揭開成像器面紗

What’s “Exmor” CMOS

目前，索尼在CMOS成像器的研發和應用上走在世界前列，從專業個人視頻到廣播級攝像機，索尼專業CMOS已經得到了廣泛而成功地應用。近幾年來CMOS技術的發展使得CCD與CMOS的差距越來越小，尤其是ClearVid CMOS技術和Exmor CMOS技術的出現。比如說，革命性的XDCAM EX系列產品就是成功利用了Exmor CMOS技術。相對于CCD，CMOS具有沒有垂直拖尾、讀取速度快，容易進行功能擴展、功耗小等優勢。

索尼自2007年歲末推出了XDCAM EX系列的第一款攝錄一體機PMW-EX1。PMW-EX1一經問世，立刻在業界引起了極大的關注，因為它使手持式攝錄一體機的圖像質量有了質的提升和飛躍。可以說PMW-EX1在手持式攝錄一體機中進行了一場革命，是手持式攝像機發展過程中的一個里程碑。

在標清時代，使用小尺寸成像器，如1/3英寸成像器的手持式攝像錄一體機可以拍出令人滿意的圖像。但在高清時代，小尺寸成像器就嚴重制約了圖像質量的提升，成為圖像質量提高的瓶頸。因為所謂高清晰度圖像，首先其分辨率就要達到1920×1080，即使是小高清HDV也要達到1440×1080或1280×720，是標清像素的3倍以上。所以同樣尺寸的成像器，作為標清成像器時每個像素的感光面積比作為高清成像器時大的多。從而同樣尺寸的成像器，作為標清成像器時的靈敏度要比作為高清成像器時的靈敏度要高的多。所以，1/3英寸的成像器在標清時代能拍出很好的圖像，如索尼的DSR-PD190P，其最低照度要求為1.5lx。但在高清時代，采用1/3英寸成像器的攝像機靈敏度就降低了很多，目前來講最低照度要求都在3lx或以上。大家知道，在PMW-EX1問世以前，手持式攝像機領域長期以來采用的最大成像器尺寸就是1/3英寸。因此，長期以來手持式攝像機的圖像質量沒有什么大的提升，沒有質的變化。而PMW-EX1的出現徹底改變了這一狀況。

那么為什么多少年以來沒有廠家在手持式機器上使用1/3英寸以上的成像器呢？其實不是廠家不愿意，而是技術上一直沒有達到要求。大尺寸的成像器，尤其是CCD，功耗很大，用在手持式攝錄一體上，散熱問題無法解決，而且因散熱問題導致的大量圖像噪點也無法解決。所以1/3英寸以上的成像器一直都只能用在肩扛式的大機器上，而與手持式便攜攝像機無緣。而索尼一直在努力解決這個問題。Exmor CMOS成像器技術是索尼多年來CMOS成像技術研究的結晶。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技術，成為全球第一款使用1/2英寸成像器的革命性的手持式攝像機。而正因為采用了具備Exmor CMOS技術的1/2英寸成像器，XDCAM EX才有了眾多的革命性突破，比如說每片CMOS的有效像素達到1920×1080（非插值），且靈敏度達到F10，最低照度要求僅為0.14lx；水平清晰度超過1000電視線等等。

如圖一，在傳統CMOS成像器中，只有一個A/D模數轉換器將CMOS成像器的最終信號轉成數字信號。而在之前成像器的所有微線上的信號都是模擬信號。這些模擬信號在傳輸過程中極容易感染高頻噪聲，從而降低圖像質量。

為了解決模擬信號感染噪音的問題，索尼工程師經過多年的研究，最終成功地在CMOS成像器的每列都集成了一個A/D模數轉換器。XDCAM EX攝像機的每片成像器都具有1920(H)×1080(V)個有效像素，也就具有1920個A/D模數轉換器。這個技術就是所謂的Exmor技術。