揭开成像器面纱

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What’s “Exmor” CMOS

目前，索尼在CMOS成像器的研发和应用上走在世界前列，从专业个人视频到广播级摄像机，索尼专业CMOS已经得到了广泛而成功地应用。近几年来CMOS技术的发展使得CCD与CMOS的差距越来越小，尤其是ClearVid CMOS技术和Exmor CMOS技术的出现。比如说，革命性的XDCAM EX系列产品就是成功利用了Exmor CMOS技术。相对于CCD，CMOS具有没有垂直拖尾、读取速度快，容易进行功能扩展、功耗小等优势。

索尼自2007年岁末推出了XDCAM EX系列的第一款摄录一体机PMW-EX1。PMW-EX1一经问世，立刻在业界引起了极大的关注，因为它使手持式摄录一体机的图像质量有了质的提升和飞跃。可以说PMW-EX1在手持式摄录一体机中进行了一场革命，是手持式摄像机发展过程中的一个里程碑。

在标清时代，使用小尺寸成像器，如1/3英寸成像器的手持式摄像录一体机可以拍出令人满意的图像。但在高清时代，小尺寸成像器就严重制约了图像质量的提升，成为图像质量提高的瓶颈。因为所谓高清晰度图像，首先其分辨率就要达到1920×1080，即使是小高清HDV也要达到1440×1080或1280×720，是标清像素的3倍以上。所以同样尺寸的成像器，作为标清成像器时每个像素的感光面积比作为高清成像器时大的多。从而同样尺寸的成像器，作为标清成像器时的灵敏度要比作为高清成像器时的灵敏度要高的多。所以，1/3英寸的成像器在标清时代能拍出很好的图像，如索尼的DSR-PD190P，其最低照度要求为1.5lx。但在高清时代，采用1/3英寸成像器的摄像机灵敏度就降低了很多，目前来讲最低照度要求都在3lx或以上。大家知道，在PMW-EX1问世以前，手持式摄像机领域长期以来采用的最大成像器尺寸就是1/3英寸。因此，长期以来手持式摄像机的图像质量没有什么大的提升，没有质的变化。而PMW-EX1的出现彻底改变了这一状况。

那么为什么多少年以来没有厂家在手持式机器上使用1/3英寸以上的成像器呢？其实不是厂家不愿意，而是技术上一直没有达到要求。大尺寸的成像器，尤其是CCD，功耗很大，用在手持式摄录一体上，散热问题无法解决，而且因散热问题导致的大量图像噪点也无法解决。所以1/3英寸以上的成像器一直都只能用在肩扛式的大机器上，而与手持式便携摄像机无缘。而索尼一直在努力解决这个问题。Exmor CMOS成像器技术是索尼多年来CMOS成像技术研究的结晶。它成功地降低了功耗并且大幅度提高了信噪比。PMW-EX1成功使用了Exmor CMOS技术，成为全球第一款使用1/2英寸成像器的革命性的手持式摄像机。而正因为采用了具备Exmor CMOS技术的1/2英寸成像器，XDCAM EX才有了众多的革命性突破，比如说每片CMOS的有效像素达到1920×1080（非插值），且灵敏度达到F10，最低照度要求仅为0.14lx；水平清晰度超过1000电视线等等。

如图一，在传统CMOS成像器中，只有一个A/D模数转换器将CMOS成像器的最终信号转成数字信号。而在之前成像器的所有微线上的信号都是模拟信号。这些模拟信号在传输过程中极容易感染高频噪声，从而降低图像质量。

为了解决模拟信号感染噪音的问题，索尼工程师经过多年的研究，最终成功地在CMOS成像器的每列都集成了一个A/D模数转换器。XDCAM EX摄像机的每片成像器都具有1920(H)×1080(V)个有效像素，也就具有1920个A/D模数转换器。这个技术就是所谓的Exmor技术。