关于CMOS的技术改进路径

来源: U96 2012-04-30 10:07:56 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (2108 bytes)
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最近的一些读书报告,收集起来科普一下,供讨论。

CMOS画质由两个因素决定:一是光电转换效率QE;二是信噪比SNR。

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

 

在QE越来越接近量子极限后,目前对ISO100画质影响最大的是信噪比。这里Sony/Nikon和佳能的技术途径是下面两个时期:

第一阶段:从2000年代起,尼康,佳能在外部ADC电路设计下,SNR的技术天花板已经到头,毕竟外部读出电路有电磁干扰,温度噪声这一系列的白 噪声,噪声地板和CMOS的逐行读出方式决定了噪声电平和起伏(banding)。这时能做的就是提高信号电平,就如同在安静的室内可以听到人的低语,进 入闹市就得提高声音来喊才能让对方听清。这个阶段的解决方案就是增大像元尺寸,提高光子收集数量来提高信号读出电平。

这个思维方式导致的就是用无缝透镜,背光电路(把电路元件移出到光电转换面的后面)这一系列的工艺改进。但这个思路的症结就是害怕高像素导致的像元 尺寸缩小。提高像素密度在这个时代是个当然的死胡同。如果按照这个电路设计水平,超过24MP的像素就会严重降低采光面积,降低信号电平,导致弱光性能下 降。

第二阶段:Sony的EXMOR CMOS采用的片上ADC,缩短了CMOS到ADC的读出线路,没有了外部电路的干扰,读出噪声电平马上降低了整整一个数量级。这就好比人从喧闹的闹市走入安静的室内,轻声说话都可以清晰可辨。

之所以叫这一代是技术革命就是改变了过去12年多佳能尼康的传统思路,降低读出噪声后对信号电平的依赖就弱化了很多。这就造成Sony敢于在APS上用24MP,而全幅上用36MP,他们不怕信号电平低,而且片上ADC的读出噪声特征非常一致,消除了banding。

这两个不同的解决方案可以说是thinking out of box(跳出常规的思考)。当一个技术途径走到头后不再拘泥于榨干最后一点工艺进步,而干脆从另一头来找解决办法,结果就是导致了今天CMOS技术的大幅 度进步。过去新一代机身有半档到一档的进步就很了不起了。但一旦换用新思路,这个2.5档以上的飞跃就改变了过去每代机型的数量上的渐近从而带来了质量上 的飞跃。

 

所有跟帖: 

唉,大大x又要选择你家了 -WayCool- 给 WayCool 发送悄悄话 WayCool 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 10:55:20

那是你家。你说说我是哪家? -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (28 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:10:34

讲这么高深的理论,拉出去“坑”了 :) -空心竹- 给 空心竹 发送悄悄话 空心竹 的博客首页 (159 bytes) () 04/30/2012 postreply 10:59:55

有这个几率。目前看还好,模特的衣服注意一下有无规整条纹。 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (126 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:07:10

多谢解答。 -空心竹- 给 空心竹 发送悄悄话 空心竹 的博客首页 (80 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:13:26

这里一样,D800的前两批都是给NPS的。。。 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:16:21

赞一个!师傅的眼神越来越精致了~~ -不加分析- 给 不加分析 发送悄悄话 不加分析 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:23:43

论坛里吵架都不忘给对方扣工科男理科男的帽子。本人头大 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (116 bytes) () 04/30/2012 postreply 11:32:30

明白了!一个结论,这一代的机器,不买! -大大仙- 给 大大仙 发送悄悄话 大大仙 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:04:08

我的情况是这样的 -大大仙- 给 大大仙 发送悄悄话 大大仙 的博客首页 (656 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:16:16

这里谈论的是机身和电子进步的最前沿。对一般摄影师的影响有没有?有 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (426 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:31:12

谢谢老U! -大大仙- 给 大大仙 发送悄悄话 大大仙 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:34:51

俺学长的学问确实大... -华翰斋- 给 华翰斋 发送悄悄话 华翰斋 的博客首页 (84 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:26:12

