CCD vs CMOS проблема выбора

Автор: Alexy S Добавил: Август - 10 - 2011

На современной рынке фотокамер наиболее распространены два типа сенсоров: CCD (ПЗС) и CMOC (КМОП) сенсоры.

CCD vs CMOS

Обе технологии используются как в бюджетных так и в очень дорогих камерах. Современные зеркальные (беззеркальные) фотоаппараты все чаще используют CMOS сенсоры, а в бюджетных современных камерах можно встретить как CCD так и CMOS.

Рассмотрим основные отличия данных технологий:

CCD (charge-coupled device) – прибор с зарядовой связью (ПЗС) – это стандарт захвата изображения высокого качества. Матрица CCD производятся методами, похожими на применяемые при производстве обычных микросхем, однако процесс производства все же технологически сложен и требует специального конвейера. Поэтому их производство обходится весьма дорого, причем стоимость быстро растет с увеличением разрешения, а значит и размера матрицы. Сама матрица CDD представляет прямоугольную пластину светочувствительных элементов на одном полупроводниковом кристалле. Каждый элемент является фотодиодом, который способен (эта способность называется емкостью) сохранять электрический заряд, накапливаемый при ударении фотонов о поверхность ячейки. Это простое устройство, которое не требует логических схем или транзисторов, связанных с каждым пикселем. Собранное изображение считывается путем приложения напряжения к электродам, подключенным к элементам. Данное управление повлияло на уровень энергопотребления который является довольно высоким (до 2-5Вт). Что значительно влияет на службу аккумулятора.

Данная конструкция матрицы CCD позволила получить высокий коэффициент заполнения матрицы светочувствительными элементами (около 100%) и высокую эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%). Все это обеспечило матрице CCD высокое качество изображения (динамический диапазон) с лучшей цветопередачей (равномерность), низкий уровень шума на низких ISO, умеренную чувствительность и среднюю-высокую скорость работы.

CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) – комплиментарная структура металл-оксид-полупроводник (КМОП). CMOS-сенсор предполагает наличие отдельного транзистора для каждого элемента. При этом каждый пиксель может считываться индивидуально, почти как чип оперативной памяти компьютера (RAM). В отличие от сенсоров CCD, в которых вся информация обрабатывается внешним устройством, каждый пиксель CMOS-сенсора может быть обработан индивидуально и немедленно. В результате сенсор может реагировать на специфические условия освещенности в момент съемки фотографии (чувствительность выше чем CCD). Другими словами, некоторые процедуры обработки изображения могут происходить непосредственно в сенсоре CMOS, что невозможно для устройств CCD.

Данный тип матрицы характеризуется высокой плотностью размещения элементов, более высокой производительностью (скоростью) и низким уровнем энергопотребления. Этот тип матрицы производится аналогично обычным микросхемам, поэтому для их выпуска не требуется отдельного оборудования. Но чтобы получить хорошее качество изображения, для производства CMOS датчиков требуются специальные технологические процессы, характерные для устройств обработки смешанных сигналов низкой плотности. CMOS-датчики также требуют больше кремния на пиксель. CMOS-камера может содержать меньше компонентов и потреблять меньшую мощность, но она может также потребовать применения схем обработки сигнала для компенсации потерь качества изображения. Что сводит стоимость изготовления CMOS практически к стоимости производства CCD.

Из-за наличие отдельного транзистора для каждого элемента наблюдается низкий коэффициент заполнения пикселей, что снижает чувствительность (эффективная поверхность пикселей (активных элементов) ~75%, остальное занимают транзисторы). Этот недостаток частично нивелируется применением системы микропризм, которая устанавливается над элементами. Все это сказывается на умеренный динамический диапазон (менее качественная картинка) и на более высокий уровень шума который легче подавляется, шум на высоких ISO у CMOS значительно меньше, чем шум на CCD.

Подводя итоги:

Следует отметить, что с развитием технологий производства характеристики этих типов матриц меняются, и сделать однозначный вывод о том, какая матрица лучше невозможно. Внимание, сконцентрированные на CMOS датчиках, означает, что их качество продолжает улучшаться, размывая со временем границу между качеством изображения CCD и CMOS. Компании использующие CMOS сенсоры в современных зеркальных (беззеркальных) фотоаппаратах с помощью особых технологии обработки сигнала уже сводят шумовые и иные отрицательные эффекты CMOS к минимуму.

Что касается выбора сенсора для “компакта”, то можно исходить из следующего: если необходимо получить красочное фото, при хорошем освещении, то это фотоаппарат с матрицей CCD, если необходимо сделать быстрый кадр, с меньшей освещенностью, при высоких ISO то это CMOS.

По материалам: teledynedalsa.com

Оставить комментирарий

При комментировании Вы можете использовать теги: <a href="" title="">...</a> и <img src="" alt="" /> последний рекомендуется включать в тег <center>...</center>.

*