เซ็นเซอร์รับภาพ CCD และ CMOS แตกต่างกันอย่างไร?

ฉันอ่านบทความเกี่ยวกับเซ็นเซอร์รับภาพ CCD กับ CMOS ต่อไป ความแตกต่างระหว่างสองประเภทนี้คืออะไร? เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำอะไรในแง่ของการถ่ายภาพ?

กล้องที่ใช้ CCD จะสามารถแข่งขันในอนาคตได้หรือไม่? ถ้าฉันซื้อฉันสามารถใช้มันเป็นเวลาหลายปีหรือจะดีกว่าถ้าอัพเกรดเป็นกล้องที่มีเซ็นเซอร์แบบ CMOS?

เทคโนโลยีทั้งสองมีจุดประสงค์เดียวกันคือเพื่อสุ่มตัวอย่างและบันทึกจำนวนแสงที่กระทบแต่ละพิกเซล พวกเขาทำงานต่างกันเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้น พิกเซลบน CCD ไม่มีวงจรที่ใช้งานอยู่มีเพียงแค่ "ถังขยะแบบ capacitive" ขนาดเล็กซึ่งเก็บประจุไว้เรื่อย ๆ จนกว่ามันจะสามารถเลื่อนไปตามถังขยะถัดไปและในที่สุดก็ปิดเซ็นเซอร์และอ่านโดยวงจรแล้ว เซ็นเซอร์ CMOS นั้นเป็นเซ็นเซอร์ในวงจรรวมขนาดใหญ่และมีวงจรแอคทีฟขนาดเล็กซึ่งรวมถึงทรานซิสเตอร์ภายในทุกพิกเซลดังนั้นแต่ละพิกเซลจึงสามารถวัดและบำรุงรักษาประจุที่พุ่งชนแทนที่จะเก็บประจุไว้เรื่อย ๆ จนกว่าจะถึง เลื่อนออกเพื่ออ่าน

ทั้งคู่มีจุดแข็งและจุดอ่อน - ผู้ที่ติดอันดับบางคนเกี่ยวข้องกับโหมดวิดีโอ (หรือโหมด live view)

• ลายเส้นแนวตั้ง

  ในโหมด Live View หรือวิดีโอเซ็นเซอร์ CCD มีการจัดแนวเป็นแนวตั้งซึ่งจุดสว่างของแสงในเฟรมแม้ที่ขอบสามารถสร้างเส้นสว่างแนวตั้งจากด้านบนถึงด้านล่างของเฟรม สิ่งนี้เกิดจากกระแสจากพิกเซลเดียว "ล้น" และรั่วไหลตลอดทั้งแถว โปรดทราบว่ากล้องวิดีโอระดับมืออาชีพที่ใช้เซ็นเซอร์ CCD (และราคาหลายพันดอลลาร์) มีวงจรเพื่อลดสิ่งนี้ นอกจากนี้เมื่อใช้สำหรับภาพนิ่งเช่นไม่ได้อยู่ในโหมด Live View / วิดีโอ CCD จะทำงานในโหมดอื่นซึ่งไม่ไวต่อการทำแนวตั้ง

  เซ็นเซอร์ CMOS ไม่แสดงเป็นเส้น แต่อย่างใดเนื่องจากแต่ละพิกเซลมีวงจรแยกต่างหากจากพิกเซลอื่น

• ชัตเตอร์กลิ้ง

  เซ็นเซอร์ CMOS แสดงเอฟเฟกต์ชัตเตอร์แบบม้วนในไลฟ์วิวหรือโหมดวิดีโอหรือเมื่อใดก็ตามที่ไม่ได้ใช้ชัตเตอร์แบบกลไกทางกายภาพ แทนที่จะจับภาพทั้งเฟรมในครั้งเดียวข้อมูลจะถูกอ่านจากแต่ละแถวของเฟรมหนึ่งหลังจากเฟรมอื่น เวลาที่ใช้จะแตกต่างกันระหว่างกล้อง แต่ 1 / 30s หรือ 1 / 60s จะเป็นระยะเวลาปกติสำหรับการอ่านเซ็นเซอร์แบบเต็ม (ที่ความละเอียดเต็ม) สิ่งนี้จะสร้างเอฟเฟ็กต์ที่คล้ายกับเจลลี่ในวิดีโอที่บันทึกไว้เมื่อกล้องเป็นอุปกรณ์พกพาหรือเคลื่อนไหวได้มากหรือแม้กระทั่งในภาพนิ่งเมื่อใช้ชัตเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (เพื่อการทำงานที่เงียบสนิท)

