Kuvaus kaukonäköisyydestä (hypermetrooppinen). CMOS- ja CCD-matriisit

1. Johdatus kuvasensoreihin

Kun kuva otetaan videokameran linssillä, valo kulkee linssin läpi ja osuu kuvakennoon. Kuvasensori tai sensori koostuu monista elementeistä, joita kutsutaan myös pikseleiksi ja jotka tallentavat niihin osuvan valon määrän. Pikselit muuttavat tuloksena olevan valomäärän vastaavaksi määräksi elektroneja. Mitä enemmän valoa osuu pikseliin, sitä enemmän elektroneja se tuottaa. Elektronit muunnetaan jännitteeksi ja sitten luvuiksi ADC:n (Analog-to-Digital Converter, A/D-converter) arvojen mukaisesti. Tällaisista luvuista muodostuva signaali käsitellään videokameran sisällä olevilla elektronisilla piireillä.

Tällä hetkellä on olemassa kaksi päätekniikkaa, joita voidaan käyttää kuvakennon luomiseen kameraan, nämä ovat CCD (Charge-Coupled Device) ja CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor). Niiden ominaisuuksia, etuja ja haittoja käsitellään tässä artikkelissa. Alla olevassa kuvassa on CCD (ylhäällä) ja CMOS (ala) kuvakenno.

Värien suodatus. Kuten edellä on kuvattu, kuvaanturit tallentavat niihin tulevan valon määrän vaaleasta tummaan, mutta ilman väritietoja. Koska CMOS- ja CCD-kuvakennot ovat "värisokeita", kunkin anturin eteen asetetaan suodatin, joka määrittää värisävyn jokaiselle anturin pikselille. Kaksi tärkeintä värien rekisteröintimenetelmää ovat RGB (Red-Greed-Blue) ja CMYG (Syaani-Magenta-Yellow-Green). Punainen, vihreä ja sininen ovat päävärejä, erilaisia ​​yhdistelmiä jotka voivat muodostaa suurimman osan ihmissilmän havaitsemista väreistä.

Bayer-suodatin (tai Bayer-taulukko), joka koostuu vuorottelevista puna-vihreistä ja sinivihreistä suodattimista, on yleisin RGB-värisuodatin (katso kuva 2). Bayer-suodatin sisältää kaksi kertaa enemmän vihreitä "soluja", koska Ihmissilmä on herkempi vihreälle kuin punaiselle tai siniselle. Tämä tarkoittaa myös sitä, että tällä suodattimen värisuhteella ihmissilmä näkee enemmän yksityiskohtia kuin jos suodattimessa käytettäisiin kolmea väriä yhtä suuressa suhteessa.

Toinen tapa suodattaa (tai kirjata) väriä on käyttää lisävärejä- syaani, magenta ja keltainen. Suodata kohteesta lisävärejä yleensä yhdistettynä vihreään värisuodattimeen CMYG-värimatriisin muodossa, kuten kuvassa 2 (oikealla). CMYG-värisuodatin tarjoaa yleensä enemmän korkea signaali pikseli, koska sillä on laajempi spektrikaistanleveys. Signaali on kuitenkin muutettava RGB-muotoon käytettäväksi lopullisessa kuvassa, mikä edellyttää lisäkäsittelyä ja kohinaa. Tämän seurauksena signaali-kohinasuhde heikkenee, minkä vuoksi CMYG-järjestelmät eivät yleensä ole yhtä hyviä värien toistossa.

CMYG-värisuodatinta käytetään tyypillisesti lomitetuissa skannauskuvaantureissa, kun taas RGB-järjestelmiä käytetään pääasiassa progressiivisessa skannauskuvaantureissa.

2. CCD-tekniikka

CCD-anturissa sensoripikseliin kohdistuva valo (varaus) välittyy sirulta yhden lähtösolmun tai vain muutaman lähtösolmun kautta. Varaukset muunnetaan jännitetasolle, kerätään ja lähetetään muodossa analoginen signaali. Tämän jälkeen signaali summataan ja muunnetaan numeroiksi analogia-digitaalimuuntimella anturin ulkopuolella (katso kuva 3).

CCD-tekniikka keksittiin erityisesti käytettäväksi videokameroissa, ja CCD-anturit ovat olleet käytössä 30 vuotta. Perinteisesti CCD-antureilla on useita etuja CMOS-antureihin verrattuna, nimittäin parempi valoherkkyys ja alhainen kohina. IN viime aikoina erot ovat kuitenkin tuskin havaittavissa.

