關於CMOS的技術改進路徑

來源: U96 2012-04-30 10:07:56 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (2108 bytes)
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最近的一些讀書報告,收集起來科普一下,供討論。

CMOS畫質由兩個因素決定:一是光電轉換效率QE;二是信噪比SNR。

QE目前佳能最高的是S100的那片CMOS,QE達到53%。5D2和5D3的好像在48%左右。

 

在QE越來越接近量子極限後,目前對ISO100畫質影響最大的是信噪比。這裏Sony/Nikon和佳能的技術途徑是下麵兩個時期:

第一階段:從2000年代起,尼康,佳能在外部ADC電路設計下,SNR的技術天花板已經到頭,畢竟外部讀出電路有電磁幹擾,溫度噪聲這一係列的白 噪聲,噪聲地板和CMOS的逐行讀出方式決定了噪聲電平和起伏(banding)。這時能做的就是提高信號電平,就如同在安靜的室內可以聽到人的低語,進 入鬧市就得提高聲音來喊才能讓對方聽清。這個階段的解決方案就是增大像元尺寸,提高光子收集數量來提高信號讀出電平。

這個思維方式導致的就是用無縫透鏡,背光電路(把電路元件移出到光電轉換麵的後麵)這一係列的工藝改進。但這個思路的症結就是害怕高像素導致的像元 尺寸縮小。提高像素密度在這個時代是個當然的死胡同。如果按照這個電路設計水平,超過24MP的像素就會嚴重降低采光麵積,降低信號電平,導致弱光性能下 降。

第二階段:Sony的EXMOR CMOS采用的片上ADC,縮短了CMOS到ADC的讀出線路,沒有了外部電路的幹擾,讀出噪聲電平馬上降低了整整一個數量級。這就好比人從喧鬧的鬧市走入安靜的室內,輕聲說話都可以清晰可辨。

之所以叫這一代是技術革命就是改變了過去12年多佳能尼康的傳統思路,降低讀出噪聲後對信號電平的依賴就弱化了很多。這就造成Sony敢於在APS上用24MP,而全幅上用36MP,他們不怕信號電平低,而且片上ADC的讀出噪聲特征非常一致,消除了banding。

這兩個不同的解決方案可以說是thinking out of box(跳出常規的思考)。當一個技術途徑走到頭後不再拘泥於榨幹最後一點工藝進步,而幹脆從另一頭來找解決辦法,結果就是導致了今天CMOS技術的大幅 度進步。過去新一代機身有半檔到一檔的進步就很了不起了。但一旦換用新思路,這個2.5檔以上的飛躍就改變了過去每代機型的數量上的漸近從而帶來了質量上 的飛躍。

 

所有跟帖: 

唉,大大x又要選擇你家了 -WayCool- 給 WayCool 發送悄悄話 WayCool 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 10:55:20

那是你家。你說說我是哪家? -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (28 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:10:34

講這麽高深的理論,拉出去“坑”了 :) -空心竹- 給 空心竹 發送悄悄話 空心竹 的博客首頁 (159 bytes) () 04/30/2012 postreply 10:59:55

有這個幾率。目前看還好,模特的衣服注意一下有無規整條紋。 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (126 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:07:10

多謝解答。 -空心竹- 給 空心竹 發送悄悄話 空心竹 的博客首頁 (80 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:13:26

這裏一樣,D800的前兩批都是給NPS的。。。 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:16:21

讚一個!師傅的眼神越來越精致了~~ -不加分析- 給 不加分析 發送悄悄話 不加分析 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:23:43

論壇裏吵架都不忘給對方扣工科男理科男的帽子。本人頭大 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (116 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:32:30

明白了!一個結論,這一代的機器,不買! -大大仙- 給 大大仙 發送悄悄話 大大仙 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:04:08

我的情況是這樣的 -大大仙- 給 大大仙 發送悄悄話 大大仙 的博客首頁 (656 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:16:16

這裏談論的是機身和電子進步的最前沿。對一般攝影師的影響有沒有?有 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (426 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:31:12

謝謝老U! -大大仙- 給 大大仙 發送悄悄話 大大仙 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:34:51

俺學長的學問確實大... -華翰齋- 給 華翰齋 發送悄悄話 華翰齋 的博客首頁 (84 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:26:12