  เซ็นเซอร์ CMOS ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้สามารถจับภาพวิดีโออัตราเฟรมสูง (เช่น 120fps หรือมากกว่า) จะแสดงเอฟเฟกต์ชัตเตอร์น้อยลง นอกจากนี้การเรียกใช้เซ็นเซอร์ที่ความละเอียดต่ำกว่าเต็ม (เช่นการบันทึก 1080p บนเซ็นเซอร์แทน 4K) สามารถสลับเซ็นเซอร์ไปที่โหมดการอ่านข้อมูลที่เร็วกว่าดังนั้นจึงมีเอฟเฟกต์ชัตเตอร์กลิ้งน้อยกว่า

  CCD ไม่ได้รับผลกระทบจากการลั่นชัตเตอร์

• เสียงรบกวน / คุณภาพโดยทั่วไป

  ในขณะที่เคยมีการแลกเปลี่ยนคุณภาพใน CMOS นี่เป็นเรื่องเล็กน้อยในตอนนี้และอาจกลับรายการได้ แน่นอนว่าสำหรับเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่ (DX, 4/3, FF) ไม่มีความแตกต่างในทางปฏิบัตินอกเหนือจากความแตกต่างเพียงอย่างเดียวเนื่องจากการออกแบบเซ็นเซอร์ เทคโนโลยี CMOS มีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วและคุณภาพของภาพได้รับการปรับปรุงโดยเฉพาะกับเซ็นเซอร์ขนาดเล็กเช่นที่ใช้ในสมาร์ทโฟน

  สำหรับเซ็นเซอร์ขนาดเล็กมากเช่นในกล้องคอมแพคและสมาร์ทโฟนเซ็นเซอร์ CMOS เคยมีความไวต่ำกว่าซึ่งเป็นผลมาจากการทำให้พิกเซลมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของวงจรที่ใช้ อย่างไรก็ตามการปรับปรุงกระบวนการผลิตและเทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า "Back Side Illumination" (BSI) ได้ตอบโต้สิ่งนี้

กล้องถ่ายภาพนิ่งมืออาชีพกำลังใช้เซ็นเซอร์ CMOS เพิ่มมากขึ้นทุกวันนี้และเซ็นเซอร์ CMOS ที่คุณจะพบในกล้องอย่างน้อยก็มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับลูกพี่ลูกน้อง CCD ของพวกเขา มันเกิดขึ้นที่เทคโนโลยี CMOS กำลังเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วในขณะนี้และเซ็นเซอร์ที่ดีที่สุดจำนวนมากในปัจจุบันคือ CMOS นอกจากการถ่ายวิดีโอแล้วไม่มีเหตุผลที่จะเลือกกล้องโดยพิจารณาว่ามีเซ็นเซอร์ CCD หรือ CMOS

ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับเทคโนโลยีเซ็นเซอร์มันอาจเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อตัดสินใจเลือกชุดอุปกรณ์ของคุณ มันคงเป็นความคิดที่ว่าฟิล์มขาวดำของโกดักหรือฟูจินั้น "ดีที่สุด" โดยไม่คำนึงถึงกล้องที่คุณจะใช้ในเลนส์ที่คุณจะใช้หรือทักษะของคุณในฐานะช่างภาพ

คิดว่าแก้วไม่ใช่เซ็นเซอร์

CCDs สามารถมี "บานประตูหน้าต่างอิเล็กทรอนิกส์"; พวกเขาสามารถ "ปิด" อิเล็กทรอนิกส์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ก่อนที่จะปิดชัตเตอร์เชิงกล

