В последние годы CCD (charge-coupled device, ПЗС — прибор с обратной зарядной связью) и CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor, КМОП комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник) матрицы находятся в состоянии соперничества друг с другом, но до сих пор битва продолжается а победитель пока не определен.

Постоянно проводятся тесты и различные эксперименты, в ходе которых становятся понятны сильние и слабые стороны этих технологий. В предыдущей статье Что такое матрица фотоаппарата? мы рассказали о обеих технологиях, но давайте в этом посте посмотрим на матриц, с научной стороны.

Преимущества и недостатки CMOS матриц

Основная причина, по которой фото-камеры начали выпускать с CMOS матрицами — это дешевая стоимость в производстве, низкое энергопотребление (почти в 100 раз) и высокое быстродействие.

CMOS матрицы имеют возможность произвольного считывания ячеек а в CCD матрице считывание происходит со всех ячеек за один раз.

 структура CMOS и CCD матрицБлагодаря этому способу считывания, у КМОП матриц отсутствует так называемый эффект «смиринга» (от англ. smearing – размазывание), который есть у CCD матриц и проявляется в кадре как вертикальные «столбы света» от точечных ярких объектов, как от солнца, ярких лампочек.

CMOS или CCD

Не смотря на плюсы, у КМОП технологии есть и свои недостатки. Малый размер светочувствительного элемента по сравнению площади пикселя. Большая часть площади занимает электроника, встроенной в пиксель. А малая площадь светочувствительного элемента отражается на малой чувствительностьи, предусиление сигнала, приводит к увеличению шумов на картинке.

Но технология совершенствуется, и с временем КМОП может успешно конкурировать с ПЗС.

У этой технологии ещё и есть так называемый эффект «rolling shutter» (бегущий затвор). Связан этот эффект, с считыванием сигнала в CMOS матрицах,а здесь кадр считывается строка за строкой.

Rolling shutter эффект наблюдается в основном при съёмках быстро движущихся объектов или когда с автомобиля снимаете улицу, то можно увидеть что вертикальные объекты кривые.

 эффект бегущий затвор

Это происходит потому, что сначала считываются верхние строки матрицы, а в потом – нижние, но за это время, вы уже проедете заметное расстояние и в результате этого дерево на полученном видео будет уже не прямое, а наклонное.

 эффект rolling shutter

Преимущества и недостатки CCD матриц

CCD сенсоры используются на протяжении многих лет, поэтому ПЗС-технология совершенствовался со временем и по прежнему имеют ряд преимуществ перед CMOS матрицами. CCD матицы имеют более совершенный электронный затвор, который очень важен для фиксации быстрых перемещений (движений).
Также отличается низким уровнем шума, имеет хорошую чувствительность в ближнем ИК-диапазоне, при низкой освещенности снимает очень хорошо.

У ПЗС сенсоров отсутствует вибрация и rolling shutter эффект, привычный для КМОП. Для примера посмотрите видео с сравнением ПЗС и КМОП сенсоров.

 

Камеры с CCD сенсорами сегодня практически не производятся, но в скором будущем будет другая баталия — CMOS vs Foveon.

На данный момент CMOS технология ни чем не уступает CCD, и с каждым днём развивается, и очень сложно отличить изображение одной матрицы от другого, хотя найдется много людей, которые будут упорно пиарить CMOS, и наоборот.

(1649)