CCD-antureiden haittana on, että ne ovat analogisia komponentteja, mikä vaatii lisää elektroniikka "lähellä" anturia, ne ovat kalliimpia valmistaa ja voivat kuluttaa jopa 100 kertaa enemmän tehoa kuin CMOS-anturit. Lisääntynyt virrankulutus voi myös johtaa korkeampiin lämpötiloihin itse kamerassa, mikä ei vain vaikuta negatiivisesti kuvanlaatuun ja lisää kustannuksia lopputuote mutta myös ympäristövaikutusten suuruus.

CCD-anturit vaativat myös suurempia tiedonsiirtonopeuksia, koska... kaikki data kulkee vain yhden tai muutaman lähtövahvistimen läpi. Vertaa kuvia 4 ja 6, jotka esittävät kortteja, joissa on CCD-anturi ja CMOS-anturi, vastaavasti.

3.CMOS-tekniikka

Varhaisessa vaiheessa näyttöön käytettiin perinteisiä CMOS-siruja, mutta kuvanlaatu oli huono CMOS-elementtien heikon valoherkkyyden vuoksi. Nykyaikaiset CMOS-anturit valmistetaan käyttämällä enemmän erikoistunutta tekniikkaa, mikä johti kuvanlaadun ja valoherkkyyden nopeaan nousuun viime vuosina.

CMOS-siruilla on useita etuja. Toisin kuin CCD-anturit, CMOS-anturit sisältävät vahvistimia ja analogia-digitaalimuuntimia, mikä vähentää merkittävästi lopputuotteen kustannuksia, koska se sisältää jo kaikki kuvan saamiseksi tarvittavat elementit. Jokainen CMOS-pikseli sisältää elektronisia muuntimia. CCD-antureihin verrattuna CMOS-antureissa on enemmän toimintoja ja enemmän laajat mahdollisuudet integraatio. Muita etuja ovat nopeampi lukeminen, pienempi virrankulutus, korkea melunsieto ja pienempi koko järjestelmät.

Kuitenkin läsnäolo elektroniset piirit sirun sisällä johtaa jäsentyneemmän kohinan, kuten juovien, riskiin. CMOS-antureiden valmistuskalibrointi on myös monimutkaisempaa kuin CCD-antureilla. Onneksi, nykyaikaiset tekniikat mahdollistaa itsekalibroivien CMOS-anturien tuotannon.

CMOS-antureissa on mahdollista lukea kuva yksittäisistä pikseleistä, mikä mahdollistaa kuvan ”ikkunoinnin”, ts. ei lue koko anturin lukemia, vaan vain tietyn alueen lukemia. Näin ollen voit saada korkeampi taajuus kehyksiä anturin osasta myöhempää digitaalista PTZ-käsittelyä varten (englanniksi pan/tilt/zoom, panorama/tilt/zoom). Lisäksi tämä mahdollistaa useiden videovirtojen siirtämisen yhdestä CMOS-kennosta, mikä simuloi useita "virtuaalikameroita"

4. HDTV ja megapikselin kamerat

Megapikselin anturit ja teräväpiirtotelevisio mahdollistavat digitaalisten IP-kameroiden tarjoamisen enemmän korkea resoluutio kuvat kuin analogiset CCTV-kamerat, ts. ne tarjoavat paremman kyvyn erottaa yksityiskohtia ja tunnistaa ihmisiä ja esineitä - avaintekijä videovalvonnassa. Megapikselin IP-kameran resoluutio on vähintään kaksinkertainen analogiseen CCTV-kameraan verrattuna. Megapikselin anturit ovat avainkohdat teräväpiirtotelevisiossa, megapikselissä ja monen megapikselin kameroissa. Ja sitä voidaan käyttää erittäin korkean kuvan yksityiskohtien ja monivirtavideon tuottamiseen.

Megapikselin CMOS-anturit ovat yleisemmin käytettyjä ja paljon halvempia kuin megapikselin CCD-anturit, vaikka on myös melko kalliita CMOS-antureita.

Nopeaa megapikselistä CCD-kennoa on vaikea valmistaa, mikä on tietysti haitta, ja siksi monimegapikselisen kameran valmistaminen CCD-tekniikalla on vaikeaa.