ด้วยคุณสมบัตินี้คุณสามารถเพิ่มความเร็วในการซิงค์แฟลชได้สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น Nikon D70s และ CCD ที่ชัตเตอร์ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถซิงค์ที่ 1/500

โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์ CMOS ไม่สามารถทำได้ดังนั้นพวกเขาจึงถูก จำกัด ว่าชัตเตอร์เชิงกลสามารถปิดได้เร็วแค่ไหน ตัวอย่างเช่นกล้อง Nikon D90 มีความเร็วในการซิงค์แฟลชสูงสุดที่ 1/250

หลักการทำงานเหมือนกันในทั้งสองระบบ

แสงทำให้อิเล็กตรอนในซิลิคอน 'jiggle about' และซิลิคอนถูกสลักในแบบที่ jiggling ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านั้นเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน กระบวนการนี้เหมือนกับที่เกิดขึ้นในแผงโซลาร์เซลล์

เมื่อภาพถูก 'อ่าน' จากเซ็นเซอร์แต่ละพิกเซลมีการวัดประจุ (วิธีการที่เกิดขึ้นแตกต่างกันระหว่างสอง) โดยใช้ตัวแปลงอนาล็อก> ดิจิตอล (AD) และค่าเหล่านั้นแสดงถึงระดับแสงที่ประกอบขึ้นเป็นภาพ

สิ่งที่แยก CCD และ CMOS คือวัสดุและการก่อสร้างที่แตกต่างกัน นั่นเป็นผลกระทบที่เกิดขึ้นกับวิธีการใช้งานของพวกเขาในการถ่ายภาพ เซ็นเซอร์ CMOS สามารถนำไปอบที่โรงหล่อชิปใดก็ได้ที่ CCD ต้องการกระบวนการ VLSI ที่ปรับแต่งแล้วเท่านั้นที่สามารถสร้างชิป CCD ได้

ทั้งสองระบบมีคุณสมบัติที่ทำให้พวกเขาได้เปรียบบนกระดาษ ยกเว้นงานที่เฉพาะเจาะจงบางอย่าง (เช่นการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์) เป็นการยากที่จะบอกว่าในปัจจุบันหนึ่งงานนั้นดีกว่างานอื่น ๆ เซ็นเซอร์ CMOS มีราคาถูกกว่า / ผลิตง่ายกว่ารับประโยชน์จากความก้าวหน้าอื่น ๆ ในการทำชิปมากขึ้นช่วยให้การอ่านค่าเกิดขึ้นในแบบคู่ขนานและใช้พลังงานน้อยลง CCD ทำให้มีพื้นที่มากขึ้นสำหรับ photosite และคุณสมบัติด้านเสียงรบกวนที่ดีขึ้น แต่ต้องอ่านทีละบรรทัดซึ่งทำให้การประมวลผลช้าลง ในปัจจุบันชิพที่ก้าวหน้าหมายถึง CMOS มีความได้เปรียบในการถ่ายภาพในปัจจุบันและน่าจะเป็นช่วงเวลาที่เหมาะสม

มีความแตกต่างระหว่าง CMOS และ CCD มากขึ้น เซ็นเซอร์ CMOS มีราคาถูกกว่ามากแล้วเซ็นเซอร์ CCD
มีราคาถูกกว่ามากในการผลิตเซ็นเซอร์ CMOS จากนั้นผลิต dificult เพื่อสร้างเซ็นเซอร์ CCD
เซ็นเซอร์ CMOS ใช้พลังงานน้อยลงจากนั้นเซ็นเซอร์ CCD ที่ดีสำหรับแบตเตอรี่ของคุณและความร้อนสูงเกินไป
นอกจากนี้คุณยังสามารถรวมฟังก์ชั่นได้มากขึ้นในชิป CMOS เดี่ยวซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตลดจำนวนชิปในกล้องของพวกเขา ตัวอย่างเช่นการจับภาพและการประมวลผลสามารถรวมอยู่ในชิปตัวเดียวซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่าย