Датчики CMOS и CCD выполняют аналогичные функции, используя разные технологии
Все цифровые камеры имеют датчик изображения, который захватывает информацию для создания фотографии. Существует два основных типа датчиков изображения – CMOS и CCD – и каждый имеет свои преимущества.
Как работает датчик изображения?
Самый простой способ понять датчик изображения – это воспринимать его как эквивалент куска пленки. Когда кнопка затвора на цифровой камере нажата, свет попадает на камеру. Изображение экспонируется на сенсор так же, как и на кусок пленки в 35-мм пленочной камере.
Датчики цифровой камеры состоят из пикселей, которые собирают фотоны (энергетические пакеты света), которые фотодиод превращает в электрический заряд. В свою очередь, эта информация преобразуется в цифровое значение с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), что позволяет камере обрабатывать значения в конечном изображении.
Камеры DSLR и камеры типа «наведи и снимай» в основном используют два типа датчиков изображения: CMOS и CCD.
Что такое датчик изображения CCD?
Датчики устройства с зарядовой связью последовательно преобразуют измерения пикселей, используя схемы, окружающие датчик. ПЗС-матрицы используют один усилитель для всех пикселей.
ПЗС изготавливаются на литейных заводах со специализированным оборудованием. Эта сложность отражается в их часто более высокой стоимости.
Есть несколько явных преимуществ для датчика CCD по сравнению с датчиком CMOS:
- Меньше шума и, как правило, изображения более высокого качества, особенно в условиях низкой освещенности
- Лучшая глубина цвета, потому что динамический диапазон датчика часто вдвое больше, чем у CMOS-датчиков
- Более высокое разрешение и светочувствительность
Что такое датчик изображения CMOS?
Дополнительные датчики Metal Oxide Semiconductor преобразуют измерения пикселей одновременно, используя схемы на самом датчике. CMOS-датчики используют отдельные усилители для каждого пикселя.
CMOS-датчики обычно используются в зеркальных фотокамерах, потому что они быстрее и дешевле, чем CCD-датчики. И Nikon, и Canon используют CMOS-датчики в своих высококачественных зеркальных камерах.
Датчик CMOS также имеет свои преимущества:
- Более высокая скорость обработки, потому что активные пиксели и АЦП находятся на одном чипе
- Более низкое энергопотребление, в 100 раз меньше, чем ПЗС
- Интегрированные функции камеры, такие как автоэкспозиция, кодирование цвета и сжатие изображения непосредственно в чипе
- Предотвращает “размывание”, когда изображение передержано
- Менее дорогой производственный процесс
- Качество значительно улучшилось с момента их введения
Датчики матрицы цветных фильтров
Сверху сенсора установлена матрица цветных фильтров, чтобы улавливать красные, зеленые и синие компоненты света, падающие на сенсор. Поэтому каждый пиксель может измерять только один цвет. Два других цвета оцениваются датчиком на основе окружающих пикселей.
Хотя этот подход может немного повлиять на качество изображения, на современных камерах с высоким разрешением он едва заметен. Большинство современных зеркал используют эту технологию.
Foveon Sensors
Человеческие глаза чувствительны к трем основным цветам: красному, зеленому и синему, а другие цвета определяются комбинацией основных цветов. В пленочной фотографии различные основные цвета выставляют соответствующий химический слой пленки.
Аналогично датчики Foveon имеют три слоя датчиков, каждый из которых измеряет один из основных цветов. Изображение получается путем объединения этих трех слоев для создания мозаики из квадратных плиток. Это все еще довольно новая технология, которая используется на некоторых камерах Sigma.
