Как работает цифровая камера

CCD и CMOS: беспленочные фотокамеры

Вместо фотопленки, цифровая камера имеет датчик, который преобразует свет в электрические сигналы.

Датчиком изображения, используемым большинством цифровых камер является Charge Coupled Device (CCD) (по русски — прибор с зарядовой связью или ПЗС-матрица). Некоторые камеры используют дополнительный металл-оксид-полупроводник (CMOS или КМОП). Оба CCD и CMOS — датчики изображения преобразуют свет в электроны. Упрощенно можно представить устройство этих датчиков, как 2-D массив из тысяч или миллионов крошечных солнечных батарей.

Как только датчик преобразует свет в электроны, он читает значение накопленного заряда каждой ячейки. Принципиальные различия между этими двумя типами датчиков:

CCD транспортирует заряд через чип и читает его в одном углу массива. Аналого-цифровой преобразователь (ADC или АЦП) , преобразует значение каждого пикселя в цифровое значение путем измерения количества заряда на каждом светочувствительном элементе и преобразовывает это значение в двоичную форму.

CMOS устройства используют несколько транзисторов в каждом пикселе, чтобы усилить и переместить заряд с использованием более традиционных проводов.

Различия между двумя типами датчиков приводят к ряду плюсов и минусов:

CCD датчики создают снимки высококачественные, с низким уровнем шумности. CMOS -датчики, как правило, более чувствительны к шуму.

Поскольку что каждый пиксель на CMOS -датчике имеет несколько транзисторов, расположенных рядом с ним, световая чувствительность чипа CMOS ниже. Многие из фотонов ударяют в транзисторы вместо фотодиода.

CMOS датчики традиционно потребляют мало энергии. CCD, с другой стороны, используют процесс, который потребляет много энергии. CCD -матрица потребляет до 100 раз больше энергии, чем эквивалентный датчик CMOS.

CCD -датчики были в массовом производстве в течение более длительного периода времени, так что эта технология более отработана. Они, как правило, имеют более высокое качество пикселей.