Diferença entre CCD e câmera CMOS

Diferença entre CCD e câmera CMOS

1. Processo de imagem

O princípio da conversão fotoelétrica entre o sensor de imagem CMOS e CCD é semelhante, e sua principal diferença é que o processo de leitura do sinal é diferente. A consistência da saída do sinal CCD é muito boa com apenas um (ou alguns) nós de saída. No chip CMOS, sua consistência de saída de sinal é pobre porque cada pixel tem seu próprio amplificador de sinal realizando a conversão de tensão de carga.

No entanto, a fim de ler todo o sinal da imagem, o CCD requer uma ampla largura de banda de sinal do amplificador de saída. No chip CMOS, a largura de banda do amplificador em cada pixel é menor, o que reduz bastante o consumo de energia do chip. Esta é a principal razão pela qual o consumo de energia do chip CMOS é menor do que o do CCD. Embora o consumo de energia seja reduzido, a inconsistência de milhões de amplificadores traz um ruído fixo maior, o que é a desvantagem do CMOS em comparação com o CCD.

2. Integração

Do ponto de vista do processo de fabricação, os circuitos e dispositivos no CCD são integrados em materiais de cristal único semicondutor, e o processo é complexo. Apenas alguns fabricantes no mundo podem produzir wafers CCD, como DALSA, Sony, Panasonic, etc. O CCD só pode emitir sinais elétricos analógicos, o que requer decodificador de endereço subsequente, conversor analógico e processador de sinal de imagem. Além disso, ele também precisa fornecer três grupos de circuitos de controle de relógio síncrono de fonte de alimentação com tensões diferentes, com integração muito baixa.

O CMOS está integrado no material monomérico da placa denominado óxido de metal. Esse processo é igual ao da produção de dezenas de milhares de circuitos integrados de semicondutores, como chips de computador e dispositivos de armazenamento. Portanto, o custo do CMOS de campo sonoro é muito menor do que o do CCD. Ao mesmo tempo, o chip CMOS pode integrar amplificador de sinal de imagem, circuito de leitura de sinal, circuito de conversão A / D, processador de sinal de imagem e controlador em um único chip. Apenas um chip pode realizar todas as funções básicas da câmera, com alto grau de integração. O conceito de câmera de nível de chip vem daí. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de imagem CMOS, mais e mais empresas podem fornecer chips de imagem CMOS de alta qualidade, incluindo mícron, CMOS, cipreste, etc.

3. Velocidade

Em termos de velocidade, o CCD adota saída fotossensível um a um, que só pode sair de acordo com o programa especificado, e a velocidade é lenta.

O CMOS tem vários conversores de tensão de carga e controle de chave de coluna de linha, e a velocidade de leitura é muito mais rápida. Atualmente, a maioria das câmeras de alta velocidade acima de 500 fps são câmeras CMOS. Além disso, o interruptor estroboscópico de endereço do CMOS pode amostrar aleatoriamente para realizar a saída da subjanela, e uma velocidade mais alta pode ser obtida quando apenas as imagens da subjanela são geradas.

4. Ruído

Devido ao desenvolvimento inicial e maturidade da tecnologia CCD, junção PN ou camada de isolamento de sílica (SiO2) é usada para isolar o ruído, e a qualidade da imagem tem certas vantagens sobre o sensor fotoelétrico CMOS. Devido à alta integração do sensor de imagem CMOS, a distância entre componentes e circuitos é muito próxima, a interferência é grave e o ruído tem um grande impacto na qualidade da imagem. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de redução de ruído do circuito CMOS, ela oferece boas condições para a produção de sensores de imagem CMOS de alta densidade e alta qualidade.

5. Princípio de imagem

CMOS (semicondutor de óxido de metal complementar) desempenha um papel importante na tecnologia de semicondutores de microprocessador, memória flash e circuito integrado de propósito especial (ASIC). O CMOS, como o CCD, é um semicondutor que pode ser usado para detectar a mudança de luz. CMOS é principalmente um semicondutor feito de silício e germânio, que realiza as funções básicas por meio dos transistores carregados negativamente e positivamente no CMOS. A corrente gerada por esses dois efeitos complementares pode ser gravada e interpretada em uma imagem pelo chip de processamento.

O CMOS tem uma estrutura relativamente simples e o mesmo processo de produção do circuito integrado de grande escala existente, portanto, o custo de produção pode ser reduzido. Em princípio, o sinal CMOS é um sinal de carga na unidade de ponto, enquanto CCD é um sinal de corrente na unidade de comportamento. O primeiro é mais sensível, mais rápido e mais econômico. No momento, o CMOS de alta qualidade não é pior do que o CCD comum, mas, no momento, o desenvolvimento da tecnologia CMOS não está maduro. Este CMOS de alta qualidade só se aplica a câmeras digitais profissionais. Muitas câmeras digitais de baixo grau usam CMOS baratos e de baixo grau, e sua qualidade de imagem é relativamente baixa. Uma das desvantagens é que ele é muito sujeito a ruídos, principalmente porque o design inicial faz o CMOS superaquecer devido a mudanças de corrente muito frequentes ao processar imagens que mudam rapidamente. 

Portanto, se você comprar uma câmera digital de consumo, ainda terá que escolher o CCD como sensor de imagem.