等幾種。各不同廠家生產(chǎn)的CCD 像素的排列方式也不同，所占的CCD 面積也有所不同。因此多少像素也不能反映出數(shù)碼相機的成像質(zhì)量。由CCD 的性能來決定數(shù)碼影像的質(zhì)量的因素有很多，這包括CCD 的尺寸、像素數(shù)、單位像素的大小、文件傳輸和讀出方式、CCD 濾鏡顏色等。在數(shù)碼相機中重要的標準除了像素量之外，其中像素的尺寸也是極其關(guān)鍵的。CCD 與膠片的原理相近，光線穿過一相鏡頭，將圖形信息投射到CCD 上，但與膠卷不同的是CCD 沒既沒有能力記錄圖形數(shù)據(jù)，也沒有能力保存下來，甚至不具備“曝光”能力。所有圖形數(shù)據(jù)都不停留地送入一個模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個信號處理器及一個存儲設(shè)備（存儲卡）。

　　CCD 首要的是數(shù)據(jù)的傳輸方式，也就從CCD 的各個像素讀出數(shù)據(jù)的方式。傳輸方式目前共有兩種：一種是幀傳輸方式（frametransfer），像素本身就是傳輸線路，確保像素尺寸，感光比較好。另一種叫插寫方式（interlene transfer），將CCD 所獲得的數(shù)據(jù)分奇數(shù)和偶數(shù)線兩次交叉讀出，傳輸線的容量比較小。即前者的像素大小比較有利于感光，但后者傳輸速率比較快。CCD 的另一個要素是讀出方式，它實際是插寫方式的演化，原本用在攝像機上，也就是奇數(shù)行和偶數(shù)行的兩次交叉讀出方式，它是分兩次讀出的，是一種基于掃描線的讀出方式。攝相機的這種讀出方式稱作隔行掃描（interracescan）方式，而從攝像機所用的CCD 進化而來的數(shù)碼相機專用CCD 則可以將所有像素性地輸出，稱作為逐行掃描（progressivescan）方式。

　　還有就是濾鏡的顏色。CCD 原本是具有黑白感光性能的傳感器。為增加彩色信息，需要在CCD 的各個像素上加上彩色濾鏡，只讓其特定的光線通過，從而可以獲得彩色的信息。濾鏡共有兩種：

　?、偕蔬€原較好的原色系濾鏡；②解析度較高的補色系濾鏡。每種濾鏡都是四相一組，覆蓋在每一個像素上。每一組原色系的濾鏡包括一個紅色、兩個綠色和一個藍色。而補色系濾鏡則是包括黃、青、洋紅和綠四種各一個。原色濾鏡與補色系濾鏡相較，色彩還原性較高，感光度比補色系底。補色系的解像力和感光度比原色系高，色調(diào)的還原性則較差，而補色系所能透過的光亮是原色系的1.5 倍，在感光度上也是補色系較。數(shù)碼相機使用的是一個含有許多彩色影像單元（photo cell）的CCD 來記錄鏡頭所攝取的光強度和影像色值（RGB 或CMY），然后通過數(shù)字相機中的微處理器（microprocessor）來生成彩色影像，并計算在終影像文件中每一個相應(yīng)像素的完整色彩值，通過這些像素來表達及形成與傳統(tǒng)底片相似的數(shù)字照片。但并不是所有的CCD 影像單元都能終形成有效的影像，會有一些黑色影像單元起不到應(yīng)有的作用，這種損失約為總像素的15%左右，即總像素與有效像素的關(guān)系。

　　CCD 尺寸的大小對形成畫面的終質(zhì)量會起到極為關(guān)鍵的作用。好比傳統(tǒng)的膠片攝影，其中膠片的尺寸對影像的影響一樣關(guān)鍵。

　　面積大的CCD 不僅可以提高感光性能，還可以增加單位面積的像素數(shù)質(zhì)量。但是僅有較高的像素數(shù)量及CCD 的尺寸并不能保證能夠輸出高質(zhì)量的照片。數(shù)字相機同時還需要有高質(zhì)量的色彩管理系統(tǒng)、高質(zhì)量的光字變焦鏡頭、的數(shù)/ 模轉(zhuǎn)換器及檔案處理方法。

　　隨著CCD 技術(shù)不斷改進、提高，CCD 的發(fā)展很快，SuperCCD 是富士獨創(chuàng)的一項CCD 技術(shù)，至今已發(fā)展到了第五代的SuperCCD。

　　這項CCD 技術(shù)與前面介紹的普通型CCD 的不同在于：它改變了矩陣CCD 四個原色點合成一個像素點的原理，八邊形幾何構(gòu)造和間斷排列，使蜂窩狀的感光單元能更好的利用了CCD 表面空間，在像素相等的情況下獲得了更多的信息量。隨著新技術(shù)的不斷進步，級的數(shù)字相機有效像素達了4000 萬，這已經(jīng)超過了傳統(tǒng)膠片的標準。各CCD 的生產(chǎn)廠家也在不斷發(fā)展，技術(shù)將更加成熟，現(xiàn)代攝影將在高新技術(shù)領(lǐng)域更快地發(fā)展。