Useimmat megapikselikameroiden anturit ovat kooltaan yleensä samanlaisia ​​kuin VGA-anturit, joiden resoluutio on 640 x 480 pikseliä. Megapikselisensorissa on kuitenkin enemmän pikseleitä kuin VGA-anturissa, joten megapikselisensorin jokaisen pikselin koko on pienempi koko pikseliä VGA-anturissa. Tämän seurauksena megapikselisensorin jokainen pikseli on vähemmän herkkä valolle.

Tavalla tai toisella kehitys ei pysähdy. Megapikselisensorit kehittyvät nopeasti, ja niiden valoherkkyys kasvaa jatkuvasti.

5. Tärkeimmät erot

CMOS-anturit sisältävät vahvistimia, A/D-muuntimia ja usein lisäprosessointisiruja, kun taas CCD-kamerassa suurin osa signaalinkäsittelystä tapahtuu anturin ulkopuolella. CMOS-anturit kuluttavat vähemmän virtaa kuin CCD-kennot, mikä tarkoittaa, että kameran sisällä voidaan säilyttää enemmän tehoa. matala lämpötila. Kuume CCD-anturit voivat lisätä häiriöitä. Toisaalta CMOS-anturit voivat kärsiä rakenteellisesta kohinasta (kaistat jne.).

CMOS-anturit tukevat kuvan ikkunointia ja multi-stream-videota, mikä ei ole mahdollista CCD-antureilla. CCD-antureissa on yleensä yksi A/D-muunnin, kun taas CMOS-antureissa jokaisella pikselillä on yksi. CMOS-antureiden nopeampi lukeminen mahdollistaa niiden käytön usean megapikselin kameroiden valmistuksessa.

Nykyaikainen teknologinen kehitys poistaa eron valoherkkyydessä CCD- ja CMOS-kennoilta.

6. Johtopäätös

CCD- ja CMOS-anturit ovat erilaisia ​​etuja ja puutteita, mutta tekniikka kehittyy nopeasti ja tilanne muuttuu jatkuvasti. Kysymys siitä, valitaanko kamera CCD-kennolla vai CMOS-kennolla, tulee merkityksettömäksi. Tämä valinta riippuu vain asiakkaan vaatimuksista videovalvontajärjestelmän kuvanlaadulle.

Kirjoitimme matriiseista videokameran valinnassa perheelle. Siellä käsittelimme tätä asiaa helposti, mutta tänään yritämme kuvata molempia tekniikoita yksityiskohtaisemmin.

Mikä on videokameran matriisi? Tämä on mikropiiri, joka muuntaa valosignaalin sähkösignaaliksi. Nykyään on olemassa 2 tekniikkaa, eli 2 matriisityyppiä - CCD (CCD) ja CMOS (CMOS). Ne eroavat toisistaan, jokaisella on omat hyvät ja huonot puolensa. On mahdotonta sanoa varmasti, kumpi on parempi ja kumpi huonompi. Ne kehittyvät rinnakkain. Emme mene teknisiin yksityiskohtiin, koska... ne ovat jokseenkin käsittämättömiä, mutta yleisellä tasolla Selvitetään niiden tärkeimmät edut ja haitat.

CMOS-tekniikka (CMOS)

CMOS matriisit Ensinnäkin he ylpeilevät alhaisella virrankulutuksella, mikä on plussaa. Tällä tekniikalla varustettu videokamera toimii hieman pidempään (akun kapasiteetista riippuen). Mutta nämä ovat pieniä asioita.

Suurin ero ja etu on solujen satunnainen lukeminen (CCD:ssä lukeminen suoritetaan samanaikaisesti), mikä eliminoi kuvan tahriintumisen. Oletko koskaan nähnyt "pystysuoraa valopilaria" pistemäisistä kirkkaista esineistä? Joten CMOS-matriisit sulkevat pois mahdollisuuden niiden esiintymiseen. Ja niihin perustuvat kamerat ovat halvempia.

On myös haittoja. Ensimmäinen niistä on valoherkän elementin pieni koko (suhteessa pikselikokoon). Tässä useimmat Pikselialueen miehittää elektroniikka, joten valoherkän elementin pinta-ala pienenee. Tämän seurauksena matriisin herkkyys pienenee.

Koska Koska pikselille suoritetaan elektronista käsittelyä, kohinan määrä kuvassa kasvaa. Tämä on myös haittapuoli, kuten myös lyhyt skannausaika. Tästä johtuen syntyy "rullallinen suljin"-efekti: kun käyttäjä liikkuu, kehyksessä oleva kohde voi vääristyä.