这是一百多年来摄影术发明后每代技术进步人们都会询问的同一个问题 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (383 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:37:19

好贴,学习了。知道极限在哪儿可以更有效地应用器材。。。 -Ic54321- 给 Ic54321 发送悄悄话 (4 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:53:27

是否可以这么理解 -bigpaopao- 给 bigpaopao 发送悄悄话 bigpaopao 的博客首页 (491 bytes) () 04/30/2012 postreply 13:49:28

这里讨论的基础是现有的光量子效率QE和SNR电路水平 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (630 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:03:13

回复:这里讨论的基础是现有的光量子效率QE和SNR电路水平 -bigpaopao- 给 bigpaopao 发送悄悄话 bigpaopao 的博客首页 (311 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:25:27

不懂。 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (115 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:50:25

多年前早有了,拿来拍高速运动的东东。和摄影艺术无关。 -达眼- 给 达眼 发送悄悄话 达眼 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:54:01

曝光时间可以低至50ns。 -达眼- 给 达眼 发送悄悄话 达眼 的博客首页 (692 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:03:00

QE60%,CCD加CMOS。。。 -达眼- 给 达眼 发送悄悄话 达眼 的博客首页 (851 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:11:46

顶老弟热心技术细节! -enTiger744- 给 enTiger744 发送悄悄话 enTiger744 的博客首页 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 05:42:56

不懂虾问:sigma用的foveon技术也类似吗? -chicago80- 给 chicago80 发送悄悄话 chicago80 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:49:54

这是另一个技术路径,CMOS三色滤镜叠着用,同一像元搭人梯。 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (179 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:54:35

虾猜一下,觉得应该不一样。 -ic54321- 给 ic54321 发送悄悄话 (152 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:04:02

老头学不了啦! 呵呵! -Alabama- 给 Alabama 发送悄悄话 Alabama 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 14:57:43

读U96的技术贴总是受益匪浅。 -十方水土- 给 十方水土 发送悄悄话 十方水土 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 15:19:49

关键是找到新材料。动态范围取决于材料。别的都不可能从根本解决问题。 -桥102- 给 桥102 发送悄悄话 桥102 的博客首页 (0 bytes) () 04/30/2012 postreply 17:47:29

看这些真头痛,我买相机道理很简单,有钱就买。 -车头- 给 车头 发送悄悄话 车头 的博客首页 (57 bytes) () 04/30/2012 postreply 21:36:48

如果能拍出使自己欣慰的作品,机身那点钱就不算钱了,否则 -霍尔盟- 给 霍尔盟 发送悄悄话 (79 bytes) () 04/30/2012 postreply 23:01:59

D888本玩笑,可被点名,不回失礼。浪费钱俺不怕,俺怕"我都删"拍的不如iFun。 -ic54321- 给 ic54321 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 01:50:22

不得不说 -子夜歌- 给 子夜歌 发送悄悄话 子夜歌 的博客首页 (98 bytes) () 05/01/2012 postreply 02:02:52

跳进影坑, 走火入魔! -enTiger744- 给 enTiger744 发送悄悄话 enTiger744 的博客首页 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 05:47:00

紧跟,学习! -逐梦天涯- 给 逐梦天涯 发送悄悄话 逐梦天涯 的博客首页 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 16:37:13

看片看贴=上大学摄影本科专业且不交学费不考试不用毕业。 -芙蓉小镇- 给 芙蓉小镇 发送悄悄话 芙蓉小镇 的博客首页 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 19:08:44

不懂这里面的机理,从此贴看以后应该买SONY相机了? -JennyQYu- 给 JennyQYu 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/01/2012 postreply 19:22:55

当然可以,但是需要考虑三个因素 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (566 bytes) () 05/02/2012 postreply 08:45:50

COMS 技术是 Sony 的, 和 Nikon 无关吧 -jjyy88- 给 jjyy88 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/02/2012 postreply 12:24:25

当然无关。尼康用索尼只是巧合,而已。。。 -U96- 给 U96 发送悄悄话 U96 的博客首页 (0 bytes) () 05/02/2012 postreply 15:07:06

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