Apa perbedaan antara sensor gambar CCD dan CMOS?

Saya terus membaca artikel tentang sensor gambar CCD vs CMOS. Apa perbedaan antara kedua jenis ini? Apa sebenarnya yang dilakukan sensor-sensor ini dalam hal fotografi?

Apakah kamera berbasis CCD akan mampu bersaing di masa depan? Jika saya membelinya, dapatkah saya mengandalkan menggunakannya untuk beberapa tahun atau lebih baik meng-upgrade ke kamera dengan sensor berbasis CMOS?

Kedua teknologi memiliki tujuan yang sama: untuk mengambil sampel dan merekam berapa banyak cahaya yang mengenai setiap piksel. Mereka hanya bekerja secara berbeda untuk mencapai tujuan itu. Pixel pada CCD tidak mengandung sirkuit aktif, hanya "tong kapasitif" kecil yang secara pasif menyimpan muatan hingga dapat dipindahkan ke tempat sampah berikutnya, dan akhirnya mematikan sensor dan membaca dengan sirkuit. Sebuah sensor CMOS pada dasarnya adalah sebuah sensor pada sirkuit terpadu yang besar, dan itu termasuk sirkuit aktif kecil termasuk transistor dalam setiap piksel sehingga setiap piksel mampu mengukur dan mempertahankan muatan yang aktif secara aktif, bukan hanya menahan muatan secara pasif hingga mencapai bergeser untuk membaca.

Keduanya memiliki kekuatan dan kelemahan - beberapa yang teratas melibatkan mode video (atau mode tampilan langsung).

• Garis-garis vertikal

  Dalam live view atau mode video, sensor CCD menunjukkan goresan vertikal, di mana titik-titik terang cahaya dalam bingkai, bahkan di tepi, dapat membuat garis terang vertikal dari atas ke bawah bingkai. Ini disebabkan oleh arus dari satu piksel "meluap" dan bocor di seluruh baris. Perhatikan bahwa kamera video profesional yang menggunakan sensor CCD (dan biaya ribuan dolar) memiliki sirkuit untuk meminimalkan hal ini. Juga, ketika digunakan untuk gambar diam yaitu tidak dalam mode live view / video, CCD beroperasi dalam mode berbeda yang tidak rentan terhadap goresan vertikal.

  Sensor CMOS sama sekali tidak menunjukkan goresan, karena setiap piksel memiliki sirkuitnya sendiri yang terisolasi dari piksel lainnya.

• Rana bergulir

  Sensor CMOS menunjukkan efek shutter shutter dalam tayangan langsung atau mode video, atau kapan saja mereka tidak menggunakan shutter fisik, mekanis. Alih-alih menangkap seluruh frame sekaligus, informasi dibaca dari setiap baris frame satu demi satu. Waktu yang diperlukan bervariasi antara kamera, tetapi 1/30 atau 1/60 akan menjadi durasi khas untuk pembacaan sensor penuh (pada resolusi penuh). Ini menciptakan efek goyangan seperti jeli dalam video yang direkam ketika kamera digenggam atau banyak bergerak, atau bahkan dalam gambar diam, ketika menggunakan rana elektronik (untuk operasi yang sepenuhnya sunyi).

  Sensor CMOS yang dirancang khusus untuk memungkinkan pengambilan video dengan frame rate tinggi (seperti 120fps atau lebih) akan menunjukkan efek rana bergulir yang kurang. Selain itu, menjalankan sensor pada resolusi lebih rendah dari penuh (misalnya merekam 1080p pada sensor alih-alih 4K) dapat mengalihkan sensor ke mode pembacaan yang lebih cepat dan karenanya memiliki efek rana bergulir yang lebih sedikit.

  CCD tidak mengalami efek rana bergulir.

• Kebisingan / kualitas secara umum

  Meskipun dulu ada trade-off berkualitas di CMOS, ini diabaikan sekarang dan bahkan mungkin telah terbalik. Tentu saja untuk sensor besar (DX, 4/3, FF) tidak ada perbedaan praktis selain dari perbedaan individu karena desain sensor. Teknologi CMOS bergerak cepat dan kualitas gambar telah meningkat, terutama dengan sensor kecil seperti yang digunakan pada telepon pintar.

