Perbedaan antara Kamera CCD dan CMOS

Perbedaan antara Kamera CCD dan CMOS

1. Proses pencitraan

Prinsip konversi fotolistrik antara sensor gambar CMOS dan CCD serupa, dan perbedaan utamanya adalah proses pembacaan sinyalnya berbeda. Konsistensi keluaran sinyal CCD sangat baik dengan hanya satu (atau beberapa) simpul keluaran. Dalam chip CMOS, konsistensi keluaran sinyalnya buruk karena setiap piksel memiliki penguat sinyalnya sendiri yang melakukan konversi tegangan muatan.

Namun, untuk membaca seluruh sinyal gambar, CCD membutuhkan bandwidth sinyal yang lebar dari penguat keluaran. Dalam chip CMOS, bandwidth amplifier di setiap piksel lebih kecil, yang sangat mengurangi konsumsi daya chip. Ini adalah alasan utama mengapa konsumsi daya chip CMOS lebih rendah daripada CCD. Meskipun konsumsi daya berkurang, inkonsistensi jutaan amplifier membawa noise tetap yang lebih tinggi, yang merupakan kelemahan CMOS dibandingkan dengan CCD.

2. Integrasi

Dari perspektif proses manufaktur, sirkuit dan perangkat di CCD terintegrasi pada bahan kristal tunggal semikonduktor, dan prosesnya kompleks. Hanya beberapa produsen di dunia yang dapat memproduksi wafer CCD, seperti DALSA, Sony, Panasonic, dll. CCD hanya dapat mengeluarkan sinyal listrik analog, yang memerlukan dekoder alamat, konverter analog, dan prosesor sinyal gambar berikutnya. Selain itu, ia juga perlu menyediakan tiga kelompok rangkaian kontrol jam sinkron catu daya dengan tegangan berbeda, dengan integrasi yang sangat rendah.

CMOS terintegrasi pada pelat bahan monomer yang disebut oksida logam. Proses ini sama dengan memproduksi puluhan ribu sirkuit terpadu semikonduktor seperti chip komputer dan perangkat penyimpanan. Oleh karena itu, biaya bidang suara CMOS jauh lebih rendah daripada biaya CCD. Pada saat yang sama, chip CMOS dapat mengintegrasikan penguat sinyal gambar, sirkuit pembacaan sinyal, sirkuit konversi A/D, prosesor dan pengontrol sinyal gambar ke dalam satu chip. Hanya satu chip yang dapat mewujudkan semua fungsi dasar kamera, dengan integrasi tingkat tinggi. Konsep kamera tingkat chip berasal dari ini. Dengan perkembangan teknologi pencitraan CMOS yang berkelanjutan, semakin banyak perusahaan dapat menyediakan chip pencitraan CMOS berkualitas tinggi, termasuk mikron, CMOS, cemara, dll.

3. Kecepatan

Dalam hal kecepatan, CCD mengadopsi output fotosensitif satu per satu, yang hanya dapat dikeluarkan sesuai dengan program yang ditentukan, dan kecepatannya lambat.

CMOS memiliki beberapa konverter tegangan pengisian dan kontrol sakelar kolom baris, dan kecepatan pembacaan jauh lebih cepat. Saat ini, kebanyakan kamera berkecepatan tinggi di atas 500fps adalah kamera CMOS. Selain itu, sakelar strobo alamat CMOS dapat mengambil sampel secara acak untuk mewujudkan keluaran sub jendela, dan kecepatan yang lebih tinggi dapat diperoleh bila hanya gambar sub jendela yang dikeluarkan.

4. Kebisingan

Karena perkembangan awal dan kematangan teknologi CCD, lapisan isolasi PN junction atau silika (SiO2) digunakan untuk mengisolasi kebisingan, dan kualitas pencitraan memiliki keunggulan tertentu dibandingkan sensor fotolistrik CMOS. Karena integrasi sensor gambar CMOS yang tinggi, jarak antara komponen dan sirkuit sangat dekat, interferensinya serius, dan noise memiliki dampak besar pada kualitas gambar. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan pengembangan berkelanjutan dari teknologi pengurangan kebisingan sirkuit CMOS, ini memberikan kondisi yang baik untuk produksi sensor gambar CMOS kepadatan tinggi dan kualitas tinggi.

5. Prinsip pencitraan

CMOS (semikonduktor oksida logam komplementer) memainkan peran penting dalam teknologi semikonduktor mikroprosesor, memori flash dan sirkuit terintegrasi tujuan khusus (ASIC). CMOS, seperti CCD, adalah semikonduktor yang dapat digunakan untuk merasakan perubahan cahaya. CMOS terutama semikonduktor yang terbuat dari silikon dan germanium, yang mewujudkan fungsi dasar melalui transistor bermuatan negatif dan bermuatan positif pada CMOS. Arus yang dihasilkan oleh dua efek komplementer ini dapat direkam dan diinterpretasikan ke dalam gambar oleh chip pemrosesan.

CMOS memiliki struktur yang relatif sederhana dan proses produksi yang sama dengan sirkuit terpadu skala besar yang ada, sehingga biaya produksi dapat ditekan. Pada prinsipnya sinyal CMOS adalah sinyal muatan dalam satuan titik, sedangkan CCD adalah sinyal arus dalam satuan perilaku. Yang pertama lebih sensitif, lebih cepat, dan lebih hemat daya. Saat ini, CMOS berkualitas tinggi tidak lebih buruk dari CCD biasa, tetapi saat ini, perkembangan teknologi CMOS belum matang. CMOS berkualitas tinggi ini hanya diterapkan pada kamera digital profesional. Banyak kamera digital entry-level kelas rendah menggunakan CMOS murah dan bermutu rendah, dan kualitas pencitraannya relatif buruk. Salah satu kelemahannya adalah terlalu rentan terhadap noise, terutama karena desain awal membuat CMOS terlalu panas karena terlalu seringnya perubahan arus saat memproses gambar yang berubah dengan cepat. 

Oleh karena itu, jika Anda membeli kamera digital konsumen, Anda tetap harus memilih CCD sebagai sensor gambar.