在了解視頻處理之前，我們需要了解圖像的基本組成：像素（pixel），即“畫像元素”。每個像素就是真實圖像的一個取樣點，而照片就是這一個個取樣點的集合，單位面積內(nèi)的像素越多代表分辨率越高，所顯示的圖片就會接近于真實物體。

我們平時說的百萬像素（Mega Pixels，縮寫為MP）是指有“一百萬個像素”，通常用于表達相機的分辨率。例如，我們說一個攝像頭有1200萬像素分辨率，拍攝出的最高像素圖片一行大約4000個像素，一列大約3000個像素，合計約為4000×3000=12,000 ,000 像素,即12MP。現(xiàn)在主流電視一般支持1080P片源。

攝像的過程實際就是把光信號轉(zhuǎn)換為電信號的過程。在數(shù)字攝像的過程中，外面的光通過透鏡打到傳感器芯片，傳感器芯片把圖像分解成百上千萬個像素，傳感器測量每個像素的色彩與亮度，并把它轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號作為代號，例如“010101010……”。這樣，實際圖像就變成一系列數(shù)字的集合。由于原始圖片尺寸通常很大，為了傳輸方便，視頻處理芯片再對其繼續(xù)進行壓縮編碼等處理，以方便傳輸儲存等。

攝像處理流程:

1.鏡頭：匯聚外界景物發(fā)出的光線。

2.傳感器芯片：傳感器芯片把外屆圖像分解成百上千萬個像素，并轉(zhuǎn)化為電信號，并傳給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

3.視頻處理芯片：接受傳感器傳送的數(shù)字信號，對其進一步處理，比如壓縮編碼等。

所以，傳感器芯片（光信號轉(zhuǎn)為電信號）與視頻處理芯片（主要處理數(shù)字信號）是圖像處理最重要的兩種電子元器件。

傳感器芯片

CMOS傳感器逐步代替CCD傳感器成為主流

傳感器芯片主要有兩種類型：電荷耦合元件（CCD，Charge-Coupled Device）與CMOS傳感器（CIS，CMOS Image Sensor）。CCD于1969年被發(fā)明，并于1975年正式應(yīng)用于照相機領(lǐng)域，CMOS的出現(xiàn)則相對晚了十年。

隨著后來CMOS成像技術(shù)不斷提升，CIS借其低功耗、體積小、高幀數(shù)（有利于拍攝動態(tài)影像）等優(yōu)勢，逐步在民用消費電子等領(lǐng)域占領(lǐng)市場，而CCD則由于圖像質(zhì)量有優(yōu)勢，在專業(yè)領(lǐng)域如在衛(wèi)星、醫(yī)療等領(lǐng)域仍有一席之地，但已經(jīng)逐步丟失大部分市場份額。鑒于CIS的市場份額已經(jīng)超過99%。我們在本文主要討論CIS的行業(yè)狀況。

2.1 CIS行業(yè)技術(shù)發(fā)展與趨勢——得技術(shù)者得天下

芯片作為最高端的電子元器件，一直是靠技術(shù)迭代驅(qū)動，而CIS又是屬于芯片中相對高端的一類產(chǎn)品，故此一直是得技術(shù)者得天下，且龍頭效應(yīng)愈發(fā)明顯。索尼公司憑借在攝像領(lǐng)域強大的技術(shù)儲備與領(lǐng)先程度，近幾年一直處于龍頭地位而且在CIS市場份額一直在擴大，從2015年的38%上升到2016年的42%。

CIS主要分為傳統(tǒng)（前照式）CIS、背照式（Back-illuminated）CIS。

傳統(tǒng)的前照式CIS光線射入后依次經(jīng)過片上透鏡、彩色濾光片、金屬線路最后光線才被光電二極管接收。由于金屬線路會對光線產(chǎn)生影響，最后被光點二極管吸收的光只有80%或者更少，折舊影響了圖像質(zhì)量。

背照式CIS改變了架構(gòu)，把金屬線路與光電二極管位置調(diào)換，讓光線依次經(jīng)過片上透鏡、彩色濾光片、光電二極管。這樣減少金屬線路對管線的干擾，從而增加進光量，減少噪度，對于光線不足場景有比較明顯效果。Sony公司平衡了量產(chǎn)工藝與成本的問題，于2009年將背照式CIS商用化。

在背照式CIS的基礎(chǔ)上，各家公司紛紛開發(fā)新的技術(shù)：

2013年，為了解決相鄰像素模塊互相干擾問題，三星開發(fā)了ISOCELL技術(shù)，在相鄰像素模塊中間插入金屬隔離層，這樣每個像素模塊可以吸收更多光線，大幅度提高圖像質(zhì)量。隨后三星在ISOCELL基礎(chǔ)上推出升級版ISOCELL Plus，把金屬隔離層改成日本富士公司（Fujifilm）提供的特殊材料，進一步減少金屬對于光線的干擾，可以將感光度提升15%。目前ISOCELL PLUS技術(shù)主要應(yīng)用在大像素產(chǎn)品上，例如分辨率20MP以上的傳感器。