这篇文章非常详细，值得仔细阅读。 相机用于成像的感光元件称为Image Sensor或Imager，其作用就是将光图像转换成图像电信号，准确地说，是将入射到传感器光敏面上按空间分布地光强信息（可见光、红外辐射等），转换成按时序穿行输出的电信号——视频信号，使用这些视频信号能再现入射的光辐射图像。 目前应用广泛Image Sensor有两种，分别是CCD Sensor和CMOS Sensor，它们发展于20世纪60年代，现已广泛应用于数码相机等电子光学设备中。尽管在过去的40年里CCD但传感器一直主导着市场，CMOS传感器设计的改进增加了其市场份额，并取代了许多图像传感器应用CCD。相比于CCD，CMOS传感器功率小，图像处理速度快，制造成本低。目前CMOS手机等移动产品已广泛使用传感器。
1. CCD Sensor的原理
CCD（Charge Coupled Device，传感器本质上是一种模拟移位寄存器。其原理是在时钟的控制下，将信号电荷从一个势圈转移到另一个势圈，从而实现模拟信号的位移转移。CCD使用图像传感器CCD实现电扫描的设备信号转移功能。下图是CCD图像传感器的工作示意图，信号的多路转换由垂直转移CCD 装置及水平转移CCD 装置由两部分组成。在实际的CCD在图像传感器中，光电转换器与垂直CCD设备集成在一起。垂直CCD将每行光电二极管信号转移到水平CCD设备；水平CCD该装置将此行信号转移到输出端。重复上述过程，形成图像信号。 
2. CMOS Sensor原理
CMOS（Complementary Metal Oxide Semicondutor，互补金属氧化物半导体)是主流的半导体工艺，具有功耗低、速度快的优点，广泛应用于制造CPU、存储器和各种数字逻辑芯片。基于CMOS 工艺设计的图像传感器称为CMOS Image Sensor（CIS），与一般半导体工艺，特别是存储器工艺相似90%以上。
CMOS图像传感器采用CMOS开关切换每个光电二极管的信号，如图1所示，每个像元由一个光电二极管和一个CMOS开关构成。当行驱动电路选择一行时，行像元输出信号CMOS开关导通，其余行CMOS开关不导通，像元的光电信号传输到列选多路器。由一系列选择多路器组成CMOS开关构成，将此行信号顺序连接到输出端，完成一列信号的顺序读取。
3. CCD与CMOS图像传感器的比较
CCD与CMOS主要区别如下图3所示，CCD 通常只有一个电荷-电压转换器（Charge-Voltage Converter），当Sensor读取像素数据时，在行电压的控制下，每行像素中积累的电荷需要逐步蠕动到下一行，直到最终到达阵列所属的行缓冲（Row Buffer），然后在列电压的控制下，继续将电荷电压转换器蠕动到阵列出口，完成读取过程。CCD一个主要优点是所有像素共享相同的电荷-电压转换器，因此像素一致性非常好。CCD一个主要优点是所有像素共享相同的电荷-电压转换器，因此像素一致性非常好。相比之下CMOS每个像素都有自己的特殊电荷电压转换器，一致性不易控制。当CCD当像素数超过200万时，所有像素共用一个电荷电压转换器会严重影响读取速度，因此考虑将像素设计成两个或四个阵列，每个阵列配备一个特殊的行缓冲和电荷电压转换器，可以加速读取速度。
4. CMOS Sensor特性
CMOS Sensor其本质是测量光电转换事件的线性传感器，在某种意义上可以说是光子计数器，Sensor每个像素的读数都反映了像素在指定时间内捕获光子的数量。
理想CMOS Sensor 如下图所示。 下图中的直线斜率决定了单位输入的激励响应大小，称为增益系数（Gain）。Sensor 调整实际生效的增益值将提供一组接口。下图是理想的Sensor响应曲线。 实际的Sensor只能是在一段有限的区间内保持线性响应，对于幅度过小或者过大的输入信号会不能如实地表示。如下图。
Gain
gain这意味着增益。增益效应是乘法操作（不同的值乘以相同的数字，值越大，乘法结果越大），因此gain默认值为1，图像不会改变。然而，如果增益不是1，而是大于1，此时对明亮部分的影响越大，对黑暗部分的影响就越小最暗部分0乘以增益或0。
（Analog Gain）将相机传感器输出的模拟亮度信号作为增益。 （Digital Gain）将模拟信号转换为数字信号后，计算为增益。
从Sensor输出的亮度信号称为CDS的专用IC信号数位化。模拟增益是CDS数字化前的信号也被称为增益CDS增益。数字增益是信号中的信号CDS将数字化信息传递给FPGA之后，在FPGA增益。
两种增益方式都可能产生噪声(参考)。
：用数据说明:2.4 和3.1.数字量化后为2和3，但如果模拟增益2x,则为4.8和6.2.量化后为5和6。这就是模拟增益带来的噪声。但模拟增益带来的噪声只会引入一次。不会多次引入。
问题将多次级联引入。例如，信号最初是2.4和3.1，信号差为0.7.但数字化后变为2和3，2倍后变为4和6，这就是数字增益带来的噪音。x然后是16和24，实际上是模拟噪声8x也就是才2.48和3.18.数字量化后为19和25。
Flicker
Flicker(闪烁)现象发生时，从图像(或视频)上看到规律的明暗条纹，也叫牛顿环。如下图所示。 以下部分参考索尼支持文档。 对于光源，大多数旧荧光灯没有配备逆变器，每秒闪烁100次(500次)Hz或120次(60次)Hz交流电）。LED由于其自身的特点，光源甚至可以达到数百或数千赫兹。 CMOS Sensor的（Rolling Shutter）带状条纹的产生。 如下图所示，由行和列正交排列组成的像素阵列， 每个像素的形状都是正方形的。每像素共享重置（Reset）控制、选择（Select）控制和传输（Tx）控制。像素阵列的曝光过程是：从像素重置开始，然后选择和输出，一次曝光结束，等待下一次重置开始下一轮曝光。
在此过程中，每行像素的重置、选择和传输操作相同，即每行像素共享控制信号的曝光和读取顺序。也就是说，时间顺序控制是由行为单位进行的。每行像素按顺序间隔相同时间，依次开始曝光的方法称为滚动曝光。如下图所示。 光源闪烁和滚动曝光导致光源闪烁Flicker现象。此外，在拍摄高速运动物体时，滚动曝光也会产生果冻效应，使拍摄物体看起来变形。 但这是题外话，我们回来了Flicker现象上来。Flicker这种现象不仅发生在一帧内，而且在帧和帧之间也存在同样的问题。城市交通信号灯通常使用220V市电供电，所以会有10个ms光能周期(美国是110V，周期8.3ms），换句话说，信号灯每亮10盏ms后会熄灭10ms。但是sensor但能清楚地捕捉到。当sensor当曝光时间很短时，你会遇到一个尴尬的场景，信号灯碰巧不亮在某个帧的图像中。如下图。 （Integration time）与曝光时间表征相同，但以行为单位为基础。INT TIM是159，就表示sensor曝光时间为159行。 对于相同的积分时间，sensor当不同位置的像点开始积分时，电信号的相位不同，同时可以积累的光子数也不同。 当光源周期integration time整数倍不会产生flicker。