الفرق بين كاميرا CCD و CMOS

الفرق بين كاميرا CCD و CMOS

1. عملية التصوير

مبدأ التحويل الكهروضوئي بين CMOS ومستشعر صورة CCD مشابه ، والفرق الرئيسي بينهما هو أن عملية قراءة الإشارة مختلفة. اتساق خرج إشارة CCD جيد جدًا مع عقد إخراج واحدة (أو بضع). في شريحة CMOS ، يكون اتساق خرج الإشارة ضعيفًا لأن كل بكسل له مكبر إشارة خاص به يقوم بتحويل جهد الشحن.

ومع ذلك ، من أجل قراءة إشارة الصورة بأكملها ، يتطلب CCD نطاقًا تردديًا واسعًا للإشارة لمكبر الإخراج. في شريحة CMOS ، يكون عرض النطاق الترددي للمكبر في كل بكسل أصغر ، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة للشريحة. هذا هو السبب الرئيسي وراء انخفاض استهلاك الطاقة لشريحة CMOS عن استهلاك CCD. على الرغم من انخفاض استهلاك الطاقة ، فإن عدم تناسق الملايين من مكبرات الصوت يجلب ضوضاء ثابتة أعلى ، وهو عيب CMOS مقارنة بـ CCD.

2. التكامل

من منظور عملية التصنيع ، يتم دمج الدوائر والأجهزة في CCD في مواد بلورية أحادية أشباه الموصلات ، والعملية معقدة. يمكن لعدد قليل فقط من الشركات المصنعة في العالم إنتاج رقائق CCD ، مثل DALSA و Sony و Panasonic وما إلى ذلك. يمكن لـ CCD فقط إخراج الإشارات الكهربائية التناظرية ، الأمر الذي يتطلب وحدة فك ترميز العنوان اللاحقة ، والمحول التمثيلي ومعالج إشارة الصور. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحتاج أيضًا إلى توفير ثلاث مجموعات من دوائر التحكم في الساعة المتزامنة لإمداد الطاقة بجهد كهربائي مختلف ، مع تكامل منخفض جدًا.

تم دمج CMOS في مادة أحادية اللوحة تسمى أكسيد الفلز. هذه العملية هي نفس عملية إنتاج عشرات الآلاف من الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات مثل رقائق الكمبيوتر وأجهزة التخزين. لذلك ، فإن تكلفة مجال الصوت CMOS أقل بكثير من تكلفة CCD. في الوقت نفسه ، يمكن لشريحة CMOS دمج مكبر إشارة الصورة ودائرة قراءة الإشارة ودائرة تحويل A / D ومعالج إشارة الصورة ووحدة التحكم في شريحة واحدة. شريحة واحدة فقط يمكنها تحقيق جميع الوظائف الأساسية للكاميرا ، بدرجة تكامل عالية. يأتي مفهوم كاميرا مستوى الرقاقة من هذا. من خلال التطوير المستمر لتكنولوجيا التصوير CMOS ، يمكن لعدد متزايد من الشركات توفير شرائح تصوير CMOS عالية الجودة ، بما في ذلك ميكرون و CMOS وشجر السرو وما إلى ذلك.

3. السرعة

من حيث السرعة ، يتبنى CCD الإخراج الحساس واحدًا تلو الآخر ، والذي لا يمكن إنتاجه إلا وفقًا للبرنامج المحدد ، والسرعة بطيئة.

يحتوي CMOS على العديد من محولات جهد الشحن والتحكم في مفتاح عمود الصف ، وسرعة القراءة أسرع بكثير. في الوقت الحالي ، معظم الكاميرات عالية السرعة التي تزيد عن 500 إطارًا في الثانية هي كاميرات CMOS. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمفتاح ستروب العنوان لـ CMOS أخذ عينات عشوائيًا لتحقيق إخراج النافذة الفرعية ، ويمكن الحصول على سرعة أعلى عند إخراج صور النافذة الفرعية فقط.

4. الضوضاء

نظرًا للتطور المبكر ونضج تقنية CCD ، يتم استخدام طبقة عزل PN أو طبقة عزل السيليكا (SiO2) لعزل الضوضاء ، وجودة التصوير لها مزايا معينة على المستشعر الكهروضوئي CMOS. نظرًا للتكامل العالي لمستشعر صورة CMOS ، فإن المسافة بين المكونات والدوائر قريبة جدًا ، والتداخل خطير ، والضوضاء لها تأثير كبير على جودة الصورة. في السنوات الأخيرة ، مع التطوير المستمر لتقنية تقليل ضوضاء دوائر CMOS ، فإنها توفر ظروفًا جيدة لإنتاج مستشعرات صور CMOS عالية الكثافة وعالية الجودة.

5. مبدأ التصوير

يلعب CMOS (أشباه الموصلات ذات أكسيد المعدن التكميلي) دورًا مهمًا في تقنية أشباه الموصلات للمعالج الدقيق وذاكرة الفلاش والدائرة المتكاملة للأغراض الخاصة (ASIC). CMOS ، مثل CCD ، هو شبه موصل يمكن استخدامه لاستشعار تغير الضوء. CMOS عبارة عن شبه موصل مصنوع من السيليكون والجرمانيوم ، والذي يحقق الوظائف الأساسية من خلال الترانزستورات سالبة الشحنة والشحنة الموجبة على CMOS. يمكن تسجيل التيار الناتج عن هذين التأثيرين التكميليين وتفسيره إلى صورة بواسطة شريحة المعالجة.

يتمتع CMOS بهيكل بسيط نسبيًا ونفس عملية الإنتاج مثل الدائرة المتكاملة الحالية واسعة النطاق ، وبالتالي يمكن تقليل تكلفة الإنتاج. من حيث المبدأ ، إشارة CMOS هي إشارة شحن في وحدة النقطة ، بينما CCD هي إشارة حالية في وحدة السلوك. الأول أكثر حساسية وأسرع وأكثر توفيرًا للطاقة. في الوقت الحاضر ، CMOS عالي الجودة ليس أسوأ من CCD العادي ، ولكن في الوقت الحاضر ، فإن تطوير تقنية CMOS ليس ناضجًا. يتم تطبيق CMOS عالي الجودة هذا فقط على الكاميرات الرقمية الاحترافية. تستخدم العديد من الكاميرات الرقمية منخفضة المستوى CMOS رخيصة ومنخفضة الجودة ، كما أن جودة التصوير بها رديئة نسبيًا. تتمثل إحدى عيوبه في أنه معرض جدًا للضوضاء ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن التصميم المبكر يزيد من سخونة CMOS بسبب التغيرات الحالية المتكررة للغاية عند معالجة الصور المتغيرة بسرعة. 

لذلك ، إذا اشتريت كاميرا رقمية للمستهلك ، فلا يزال عليك اختيار CCD ليكون مستشعر الصورة.