這是一百多年來攝影術發明後每代技術進步人們都會詢問的同一個問題 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (383 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:37:19

好貼,學習了。知道極限在哪兒可以更有效地應用器材。。。 -Ic54321- 給 Ic54321 發送悄悄話 (4 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:53:27

是否可以這麽理解 -bigpaopao- 給 bigpaopao 發送悄悄話 bigpaopao 的博客首頁 (491 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:49:28

這裏討論的基礎是現有的光量子效率QE和SNR電路水平 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (630 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:03:13

回複:這裏討論的基礎是現有的光量子效率QE和SNR電路水平 -bigpaopao- 給 bigpaopao 發送悄悄話 bigpaopao 的博客首頁 (311 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:25:27

不懂。 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (115 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:50:25

多年前早有了,拿來拍高速運動的東東。和攝影藝術無關。 -達眼- 給 達眼 發送悄悄話 達眼 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:54:01

曝光時間可以低至50ns。 -達眼- 給 達眼 發送悄悄話 達眼 的博客首頁 (692 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:03:00

QE60%,CCD加CMOS。。。 -達眼- 給 達眼 發送悄悄話 達眼 的博客首頁 (851 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:11:46

頂老弟熱心技術細節! -enTiger744- 給 enTiger744 發送悄悄話 enTiger744 的博客首頁 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 05:42:56

不懂蝦問:sigma用的foveon技術也類似嗎? -chicago80- 給 chicago80 發送悄悄話 chicago80 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:49:54

這是另一個技術路徑,CMOS三色濾鏡疊著用,同一像元搭人梯。 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (179 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:54:35

蝦猜一下,覺得應該不一樣。 -ic54321- 給 ic54321 發送悄悄話 (152 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:04:02

老頭學不了啦! 嗬嗬! -Alabama- 給 Alabama 發送悄悄話 Alabama 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:57:43

讀U96的技術貼總是受益匪淺。 -十方水土- 給 十方水土 發送悄悄話 十方水土 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:19:49

關鍵是找到新材料。動態範圍取決於材料。別的都不可能從根本解決問題。 -橋102- 給 橋102 發送悄悄話 橋102 的博客首頁 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 17:47:29

看這些真頭痛,我買相機道理很簡單,有錢就買。 -車頭- 給 車頭 發送悄悄話 車頭 的博客首頁 (57 bytes) () 04/30/2012 postreply 21:36:48

如果能拍出使自己欣慰的作品,機身那點錢就不算錢了,否則 -霍爾盟- 給 霍爾盟 發送悄悄話 (79 bytes) () 04/30/2012 postreply 23:01:59

D888本玩笑,可被點名,不回失禮。浪費錢俺不怕,俺怕"我都刪"拍的不如iFun。 -ic54321- 給 ic54321 發送悄悄話 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 01:50:22

不得不說 -子夜歌- 給 子夜歌 發送悄悄話 子夜歌 的博客首頁 (98 bytes) () 05/01/2012 postreply 02:02:52

跳進影坑, 走火入魔! -enTiger744- 給 enTiger744 發送悄悄話 enTiger744 的博客首頁 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 05:47:00

緊跟,學習! -逐夢天涯- 給 逐夢天涯 發送悄悄話 逐夢天涯 的博客首頁 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 16:37:13

看片看貼=上大學攝影本科專業且不交學費不考試不用畢業。 -芙蓉小鎮- 給 芙蓉小鎮 發送悄悄話 芙蓉小鎮 的博客首頁 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 19:08:44

不懂這裏麵的機理,從此貼看以後應該買SONY相機了? -JennyQYu- 給 JennyQYu 發送悄悄話 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 19:22:55

當然可以,但是需要考慮三個因素 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (566 bytes) () 05/02/2012 postreply 08:45:50

COMS 技術是 Sony 的, 和 Nikon 無關吧 -jjyy88- 給 jjyy88 發送悄悄話 (0 bytes) () 05/02/2012 postreply 12:24:25

當然無關。尼康用索尼隻是巧合,而已。。。 -U96- 給 U96 發送悄悄話 U96 的博客首頁 (0 bytes) () 05/02/2012 postreply 15:07:06

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