1. Architectuur en signaalconversie:
* CCD:
* Globale sluiter (meestal): CCD's gebruiken meestal een wereldwijde sluiter. Dit betekent dat alle pixels tegelijkertijd worden blootgesteld aan licht. De lading die in elke pixel is verzameld, wordt vervolgens over de gehele sensor overgebracht naar een enkele of enkele uitgangsknooppunten voor analoog-naar-digitale conversie (ADC). Zie het als een emmerbrigade die water (lading) naar het einde van de lijn passeert.
* Hoge vulfactor: Een groter percentage van het oppervlak van de sensor is gewijd aan het verzamelen van licht, wat leidt tot een betere lichtgevoeligheid.
* gecentraliseerde verwerking: De signaalverwerking wordt grotendeels off-chip gedaan, wat meer geavanceerde en vaak hogere kwaliteit verwerking mogelijk maakt.
* CMOS:
* Rolling sluiter (meestal): De meeste CMOS -sensoren gebruiken een rollende sluiter. Dit betekent dat verschillende delen van de sensor op iets verschillende tijden aan het licht worden blootgesteld. De sensor scant rijbinnen rij, bloot en leest vervolgens de pixels opeenvolgend.
* lagere vulfactor (historisch gezien nu verbeterd): Elke pixel bevat transistoren voor versterking en conversie. Dit laat minder ruimte voor het lichtgevoelige gebied (fotodiode), waardoor de vulfactor wordt verminderd in vergelijking met oudere CCD-ontwerpen. Moderne CMOS-sensoren hebben echter aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het verbeteren van de vulfactor met behulp van technieken zoals microlenses en achterzijde verlichting.
* geïntegreerde verwerking: CMOS -sensoren hebben de ADC en andere signaalverwerkingscircuits die rechtstreeks in de sensorchip zelf worden geïntegreerd. Dit zorgt voor kleinere apparaten met een lager vermogen.
2. Afbeeldingskwaliteit:
* CCD:
* Historisch gezien betere beeldkwaliteit: CCD's stonden aanvankelijk bekend om het produceren van beelden met een lager ruis en een beter dynamisch bereik. Dit was te wijten aan hun gecentraliseerde verwerking en efficiënte ladingsoverdracht.
* minder ruis: Traditionele CCD's hebben minder ruis met vaste patroon omdat de verwerking extern en uniformer is.
* Bloom -effect: Overmatige blootstelling in één gebied van de afbeelding kan ertoe leiden dat de lading overloopt in aangrenzende pixels, waardoor een "bloei" -effect ontstaat (strepen of vervagen).
* CMOS:
* beeldkwaliteit naderen/overtreffen CCD's: Vooruitgang in CMOS -technologie heeft de kloof in beeldkwaliteit aanzienlijk beperkt. Moderne CMOS-sensoren kunnen CCD's vaak matchen of zelfs overtreffen in termen van ruisprestaties, dynamisch bereik en gevoeligheid met weinig licht.
* Bloemen minder vaak voor: CMOS-sensoren zijn minder vatbaar voor bloeien omdat elke pixel zijn eigen lading-tot-spanningsconversie heeft.
* Rolling sluiterartefacten: De rollende sluiter kan vervorming veroorzaken bij het fotograferen van snel bewegende onderwerpen of wanneer de camera zelf snel beweegt. Dit staat bekend als het "Jello -effect". Meer geavanceerde CMOS -sensoren nemen nu echter wereldwijde sluiterontwerpen op om dit probleem te verminderen.
3. Stroomverbruik:
* CCD: Typisch hoger stroomverbruik dan CMO's. Dit komt door het meer complexe ladingsoverdrachtsproces.
* CMOS: Lager stroomverbruik, wat een aanzienlijk voordeel is voor apparaten op batterijen zoals smartphones en digitale camera's. De geïntegreerde verwerking is energiezuiniger.
4. Kosten:
* CCD: Historischer duurder om te produceren, vooral voor grotere sensoren.
* CMOS: Over het algemeen goedkoper om te produceren, wat heeft bijgedragen aan de wijdverbreide acceptatie ervan. Geïntegreerde verwerking zorgt voor hogere integratie en lagere productiekosten.
5. Snelheid:
* CCD: Lagere uitleessnelheden in vergelijking met moderne CMO's.
* CMOS: Snellere uitleessnelheden. De parallelle verwerkingsarchitectuur van CMOS zorgt voor hogere framesnelheden voor video en snellere burst -opnamen in nog fotografie.
Samenvatting Tabel:
| Feature | CCD | CMOS |
| ------------------- | ----------------------------------------- | ------------------------------------------------- |
| architectuur | Gecentraliseerde ladingsoverdracht | Geïntegreerde signaalverwerking |
| Sluittype | Globaal (meestal) | Rollen (meestal) / globaal (steeds meer) |
| Factor vullen | Historisch hoger, maar slotkloof | Historisch lager, nu verbeteren |
| beeldkwaliteit | Historisch beter, nu vergelijkbaar/overtroffen in veel gevallen | Snel verbeterd, vaak overeenkomsten/overtreft CCD |
| ruis | Historisch lager | Verbetering, kan zeer competitief zijn |
| Power | Hoger | Lager |
| kosten | Hoger | Lager |
| snelheid | Langzamere uitlezing | Snellere uitlezing |
| bloeien | Gevoeliger | Minder vatbaar |
| Rolling Shutter Artifacts | Niet van toepassing | Kan optreden (met rollende sluiter) |
Conclusie:
CMOS is de dominante technologie geworden in moderne digitale beeldvorming vanwege de lagere kosten, lagere stroomverbruik, snellere snelheden en voortdurend verbetering van de beeldkwaliteit. Hoewel CCD's ooit de voorkeurskeuze waren voor veeleisende toepassingen, zijn CMOS -sensoren grotendeels ingehaald en overtroffen in veel gevallen deze in prestaties. Hoewel u misschien nog steeds CCD's vindt in sommige gespecialiseerde wetenschappelijke of industriële toepassingen, is CMOS het heersende sensortype in de meeste camera's en apparaten die u vandaag tegenkomt.