CCD-tekniikkaa

CCD-matriiseilla varustettujen videokameroiden avulla voit saada korkealaatuisia kuvia. Visuaalisesti CCD-pohjaisella videokameralla kuvatussa videossa on helppo havaita vähemmän kohinaa verrattuna CMOS-kameralla kuvattuun videoon. Tämä on ensimmäinen ja tärkeä etu. Ja vielä yksi asia: CCD-matriisien tehokkuus on yksinkertaisesti hämmästyttävä: täyttökerroin lähestyy 100%, rekisteröityjen fotonien suhde on 95%. Otetaan tavallinen ihmissilmä - tässä suhde on noin 1%.

Korkea hinta ja korkea energiankulutus ovat näiden matriisien haittoja. Asia on, että tallennusprosessi täällä on uskomattoman vaikeaa. Kuva on otettu monen ansiosta lisämekanismeja, joita ei löydy CMOS-matriiseista, joten CCD-tekniikka on huomattavasti kalliimpaa.

CCD-matriiseja käytetään laitteissa, jotka vaativat värejä ja korkealaatuisia kuvia ja joita voidaan käyttää dynaamisten kohtausten kuvaamiseen. Nämä ovat enimmäkseen ammattivideokameroita, vaikka niitä on myös kotitalouksille. Nämä ovat myös valvontajärjestelmiä, digikameroita jne.

CMOS-matriiseja käytetään siellä, missä kuvanlaadulle ei ole erityisen suuria vaatimuksia: liiketunnistimia, edullisia älypuhelimia... Näin oli kuitenkin ennenkin. Nykyaikaiset matriisit CMOS:illa on erilaisia ​​modifikaatioita, mikä tekee niistä erittäin laadukkaita ja kelvollisia kilpailemaan CCD-matriisien kanssa.

Nyt on vaikea arvioida, mikä tekniikka on parempi, koska molemmat osoittavat erinomaisia ​​tuloksia. Siksi matriisin tyypin asettaminen ainoaksi valintakriteeriksi on vähintäänkin typerää. On tärkeää ottaa huomioon monet ominaisuudet.

Matriisi on minkä tahansa valokuva- tai videolaitteen perusta. Se määrittää tuloksena olevan kuvan laadun ja koon. Nykyään matriisien valmistuksessa käytetään kahta erilaista teknologista periaatetta - CCD ja CMOS. Voit usein kuulla kysymyksen: "Mikä matriisi valita: CCD vai CMOS?" Tästä käydään kiivasta keskustelua valokuva- ja videolaitteiden fanien keskuudessa. Tässä artikkelissa tarkastelemme näitä kahta tyyppiä ja yritämme selvittää, mikä matriisi on parempi - CCD vai CMOS.

Yleistä tietoa

Matriisit on suunniteltu digitoimaan niiden pinnalla olevien valonsäteiden parametrit. Yhden tekniikan selkeästä edusta ei voida puhua. Vertailuja voi tehdä mm tietyt parametrit ja tunnistaa johtaja jollakin tavalla. Mitä tulee käyttäjien mieltymyksiin, usein pääkriteeri niille on tuotteen hinta, vaikka se olisi laadultaan huonompaa tai tekniset tiedot kilpailijallesi.

Joten ymmärrämme, mitä molemmat laitteet ovat. CCD-matriisi on mikropiiri, joka koostuu valoherkistä valodiodeista; se on luotu piipohjalta. Sen toiminnan erikoisuus piilee varauskytketyn laitteen toimintaperiaatteessa. CMOS-matriisi on puolijohteiden pohjalta luotu laite, jossa on eristetty hila, jossa on eri johtavuus kanavia.

Toimintaperiaate

Siirrytään tunnistamaan erot, jotka auttavat sinua tekemään valinnan: kumpi on parempi - CMOS- vai CCD-matriisi? Suurin ero näiden kahden tekniikan välillä on niiden toimintaperiaate. CCD-laitteet muuntavat pikseleistä tulevan varauksen sähköpotentiaaliksi, joka vahvistuu valoanturien ulkopuolella. Tuloksena on analoginen kuva. Tämän jälkeen koko kuva digitoidaan ADC:hen. Eli laite koostuu kahdesta osasta - itse matriisista ja muuntimesta. CMOS-teknologialle on ominaista se, että se digitoi jokaisen pikselin erikseen. Tulos on valmis digitaalinen kuva. Toisin sanoen matriisipikselin sähkövaraus kerääntyy kondensaattoriin, josta sähköpotentiaali poistetaan. Se lähetetään analogiseen vahvistimeen (rakennettu suoraan pikseliin), minkä jälkeen se digitoidaan muuntimessa.

