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我们经常会注重到在某些厂牌的摄影机上会出现3xCCD与3xCMOS的标签、而某些大型厂商也积极教育消费大众在某方面的直接观点就认为3xCCD或3xCMOS的摄影机对于画质上也是最好的！而最近在DSLR部份也有部份厂商强调自己的技术是X3CMOS或者是SUPER CCD..等等的技术。但是3个CCD或CMOS与3原色单CCD等的技术有何差别？是我们今天特开此篇文章所要探询的重点！
CCD的简介
电荷耦合组件 (CCD，Charge-coupled Device)是一种集成电路，上有许多排列整洁的电容，能感应光线，并将影像转变成数字讯号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD广泛应用在数字摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜，和高速摄影技术如Lucky imaging。
CCD的原理简单，我们可以把它想象成一个没有盖子的记忆芯片。光子在接触这些记忆单元后产生电子（光电效应），因此光子的数量与电子的数量是成比例的。但光子的波长在这一过程中无法转换为电子，因此CCD芯片无法识别颜色。
CMOS的简介
互补式金属-氧化层-半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS，简称互补式金氧半导体）是一种集成电路制程，可在硅晶圆上制作出PMOS（P-channel MOSFET）和NMOS（N-channel MOSFET）组件，由于PMOS与NMOS在特性上为互补性，因此称为CMOS。此制程可用来制作微处理器（microprocessor）， 微控制器（microcontroller），静态随机存取内存（SRAM）与其它数字逻辑电路。
所谓的「金属-氧化层-半导体」事实上是反映早期场效晶体管（Field-Effect Transistor, FET）的闸极（gate electrode）是由一层金属覆盖在一层绝缘体材料（如二氧化硅）所形成。今日的金氧半场效晶体管（MOSFET）组件多已采用多晶硅（polysilicon）作为其闸极的材料，但即便如此，「金氧半」（MOS）仍然被用在现在的组件与制程名称当中。
在今日，CMOS制程经常也被用来当作数字影像器材的感光组件使用，尤其是片幅规格较大的数字单眼相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为韧体或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的制程，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的数字─模拟转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数字讯号输出。
应用
一般的数字相机是将Bayer滤镜加装在CCD或CMOS上。每四个像素形成一个单元，一个负责过滤红色、一个过滤蓝色，两个过滤绿色(因为人眼对绿色比较敏感)。结果每个像素都接收到感光讯号，但色彩分辨率不如感光分辨率。
所以假如想制作一个彩色的CCD或CMOS，那么就必须在每个像素上覆盖一层红或绿或蓝色的“外衣”。今天，红、绿、蓝三种颜色点的分部规则主要源自于拜尔（Bayer）先生所提出的理论，因此“拜尔滤光片”就成为了被广泛使用的技术术语。
通常来讲，我们希望一个普通彩色相机输出的每个像素中都含有红、绿和蓝色，但CCD真正给我们的只是其中之一，于是就需要相机处理元器件通过色彩空间插值法来“估算”丢失的那两个值。
3CCD技术
光线通过镜头，利用棱镜将光线折射为红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三 原 色，利用三块独立的CCD摄取三原色光讯号。 产生的影像，可以说是色彩准确较高，但制作成本较单次曝光相机昂贵，但由于使用了棱镜，同时也会令影像产生变形现象。这种设计方式也只在专业的摄录器材中普遍采用，而相机方面，早期的MiNOLTA ActionCam曾经采用。
但用三片CCD和分光棱镜组成的3CCD系统能将颜色分得更好，分光棱镜把入射光分析成红、蓝、绿三种色光，由三片CCD各自负责其中一种色光的呈像。现在的专业级数位摄影机，和一部份的数字摄影机采用3CCD技术。（不过在一些大厂的主导之下，渐渐的也采用CMOS作为感光组件。)
近年来，利用互补金氧半导体(CMOS)的制程，已能制造实用的主动像素传感器(Active Pixel Sensor)。CMOS是所有硅芯片制作的主流技术，CMOS感光组件不但造价低廉，也能将讯号处理电路整合在同一部装置上。后一特性有助于滤除背景噪声，因为CMOS比CCD更轻易受噪声干扰。这部份的困扰现时已渐渐解决，这要归功于使用个别像素的低阶放大器取代用于整片CCD数组的单一高阶放大器。CMOS感光组件还有一个优点，它的耗电量低于CCD。但其应用方法与CCD大同小异！
异军突起 Foveon X3技术
美国Foveon公司二月十一日公布Foveon X3技术。这是一种用单像素提供三原色的CMOS图像感光器技术。与传统的单像素提供单原色的CCD/CMOS感光器技术不同，X3技术的感光器与银盐彩色胶片相似，由三层感光元素垂直叠在一起。Foveon声称同等像素的X3图像感光器比传统CCD锐利两倍，提供更丰富的彩色还原度以及避免采用 Bayer Pattern传统感光器所特有的色彩干扰。另外，由于每个像素提供完整的三原色信息，把色彩信号组合成图像文件的过程简单很多，降低了对图像处理的计算要求。使用CMOS的X3图像感光器耗电比传统CCD小。
