Perbedaan antara sensor CCD dan CMOS

Sensor adalah komponen inti dari kamera. Sensor memiliki fungsi seperti konversi fotolistrik, penyimpanan informasi, penundaan, dan transmisi sinyal listrik secara berurutan. Sensor memiliki integrasi tinggi dan konsumsi daya rendah, sehingga berkembang pesat. Sensor adalah perangkat kunci yang sangat diperlukan untuk akuisisi gambar dan pemrosesan digital. Saat ini, ada dua jenis chip fotosensitif yang umum digunakan di kamera di pasaran: CCD dan CMOS. Di bawah ini, editor TEO Dior Technology akan memperkenalkan perbedaan antara keduanya.

1. CCD (Charge Coupled Device)

Saat ini, ada tiga struktur kamera CCD yang umum digunakan: transfer bingkai penuh, transfer bingkai, dan transfer baris.

1. Transfer Antar Baris

Di antara ketiga struktur tersebut, transfer baris adalah yang paling umum digunakan, dan sebagian besar produk kelas menengah dan bawah menggunakan metode ini.

2. Transfer Bingkai Penuh (Full frame)

Struktur transfer bingkai penuh adalah yang paling sederhana, area fotosensitif dan area penyimpanan berada bersama, dan faktor pengisian 100% dapat diperoleh. Kerugiannya adalah, untuk menghindari kebocoran cahaya gambar, cahaya eksternal harus dicegah masuk selama pembacaan. Hal ini dapat dicapai dengan menggunakan rana mekanis, menggunakan lampu kilat, atau membuat waktu paparan jauh lebih lama dari waktu pembacaan untuk meminimalkan kebocoran cahaya.

3. Transfer Bingkai

Struktur transmisi bingkai adalah area fotosensitif dan area penyimpanan sepenuhnya terpisah dan berukuran sama. Muatan sinyal yang terpapar ditransfer ke area penyimpanan dengan kecepatan sangat tinggi (biasanya kurang dari 1% dari periode bingkai) dan kemudian dikeluarkan baris demi baris. Jelas bahwa sensor transfer bingkai mencapai faktor pengisian 100% dan selama pembacaan bingkai berikutnya diekspos. Kerugiannya adalah ukuran chip besar dan biaya tinggi.

2. Sensor CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Prinsip bagian fotosensitif sensor CMOS dan sensor CCD adalah sama. Perbedaannya adalah bahwa di setiap unit piksel, selain bagian fotosensitif, terdapat juga bagian penguat dan sirkuit pembacaan. Seluruh sensor CMOS juga mengintegrasikan sirkuit pengalamatan, penguat, dan A/D.

Perbandingan kinerja utama CCD dan CMOS

Poin pertama adalah perbedaan kapasitas full well: Karena setiap piksel sensor CMOS mencakup dioda fotosensitif, penguat, dan sirkuit pembacaan, dan seluruh sensor juga mencakup sirkuit pengalamatan dan A/D, area fotosensitif dari setiap piksel jauh lebih kecil daripada luas permukaan piksel itu sendiri. Oleh karena itu, dengan ukuran piksel yang sama, kapasitas full well sensor CMOS lebih rendah daripada sensor CCD.

Poin kedua adalah perbedaan biaya: Karena sensor CMOS menggunakan proses CMOS, yang paling umum digunakan dalam sirkuit semikonduktor umum, sirkuit periferal (seperti AGC, CDS, timing, atau DSP, dll.) dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam chip sensor, sehingga menghemat biaya chip periferal.

Poin ketiga adalah sensor CMOS dapat dialamatkan secara acak dan dapat dengan mudah membaca hanya bagian antrean yang menarik untuk meningkatkan laju bingkai.

Poin keempat adalah perbedaan noise: Karena setiap fotodioda sensor CMOS dilengkapi dengan penguat, dan penguat adalah sirkuit analog, sulit untuk membuat hasil yang diperoleh oleh setiap penguat konsisten. Oleh karena itu, dibandingkan dengan sensor CCD yang hanya memiliki satu penguat di ujung keluaran register horizontal, noise sensor CMOS akan meningkat banyak, memengaruhi kualitas gambar.

Poin kelima adalah perbedaan konsumsi daya: konsumsi daya sensor CMOS lebih rendah daripada sensor CCD.

Singkatnya, keunggulan CCD adalah kualitas gambar lebih baik daripada CMOS, tetapi kerugiannya juga jelas. Prosesnya terlalu rumit, dan hanya sedikit produsen yang dapat menguasai teknologinya, sehingga harganya pasti tidak murah, terutama untuk beberapa komponen CCD besar, harganya bahkan tidak dapat diterima. Oleh karena itu, di pasar kamera saat ini, kamera kelas atas umumnya menggunakan imager CCD untuk menunjukkan identitas dan status. Keunggulan terbesar imager CMOS adalah menghemat daya. Dengan baterai yang sama dan konfigurasi yang sama, CMOS dapat digunakan 1-2 jam lebih lama daripada ccd, karena hanya mengonsumsi daya saat sirkuit terhubung, sementara ccd mengonsumsi daya sepanjang waktu. Ini adalah apa yang disebut "harimau listrik". Berdasarkan ini, kita dapat memaksimalkan kekuatan kita dan menghindari kelemahan, dan secara wajar memilih kamera CCD atau CMOS untuk aplikasi yang berbeda.