Mitä valita: CCD vai CMOS?

Yksi tärkeimmistä parametreista, jotka määräävät valinnan näiden tekniikoiden välillä, on matriisivahvistimien lukumäärä. CMOS-laitteissa on lisää nämä laitteet (jossakin kohdassa), joten signaalin kulkeessa kuvan laatu heikkenee hieman. Siksi CCD-matriiseja käytetään kuvien luomiseen korkea aste yksityiskohdat esimerkiksi lääketieteellisiin, tutkimukseen tai teollisiin tarkoituksiin. Mutta CMOS-tekniikoita käytetään pääasiassa kodinkoneet: verkkokamerat, älypuhelimet, tabletit, kannettavat tietokoneet jne.

Seuraava parametri, joka määrittää, mikä tyyppi on parempi - CCD vai CMOS - on valodiodien tiheys. Mitä korkeampi se on, sitä vähemmän fotoneja hukkaan menee, ja vastaavasti kuva on parempi. Tässä parametrissa CCD-matriisit ovat kilpailijoitaan edellä, koska ne tarjoavat asettelun, jossa ei ole tällaisia ​​aukkoja, kun taas CMOS: ssa on niitä (transistorit sijaitsevat niissä).

Kun käyttäjä kuitenkin joutuu valitsemaan: kumpi - CMOS vai CCD - ostaa, pääparametri- laitteen hinta. CCD-tekniikka on paljon kalliimpaa kuin sen kilpailija ja kuluttaa enemmän energiaa. Siksi niitä ei kannata asentaa paikkaan, jossa keskimääräinen kuvanlaatu riittää.

CMOS-matriisi on laite, jonka päätehtävänä on digitoida tietyt sen pintaan osuvien valonsäteiden parametrit. Nykyaikaisissa valokuva- ja videolaitteissa käytetään kahta matriisistandardia: CMOS ja CCD. Tämä artikkeli on omistettu näiden kahden tekniikan vertailuun.

Yleistä tietoa

Siis CCD-matriisi. Tätä tyyppiä pidettiin alun perin laadukkaimpana, mutta myös energiaa kuluttavana ja kalliimpana. Tällaiset laitteet perustuvat koko kuvan keräämiseen analogiseen versioon, jota seuraa digitointi. CMOS-matriisi, toisin kuin sen kilpailija, digitalisoi jokaisen pikselin erikseen.

Kahden tekniikan vertailu

CMOS-laitteet olivat aluksi vähemmän energiaa kuluttavia ja halvempia, varsinkin suurikokoisia laitteita valmistettaessa, mutta ne olivat laadultaan huonompia kuin CCD:t. Tähän päivään asti CCD-tekniikat eroavat korkealaatuisista kuvista, joissa niitä käytetään eri alueita tiede ja teollisuus, joissa kuvanlaadulle asetetaan korkeimmat vaatimukset. Esimerkiksi lääketieteessä.

Viime vuosina tämäntyyppiset laitteet ovat vähentäneet merkittävästi energiankulutusta ja kustannuksia, mutta myös CMOS-matriisi on edistynyt merkittävästi kehityksessään. Esimerkiksi sitä parannettiin ja tuotiin uusi taso kuvanlaatustandardi. Lisäksi CMOS-teknologiaan perustuvien antureiden tuotannossa tehtiin tekninen vallankumous, nimittäin: kuvan jokainen pikseli otettiin luettavaksi. transistori vahvistin. Tämä mahdollisti varauksen muuntamisen jännitteeksi suoraan pisteessä. Tämän ansiosta CMOS-matriisista on tullut CCD-tekniikan taso. Ja nyt enemmistö nykyaikaiset laitteet perustuu CMOS-pohjaiseen laitteeseen.

CMOS-tekniikan edut

Yhteenvetona edellä esitetystä voimme tehdä yhteenvedon tällaisten laitteiden eduista. Tämä on alhainen virrankulutus staattisessa tilassa, alhaiset valmistuskustannukset (varsinkin jos otat huomioon suuren määrän), ja tärkein etu on kyky tuottaa valmis, joka ei vaadi lisämuunnoksia.