根据Foveon专利描述，硅片对光线的吸收与光谱和硅片深度有关。其中蓝色光在离硅片表面0.2微米开始被吸收，绿色光在离硅片表面0.6微米被吸收，红色光在离硅片表面2微米被吸收。这种光线吸收个性于银盐彩色胶片的感色涂层是相同的。这个现像曾被其它人注重到，包括Kodak在七十年代申请的一项专利，但都没有技术实现。
X3技术的另一个特点是虚拟像素尺寸-VPS（Virtual Pixel Size）。它可以把邻近的像素信号组合成一个像素，如2x2或者4x4，从而增加信噪比。这可以应用于提高感光度同时保持低噪音。此外使用VPS减低像素还可以加快从感光器提取信号的速度，这对于摄影录像来说应用上有相当大帮助。
Foveon X3 基于目前来说只有应用在相机等静态摄影与小众的工业用摄影机领域，但在未来的发展上却是令人期待的。未来不管是应用在专业摄影机上亦或者是家用摄影机，对于制作成本或者是影像的呈现度上也会来的比过去好的很多。
Super CCD 富士的代表技术
传统CCD组件的像素粒子是垂直排列的，而Super CCD Honeycomb则是采用45°角 排列的，外形就像蜜蜂巢。由于斜线之间有间隙，为有利于讯号的处理，对这些间隙进行 Honey comb 处理 （补间处理） ，于是出现了一个反相像素，并与实际的组合形成被摄体的影像讯号 。
假如感光组件CCD/CMOS像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近，就会产生摩尔纹。一个很不幸的结论就是：要想消除摩尔纹，应当使镜头分辨率远小于感光组件的空间频率！当这个条件满足时，影像中不可能出现与感光组件相近的条纹，也就不会产生摩尔纹了！据说数字相机中为了减弱摩尔纹，安装有低通滤波器滤除影像中较高空间频率部分，这当然会降低图像的锐度。将来的数字相机假如像素密度能够大大提高、远远超过镜头分辨率，也就不会出现讨厌的摩尔纹了！” 目前看来SUPER CCD SR PRO正好做到了这点，因为非凡的“双像素构造”很大程度上提升了分辨率，在拍摄纹理复杂的布料，网格等图像中，摩尔纹被有效抑制。
SUPER CCD 每个像素点使用了一大一小两个不同性能的感光单元。分别称为主单元和副单元。主单元感光度高，提供主要的成像信号，但高光信号会溢出。副感光单元感光度低，能记录高光信号的变化，作为补充信号提供给数据处理过程，扩大动态范围。而CCD的感光单元在受到光线照射时会蓄积电荷，但当电荷蓄积到一定量以后就达到饱和，可以看出，达到饱和以后，光量增加，电荷量不再增多，表现在最终图像上，高光区域一片白色，而没有层次！假如降低感光单元的灵敏度，可以改善高光感旋光性能，但是低光区域又会因信号太弱而丢失层次，甚至成像信号低于干扰信号而形成噪点。所以使用单一感光单元的CCD对高光低光的感应不能两全，导致动态范围狭窄。所以使用两个成像单元的SUPER CCD就不同了。Super CCD 层次(阶调)是传统CCD的4096倍 ，Super CCD色彩取样可达36 Bit。
3XCCD﹠CMO未来应用
在DSLR上要真正实现这种从理论上看很完美的摄影记录手段，还需要克服一些技术障碍，首先三块CCD或CMOS影像传感器必须参数一致，而半导体器件本身属于参数高度离散性的器件，何况集成了几百万上千万个单元器件的大规模集成芯片，假如三块传感器的像素值出现误差对于最后还原全色彩就是不完美的。还有现有的单镜头反光照相机结构由于取景反光镜的存在，会与相机内部安装用于反射和折射到不同影像传感器的多棱镜发生冲突，同时三CCD技术需要更大的占用体积，对于现有相机结构也需要彻底改变。而改变现有结构，由于镜头后截距的限制，现有镜头不能使用在未来的这种相机上，相机开发对于现有消费者无法实现现有镜头配件的继续兼容恐怕是厂家不愿意冒险得罪消费者甚至市场推广困难的主要心理障碍。
由于数字相机在推出时还面临着消费者的认可和接受程度，假如相机厂家在一开始就建立一个完全全新的相机和配套镜头系统而舍弃所有原来照相机用户，可能会导致全面的市场抵触。结果是不但不能推广数字相机这个新型摄影手段而且会有胎死腹中的危险。而历史恰恰是首先在原来的照相机平台上逐渐地完善和改进，逐渐适应数字相机与传统胶片相机的兼容，在兼容的过程中又逐渐地强化数字相机的应用和完善产品链。这样做的结果还吸引了传统照片输出业推出更加适合数字相机照片输出的产品链。这样的结果继续下去，在没有影响传统影像输出服务业进行全面抵触的同时，完成了数字概念的推广应用。一旦数字摄影手段被社会广泛认可与接受。在社会普及达到一定程度以后，再回头正视原来单片CCD或者CMOS影像传感器本身在记录影像方面的缺陷，再推出更加完美的数字相机系统也为时不晚。
不论如何，摄影永远是社会实用性的产物，我们从技术层面可以肯定3CCD技术在高阶摄影机上的成功推广应用和逼真效果已经告诉我们技术的可行性和现实性。而数字摄影机也是从单片CCD逐渐发展到3CCD技术的，也是从传统仿真摄影机发展到数字摄影机的，这种3CCD技术升级在记录影像细节方面的优点和完美程度已经是不需要任何解释的了。或许几年、几十年以后，我们目前这些数字相机发展到技术壁垒无法突破时，还会回头继续注视这个在理论上、技术上都十分可行、但只有要求以往用户必须忍受放弃原来产品链系统而全面升级更新带来的阵痛时，也不得不正面对应单片CCD的结构缺陷而重新在3CCD领域重新起步。正如现在3CCD摄影机已经全面替代单片CCD技术进入专业摄影领域一样，未来的照相机或许还会有一次新的技术革命在期待下一代创业者的勇气。相信在未来的数字相机开发过程中，不会不关注3CCD技术的应用，由于3CCD技术的应用，整个数字相机的结构肯定会发生彻底的改变，镜头设计也会彻底应用新的设计思维，而3CCD结构更会在影像光线传输方面考虑投射角度问题。
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