در عصر حاضر استفاده از دوربینهای دیجیتال به علت رشد نزولی قیمت آنها، بسیار رایج شده است. یکی از دستهای پشت پرده این ماجرا، روی کار آمدن سنسورهای تصویر CMOS میباشد. هزینه ساخت این سنسورها به مراتب از سنسورهای CCD کمتر است.
دوربینها برحسب نحوه استفاده از آنها به انواع مختلفی وارد بازار فروش میشوند. برای آشنایی بهتر با بهترین دوربین های کامپکت اینجا را کلیک کرده و برای آشنایی با بهترین دوربین های DSLR در سال 2020 اینجا را کلیک کنید.
هر دو سنسورهای (CCD (charge-coupled device و (CMOS (complementary metal-oxide semiconductor اساس کار یکسانی دارند و هردو بایستی نور دریافتی را به الکترونها تبدیل کنند. فرایند این تبدیل مشابه مکانیسم اتفاقافتاده در سلولهای خورشیدی میباشد. یکی از سادهترین راههایی که برای آشنایی با سنسورهای دوربینهای عکسبرداری یا فیلمبرداری دیجیتال میتوان بیان کرد، وجود هزاران یا حتی میلیونها سلول 2 بعدی خورشیدی کوچک در کنار هم بوده که هرکدام از آنها قسمتی از نور دریافتی از محیط را به الکترون تبدیل میکنند. این عمل چه در سنسورهای CMOS و چه در CCD اتفاق میافتد اما تفاوت آنها در تکنولوژی به کار رفته در این فرایند است.
قدم بعدی خواندن ارزش (شارژ انباشته شده) هر کدام از این سلولها در عکس میباشد. در دوربینهای با فناوری CCD این اطلاعات از سراسر تراشه انتقال داده شده و در یک گوشهای از آن خوانده میشود. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال، تمام اطلاعات دریافتی را به مقدارهای دیجیتال تبدیل میکند. اما در اکثر دوربینهای با فناوری CMOS، در هر پیکسل تعدادی ترانزیستور وجود داشته که اطلاعات گرفته شده را بیشتر از طریق سیمهای قدیمی، تقویت و انتقال میدهند. فناوری CMOS به این علت که توانایی دریافت اطلاعات از هر سلول را دارد، انعطافپذیرتر است.
سنسورهای CCD از فناوری خاصی در انتقال اطلاعات گرفته شده از تصویر در طول تراشه بدون هیچگونه اختلالی، برخوردار هستند. این فرایند نیازمند وجود سنسورهایی بسیار با کیفیت در زمینه درستی اطلاعات و حساسیت به نور میباشد. در طرف دیگر تراشه CMOS وجود دارد که روش ساختی سنتی (روشی که برای ساخت اکثر میکروپردازشگرها استفاده میشود) برای تراشه آن بکار برده شده است. بخاطر روش ساخت متفاوتی که این دو سنسور با هم دارند در ادامه به تفاوتهای قابل توجه و مهم آنها میپردازیم.
تفاوتهای CCD و CMOS
- سنسورهای CCD طبق اطلاعاتی که در بالا به آن اشاره شد تصاویر ثبتی بسیار با کیفیت و کمترین اختلال (low-noise) را ارائه داده در حالی که سنسورهای CMOS از لحاظ اختلال یا نویز تصویری، بسیار آسیبپذیرند.
- سنسورهای CMOS به علت وجود ترانزیستورهایی که در هرپیکسل آن وجود دارند، نور کمتری دریافت میکنند، که علت آن برخورد فوتونهای نور به ترانزیستورها بجای برخورد آنها به دیود نوری میباشد.
- سنسورهای CMOS بطور معمول انرژی کمتری نسبت به سنسورهای CCD مصرف میکنند.
- فرایند پردازشی انجام شده در سنسورهای CCD توان بالایی را مصرف میکند. میانگین مصرف آنها در مقابل سنسورهای CMOS تقریبا 100 برابر بیشتر است.
- ساخت تراشههای CMOS را میتوان روی هر خط تولید سیلیکون استاندارد انجام داد، به همین خاطر در مقایسه با تراشه های CCD بسیار ارزانتر راهی بازار میشوند.
- سنسورهای CCD زمان طولانی است که به تعداد بسیار، ساخته میشوند و به همین علت تکاملیافتهتر هستند و روزبهروز با کیفیتتر شده و پیکسلهای بیشتری در ساخت آنها بکاربرده خواهد شد.
در تصویر پایین به وضوح تفاوتهای گفتهشده برای هر دو سنسور را مشاهده میکنید.
بر اساس همین تفاوتهایی که در بالا گفته شد، تراشههای CCD را بیشتر در دوربینهایی مشاهده میکنید که تمرکز آنها روی کیفیت بالای تصاویر، تراکم پیکسلی بالاتر و حساسیت به نور بیشتری میباشد. در مقابل تراشههای CMOS بطور معمول تصاویری با کیفیت پایینتر، رزولوشن کمتر و حساس به نور پایینتری را ارائه میدهند.
اما امروزه سنسورهای CMOS در بعضی موارد استفاده، از لحاظ عملکردی توانستهاند به کیفیت سنسورهای CCD دست پیدا کنند. دوربینهای CMOS در حال حاضر با قیمتی پایینتر و عمر باتری طولانیتری نسبت به دوربینهای همرده خود از نوع CCD راهی بازار شدهاند.