CMOS-tekniikoiden käyttö tietotekniikassa

Jokainen nykyajan käyttäjä tietokonelaitteet Joka päivä hän kohtaa sellaisen laitteen kuin verkkokamera. Mutta harvat tietävät, että se perustuu CMOS-tekniikan periaatteeseen.

Web-kameroita käytetään erillisinä toimivia laitteita ja sisäänrakennettuna esimerkiksi kannettavissa tietokoneissa. Tällaiset laitteet on suunniteltu toimimaan verkkomultimediasovellusten kanssa. Mainittuja tuotteita ovat: linssi, matriisi, videokaappauskortti, optinen suodatin, kuvanpakkausyksikkö, prosessori, flash-muisti, web-palvelin ja verkkoliitäntä. Matriisi on minkä tahansa videokameran tai valokuvakameran perusta. Loppujen lopuksi laatu riippuu tämän laitteen resoluutiosta. lähetetty kuva. Tyypillisesti tämä parametri verkkokameroissa on 0,1 - 2 megapikseliä. Useimmissa tuotteissa se on kuitenkin 0,3 megapikseliä. Toinen verkkokameran määrittävä ilmaisin on kehysmuoto. Suosituin on CMOS 1/4 -matriisi. Muita muotoja on, mutta ne ovat vähemmän yleisiä (kuten 1/3, 1/2 tai 2/3 tuumaa).

Matriisi on pääasia rakenteellinen elementti kamera ja yksi tärkeimmistä parametreista, jonka käyttäjä ottaa huomioon valitessaan kameraa. Nykyaikaiset matriisit digikameroita voidaan luokitella useiden merkkien mukaan, mutta tärkein ja yleisin on matriisien jako maksun lukumenetelmä, päällä: matriisit CCD tyyppi ja CMOS matriiseja. Tässä artikkelissa tarkastellaan näiden kahden tyyppisten matriisien toimintaperiaatteita sekä etuja ja haittoja, koska niitä käytetään laajalti nykyaikaisissa valokuva- ja videolaitteissa.

CCD matriisi

Matrix CCD myös kutsuttu CCD matriisi(Laitteet, joissa Latausliitäntä). CCD Matriisi on suorakaiteen muotoinen valoherkkien elementtien (fotodiodit) levy, joka sijaitsee puolijohdepiikiteellä. Sen toimintaperiaate perustuu piiatomien fotonien muodostamiin reikiin kerääntyneiden varausten rivi riviltä liikkumiseen. Toisin sanoen fotodiodin kanssa törmääessään valon fotoni absorboituu ja elektroni vapautuu (sisäinen valosähköinen vaikutus tapahtuu). Tämän seurauksena muodostuu varaus, joka on jotenkin varastoitava jatkokäsittelyä varten. Tätä tarkoitusta varten matriisin piisubstraattiin rakennetaan puolijohde, jonka yläpuolella on monikiteisestä piistä valmistettu läpinäkyvä elektrodi. Ja tämän elektrodin sähköpotentiaalin kohdistamisen seurauksena puolijohteen alla olevaan tyhjennysvyöhykkeeseen muodostuu ns. potentiaalikuoppa, johon fotoneista saatu varaus varastoidaan. Kun luet matriisista sähkövaraus Varaukset (varastettuina potentiaalikaivoihin) siirretään siirtoelektrodeja pitkin matriisin reunaan (sarjasiirtorekisteri) ja vahvistimeen, joka vahvistaa signaalin ja välittää sen analogia-digitaalimuuntimeen (ADC), josta muunnettu signaali lähetetään prosessorille, joka käsittelee signaalin ja tallentaa tuloksena olevan kuvan muistikortille .

Polypiivalodiodeja käytetään CCD-matriisien valmistukseen. Nämä matriisit ovat erilaisia kooltaan pieni ja voit saada melko korkealaatuisia valokuvia kuvattaessa normaalissa valaistuksessa.

CCD:n edut:

1. Matriisisuunnittelu tarjoaa korkea tiheys valokennojen (pikseleiden) sijoittaminen alustalle;
2. Korkea hyötysuhde (rekisteröityjen fotonien suhde niiden kokonaismäärään on noin 95%);
3. Korkea herkkyys;
4. Hyvä värintoisto(riittävällä valaistuksella).