  Untuk sensor yang sangat kecil seperti pada kamera dan smartphone yang ringkas, sensor CMOS digunakan untuk memiliki sensitivitas yang lebih buruk, akibat dari membuat piksel sangat kecil relatif terhadap ukuran sirkuit pada mereka. Namun, perbaikan pada proses fabrikasi, dan teknologi baru yang disebut "Back Side Illumination" (BSI) telah membalas ini.

Kamera foto profesional kini semakin banyak menggunakan sensor CMOS, dan sensor CMOS yang Anda temukan di dalamnya setidaknya memiliki kinerja yang sama dengan sepupu CCD-nya. Kebetulan teknologi CMOS bergerak cepat saat ini dan banyak sensor terbaik saat ini adalah CMOS. Kecuali merekam video, tidak ada alasan untuk memilih kamera berdasarkan apakah ia memiliki sensor CCD atau CMOS.

Jangan khawatir tentang teknologi sensor, mungkin itu hal yang paling tidak penting untuk dipertimbangkan ketika memutuskan set peralatan Anda. Ini seperti memikirkan apakah film hitam putih Kodak atau Fuji adalah "terbaik", tanpa mempertimbangkan kamera yang akan Anda gunakan, lensa yang akan Anda gunakan, atau keahlian Anda sebagai seorang fotografer.

Pikirkan kaca, bukan sensor.

CCD dapat memiliki "daun jendela elektronik"; mereka dapat "dimatikan" secara elektronik sebelum penutup mekanik ditutup.

Dengan fitur ini, Anda dapat mencapai kecepatan sinkronisasi flash yang lebih tinggi. Misalnya, Nikon D70s dan CCD yang tertutup secara elektronik dapat disinkronkan pada 1/500.

Sensor CMOS biasanya tidak dapat melakukan ini, sehingga terbatas pada seberapa cepat rana mekanis dapat menutup. Nikon D90, misalnya, memiliki kecepatan sinkronisasi flash maksimal 1/250-an.

Prinsip kerjanya sama di kedua sistem.

Cahaya membuat elektron dalam silikon 'bergoyang-goyang' dan silikon tergores sedemikian rupa sehingga goncangan membuat elektron-elektron tersebut bergerak ke arah yang sama. Proses ini sama seperti yang terjadi pada panel surya.

Ketika gambar 'dibaca' dari sensor, setiap piksel memiliki muatan yang diukur (bagaimana ini terjadi berbeda antara keduanya) menggunakan konverter analog> digital (AD) dan nilai-nilai tersebut mewakili tingkat cahaya yang membentuk gambar.

Yang membedakan CCD dan CMOS adalah bahwa bahan dan konstruksinya berbeda. Itu memiliki efek knock-on pada bagaimana mereka digunakan dalam praktik dalam fotografi. Sensor CMOS dapat dipanggang di hampir semua pengecoran chip di mana CCD membutuhkan proses VLSI khusus yang hanya dapat membuat chip CCD.

Kedua sistem memiliki sifat-sifat yang memberi mereka beberapa keuntungan di atas kertas. Kecuali beberapa tugas tertentu (astrophotography misalnya) sulit untuk mengatakan bahwa saat ini salah satu sebenarnya lebih baik daripada yang lain. Sensor CMOS lebih murah / lebih mudah diproduksi, manfaat lebih mudah dari kemajuan lain dalam pembuatan chip, memungkinkan pembacaan terjadi secara paralel dan menggunakan lebih sedikit daya. CCD meninggalkan lebih banyak area yang tersedia untuk photosite dan karakteristik noise yang lebih baik tetapi harus membaca baris demi baris yang memperlambat pemrosesan. Saat ini kemajuan chip berarti CMOS memiliki keunggulan dalam fotografi saat ini dan kemungkinan untuk saat ini.

Ada lebih banyak perbedaan antara CMOS dan CCD. Sensor CMOS jauh lebih murah daripada sensor CCD.
Jauh lebih murah untuk menghasilkan sensor CMOS, kemudian menghasilkan kesulitan untuk membuat sensor CCD.
Sensor CMOS mengonsumsi lebih sedikit daya daripada sensor CCD yang bagus untuk masa pakai baterai Anda, dan panas berlebih.
Selain itu, Anda dapat mengintegrasikan lebih banyak fungsi dalam satu chip CMOS, yang memungkinkan produsen mengurangi jumlah chip dalam kamera mereka. Misalnya, pengambilan gambar dan pemrosesan dapat diintegrasikan dalam satu chip, yang mengurangi biaya.