數(shù)碼相機(jī)的原理是通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將影像聚焦成像在感光元件即電荷藕合器CCD（Charge Couple Device）上，通過(guò)ADC（Analog Digital Converter）將每個(gè)像素上光電信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)碼信號(hào)，再經(jīng)DSP（Digital Singal Processor）處理形成數(shù)碼影像。在此過(guò)程中鏡頭和CCD是數(shù)碼相機(jī)成像質(zhì)量的關(guān)鍵，光學(xué)鏡頭經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展技術(shù)已成熟，相比之下目前CCD是整個(gè)系統(tǒng)中的瓶頸所在。 

CCD芯片分兩大類 

線型CCD即CCD的感光元件排列在一條直線上。它成像方式是CCD在光學(xué)系統(tǒng)成像所在的焦平面上垂直掃過(guò)，地到一幅完整的影像。傳統(tǒng)的掃描儀都使用這種類型的CCD，因此我們又稱它為掃描型CCD。線性CCD的這種工作方式?jīng)Q定了它得到一幅完整的影像需要很長(zhǎng)的時(shí)間，即嚗光時(shí)間很長(zhǎng)。自然它就無(wú)法用于拍攝動(dòng)態(tài)的物體，另外在嚗光過(guò)程中需要一致的光線環(huán)境，它也不支持閃光拍攝。雖然有如此重大的缺陷，但線性CCD的感光元件可以做到很高的線密度，這樣用線性CCD可以得到極高像素?cái)?shù)量的影像，因此它仍然被用于數(shù)碼相機(jī)，拍攝需要超高分辨率的靜物影像。典型的例子是Agfa的StudioCam相機(jī)，它用三條線性CCD分別感應(yīng)紅藍(lán)綠三色光，每條3648像素，色彩灰度為12位，可得到1640萬(wàn)像素分辨率高達(dá)4500*3648的圖象，最終的影像容量高達(dá)50-100MB。其預(yù)掃描時(shí)間需要12秒，每一線依精度需要1/15-1/200秒。 

面型CCD 又稱全幅式CCD,陣列型CCD。面型CCD的嚗光方式有以下三種。

1．單CCD芯片三次嚗光：即通過(guò)三色濾鏡輪盤分別將紅藍(lán)綠三色光投射在CCD上，三次采集后合成得到影像。這種方式得到的影像質(zhì)量很高，但三次嚗光，不能用于拍攝動(dòng)態(tài)影像。

2．三CCD一次嚗光：三個(gè)CCD芯片，分別感應(yīng)紅綠藍(lán)三色光（或其中兩片感應(yīng)綠色光，另一片感應(yīng)紅藍(lán)光），自然光通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)將三色光分別投影在CCD上，一次嚗光得到完整影像。這種方式得到的影像質(zhì)量和單芯片三次嚗光一樣，而一次嚗光可拍攝動(dòng)態(tài)影像.缺點(diǎn)是三CCD的成本很高，分光棱鏡的制作技術(shù)難度也很大。 

3.單CCD芯片一次嚗光：CCD上組合排列感應(yīng)三種色光的像素，一次嚗光后得到影像，由于人眼對(duì)綠色最為敏感，通常CCD上的感綠色像素最多。這種方式的影像質(zhì)量最低，但受成本的限制和對(duì)動(dòng)態(tài)影像的拍攝要求，市面上主流產(chǎn)品大都采用單CCD芯片一次嚗光。

影響面型CCD成像質(zhì)量的因素 

1．光電感應(yīng)元件數(shù)量，即我們通常所說(shuō)的像素?cái)?shù)量 

這是影響成像質(zhì)量的主要指標(biāo)，像素越多，則最終圖象的像素?cái)?shù)就越多，圖象的分辨率就越高。要注意的是并不是CCD上的所有像素都參與成像，其中一部分像素用于測(cè)光，自動(dòng)聚焦和自動(dòng)調(diào)整白平衡，所以相機(jī)的最高分辨率決定于CCD上的有效像素?cái)?shù)量（這個(gè)數(shù)值有的用“像素生成”數(shù)值來(lái)表示）。目前面型CCD最高像素是柯達(dá)的DCS Pro Back采用的CCD，1600萬(wàn)像素，可得到最高分辨率4000*4000的優(yōu)質(zhì)影像，這樣的CCD由于價(jià)格昂貴，一般都用于制作專業(yè)中大幅面相機(jī)的數(shù)字背板，或用于航拍等。