CCD:n haitat:

1. Korkea melutaso korkealla ISO:lla (at matala ISO, melutaso on kohtalainen);
2. Pieni nopeus toimivat verrattuna CMOS-matriiseihin;
3. Korkea virrankulutus;
4. Monimutkaisempi signaalinlukutekniikka, koska tarvitaan monia ohjaussiruja;
5. Tuotanto on kalliimpaa kuin CMOS-matriisit.

CMOS matriisi

Matrix CMOS, tai CMOS matriisi(Complementary Metal Oxide Semiconductors) käyttää aktiivisia pisteantureita. Toisin kuin CCD:t, CMOS-anturit sisältävät erillisen transistorin jokaisessa valoherkässä elementissä (pikselissä), minkä seurauksena varausmuunnos suoritetaan suoraan pikselissä. Tuloksena oleva varaus voidaan lukea jokaisesta pikselistä erikseen, mikä eliminoi varauksen siirron tarpeen (kuten CCD-kennoille). CMOS-anturin pikselit on integroitu suoraan analogia-digitaali muunnin tai jopa prosessorilla. Tällaisen rationaalisen tekniikan käytön seurauksena energiansäästöä syntyy, koska toimintaketjut vähenevät CCD-matriiseihin verrattuna sekä laitteen kustannukset pienenevät yksinkertaisemman suunnittelun ansiosta.

Lyhyt periaate CMOS-anturin toiminta: 1) Nollaustransistoriin syötetään nollaussignaali ennen kuvaamista. 2) Valotuksen aikana valo tunkeutuu linssin ja suodattimen läpi fotodiodille ja fotosynteesin seurauksena varaus kerääntyy potentiaalikaivoon. 3) Luetaan vastaanotetun jännitteen arvo. 4) Tietojen käsittely ja kuvien tallennus.

CMOS-antureiden edut:

1. alhainen virrankulutus (etenkin valmiustilassa);
2. Korkea suorituskyky;
3. Vaatii vähemmän tuotantokustannuksia, koska tekniikka on samankaltainen mikropiirien tuotannon kanssa;
4. Tekniikan yhtenäisyys muiden kanssa digitaalisia elementtejä, jonka avulla voit yhdistää analogisia, digitaalisia ja prosessointiosia yhdelle sirulle (eli pikselin valon sieppaamisen lisäksi voit muuntaa, käsitellä ja poistaa signaalin kohinasta).
5. Mahdollisuus satunnaiseen pääsyyn jokaiseen pikseliin tai pikseliryhmään, jonka avulla voit pienentää kaapatun kuvan kokoa ja lisätä lukunopeutta.

CMOS-matriisien haitat:

1. Valodiodi vie pienen pikselialueen, mikä johtaa matriisin alhaiseen valoherkkyyteen, mutta nykyaikaisissa CMOS-matriiseissa tämä haitta on käytännössä poistettu;
2. Lämmitystransistoreista aiheutuva lämpökohina pikselin sisällä lukuprosessin aikana.
3. Suhteellisesti suuret koot, tämän tyyppisellä matriisilla varustetuille valolaitteille on ominaista suuri paino ja koko.

Edellä mainittujen tyyppien lisäksi on olemassa myös kolmikerroksisia matriiseja, joiden jokainen kerros on CCD. Erona on, että solut voivat havaita samanaikaisesti kolme väriä, jotka muodostuvat dikroisista prismoista, kun niihin osuu valonsäde. Jokainen säde lähetetään sitten osoitteeseen erillinen matriisi. Tämän seurauksena sinisen, punaisen ja vihreän värin kirkkaus määritetään välittömästi valokennossa. Videokameroissa käytetään kolmikerroksisia matriiseja korkea taso joilla on erityinen nimitys - 3CCD.

Yhteenvetona haluaisin todeta, että CCD- ja CMOS-matriisien tuotantoteknologioiden kehittyessä myös niiden ominaisuudet muuttuvat, joten on yhä vaikeampaa sanoa, kumpi matriiseista on ehdottomasti parempi, mutta samalla CMOS matriiseista on viime aikoina tullut yhä suositumpia SLR-kameroiden tuotannossa. Perustuu ominaispiirteitä erityyppisiä matriiseja, saat selkeän käsityksen siitä, miksi ammattikäyttöön tarkoitettuja valokuvauslaitteita korkea laatu kuvaaminen, melko iso ja raskas. Tämä tieto tulee ehdottomasti muistaa kameraa valittaessa - eli ottaa huomioon fyysiset mitat matriiseja, ei pikselien määrää.