Matryce CCD i CMOS

Rynek matryc cyfrowych montowanych w aparatach fotograficznych zdominowany jest przez dwa główne typy: CMOS oraz CCD. Ich zadanie jest takie samo: konwersja światła na sygnał elektryczny. Czym charakteryzują się poszczególne rodzaje matryc oraz jakie są wady i zalety obu tych rozwiązań. Można pominąć poniższe opisy oraz od razu przejść do porównania obu rozwiązań ponieważ przyznaję się bez bicia, że jest tam o wiele więcej informacji i w zwięzłej formie 😉

Matryca cyfrowa

Matryce typu CMOS

Complementary Metal Oxide Semiconductor czyli w tłumaczeniu na język polski „komplementarny tranzystor polowy” jest produkowany, podobnie jak wszystkie układy scalone, z wafli krzemowych, które mogą być wykorzystane do produkcji matryc fotograficznych ale wafle CMOS wykorzystywane są również do produkcji procesorów oraz pamięci, więc mają bardzo duże zastosowanie co pozytywnie wpływa na ich cenę. Niestety, matryce CMOS charakteryzują się dużym szumem cyfrowym który jest redukowany poprzez dodatkowe mechanizmy przetwarzania sygnału. Matryce tego typu składają się z milionów punktów mierzących natężenie światła, każdy piksel wyposażony jest dodatkowo w tranzystory pozwalające na odczyt wartości każdego punktu indywidualnie.

Matryce typu CCD

Charge-coupled device – układ ze sprzężeniem ładunkowym, największa alternatywa dla matryc CMOS, są wyspecjalizowaną ich odmianą co ma negatywny wpływ na koszt produkcji i ich cenę końcową. Charakteryzują się lepszym działaniem przy wyższych wartościach czułości ISO oraz podczas dłuższych czasów naświetlania (generują mniejszy szum cyfrowy). Matryce CCD nie posiadają możliwości odczytu wartości poszczególnych pikseli, wartości są transportowane do jednego miejsca i przekształcane z wykorzystaniem konwertera analogowo- cyfrowego na sygnał cyfrowy a następnie odczytywane. Dzięki zastosowaniu specjalnej budowy pozwalającej na transport danych bez utraty jakości, matryce tego typu cechują się bardzo dobrą wrażliwością na światło i obrazem o wyższej rozdzielczości.

CCD vs. CMOS

Tutaj prezentujemy sedno tego wpisu czyli porównanie matryc obu typów (w sumie… wcześniejsze opisy stają się niepotrzebne 🙂 )

• Matryce CMOS zawierają indywidualny wzmacniacz sygnału pozwalający na szybszy transfer danych
• Matryce CMOS zużywają mniej prądu niż matryce CCD (matryce CCD wykorzystują procesy które pobierają nawet 100 razy więcej energii niż odpowiednik CMOS)
• Koszt produkcji jest niższy i prostszy w przypadku matryc CMOS ponieważ wafle CMOS mają bardzo szerokie zastosowanie w elektronice
• Matryce CMOS wymagają wykorzystania dodatkowych rozwiązań w celu redukcji szumu cyfrowego
• Matryce CMOS pozwalają na odczyt pojedynczego piksela w przeciwieństwie do matryc CCD w któych odczytywana jest cała zawartość matrycy,
• Matryce CCD cechują się lepszą jakością obrazu oraz mniejszym szumem cyfrowym niż CMOS
• Matryce CCD charakteryzują się większą czułością na światło niż CMOS
• Matryce CCD pozwalają na osiąganie obrazów o większej rozdzielczości
• Matryce CCD produkowane są dłużej niż CMOS, są więc bardziej rozwinięte