2． CCD芯片的幅面尺寸

從相機(jī)成像的原理來(lái)說(shuō)，光學(xué)系統(tǒng)聚焦影像時(shí)的焦平面越小，則成像過(guò)程中丟失的細(xì)節(jié)就越多，得到的影像放大后細(xì)部過(guò)渡就可能有突變的現(xiàn)象，顯得不自然。受成本的限制，目前主流數(shù)碼相機(jī)的CCD芯片尺寸多為1/2英寸，新上市的300萬(wàn)像素產(chǎn)品也多為1/1.8英寸CCD。遠(yuǎn)小于高檔的專業(yè)數(shù)碼相機(jī)的CCD芯片尺寸（多為2/3英寸以上），這樣即便是相同像素，專業(yè)產(chǎn)品的圖像細(xì)部明顯比主流產(chǎn)品細(xì)膩?zhàn)匀弧?nbsp;

3．CCD芯片的像素排列方式 

由于CCD上的感光單元要按照生產(chǎn)工藝整齊放置，而不幸人眼對(duì)這種圖象的排列模式又十分敏感，在影像放大到一定程度可看到顆粒時(shí)能輕易地分辨出CCD固定的排列模式，尤其在色調(diào)變化劇烈的位置，每一個(gè)像素都可以看清。這是數(shù)碼影像明顯弱于傳統(tǒng)影像的地方（膠片上的感光鹵化銀顆粒很小，且排列是隨機(jī)分布的）。這個(gè)問(wèn)題從硬件上解決就只有增加像素，提高分辨率，使圖像放大后也不容易看到其中的點(diǎn)；另外就是在CCD捕捉圖像后使用亂序算法進(jìn)行后期處理，使圖像柔化從而變得自然。CCD上的像素排列方式也影響成像的分辨率，因?yàn)椴煌南袼嘏帕蟹绞綄?duì)應(yīng)不同的插值算法，一定程度上可以提高最終的輸出分辨率（富士FinePix S1 Pro采用蜂巢狀排列的SuperCCD,340萬(wàn)像素可插值輸出600萬(wàn)像素的影像），當(dāng)然，這不能從根本上改變圖像的質(zhì)量。 

4．CCD的顏色采集

這方面CCD比膠片有較大的優(yōu)勢(shì)。膠片因?yàn)楦鱾€(gè)感光層之間不可避免的相互影響會(huì)導(dǎo)致偏色現(xiàn)象，而CCD在采集顏色時(shí)是紅綠藍(lán)三色分別取樣的，相互之間沒(méi)有干擾，因此色彩還原真實(shí)。另外CCD對(duì)顏色采集的取樣精度也比膠片高很多，一般每色8位精度（2的8次方，即每色256級(jí)灰度），三原色配合有24位的色彩可以表現(xiàn)一千六百多萬(wàn)種顏色，專業(yè)產(chǎn)品甚至采用每色12位或16位精度，可以表現(xiàn)更多的顏色。由于人眼對(duì)綠色最敏感，多數(shù)產(chǎn)品還專門增加了感應(yīng)綠色的像素?cái)?shù)量。 

5．CCD的感光度 

早期CCD的感光度是恆定的，現(xiàn)在隨著CCD感光單元靈敏度的提高，CCD幅面尺寸的增大，CCD的感光度得到很大的提高。一般來(lái)說(shuō)，感光度越高，則對(duì)拍攝環(huán)境的光線要求就越低，拍攝模式的選擇就越多。市場(chǎng)上領(lǐng)先的產(chǎn)品是富士的Super CCD，其單個(gè)像素的尺寸比普通CCD要大，而且蜂巢狀排列結(jié)構(gòu)緊密，感光范圍遠(yuǎn)大于同類產(chǎn)品(富士FinePix 4900Z的感光范圍ISO125-800)。

6．其它 

同鏡頭一樣，CCD芯片還可搭配可脫卸式影像邊緣柔化濾鏡(anti-aliasing filter)、非反射性紅外線消除濾鏡(non-reflecting IR cutoff filter)來(lái)準(zhǔn)確捕捉影像，不過(guò)需要數(shù)碼邊緣圓滑軟件(digital anti-aliasing solutions)來(lái)確保影像品質(zhì)。