Spørg MAKE: Billedsensorer: CCD vs CMOS - 💡 Fix My Ideas

Spørg MAKE: Billedsensorer: CCD vs CMOS

Spørg MAKE: Billedsensorer: CCD vs CMOS


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

Spørg MAKE er en ugentlig kolonne, hvor vi besvarer læserens spørgsmål, som din. Skriv dem ind i [email protected] eller slip os en linje på Twitter. Vi kan ikke vente med at tackle jeres conundrums!

Ian skriver i:

Jeg kigger på at købe et digitalkamera og læse, at der er to slags sensorer, som de kan bruge til at tage et billede - CMOS og CCD. Kan du fortælle mig, hvad forskellen er, og hvis man er bedre at få?

Jo da! Det er faktisk et ret aktuelt spørgsmål, da opfinderne af CCD netop vandt dette års Nobelpris! Som nævnt er der to grundlæggende slags billedsensor, der bruges i dagens digitale kameraer, CCD (charge-coupled device) og CMOS (komplementær metaloxid halvleder). De arbejder begge ved at konvertere lysenergi (fotoner) til elektrisk opladning (elektroner), og forskellen er i, hvordan denne ladning læses.

Til at begynde, er begge slags sensorer lavet af et gitter af 'spande' placeret jævnt over en flad halvlederflade. Hver buket fungerer som en individuel sensor, som kun ser en lille del af billedet. Ved at vise en flok af disse små punkter i et gitter (ved hjælp af en computerskærm eller printer) ser vi billedet.

At lave farvebilleder er lidt mere kompliceret. Fordi spandene er følsomme for enhver bølgelængde af synligt lys, hvis vi lige kigger på resultaterne, ville vi se et monokromt billede. For at få farveinformation arrangerer vi sensorerne i grupper på fire og placerer små røde, grønne og blå farvefiltre over dem. Hver gruppe af fire sensorer er, hvad vi kalder en pixel, og det er interessant at bemærke, at moderne kameraer har millioner af dem.

Ok, så både CCD og CMOS sensorer er stort set bare store arrayer af individuelle sensorer, så hvordan er de forskellige? Forskellen er i, hvordan afgifterne opkræves og læses. I en CCD er den "spand", der samler opladning, kun en kondensator. For at læse billeddata ud af CCD'en pumpes ladningen i hver buket individuelt til en ADC (analog til digital konverter), som faktisk måler opladning. I en CMOS-sensor indeholder hver spand en fotodiode og nogle forstærkerkredsløb. For at læse billeddataene er output fra hver forstærker forbundet til en ADC via en multiplexer, som måler spændingen ved hver celle.

Jeg tror ikke, at enten teknologi er nødvendigvis bedre, men hver har sine egne egenskaber. Der er et interessant websted på dvxuser, som fortæller om de forskellige typer sensor artefakter forbundet med hver slags sensor. I de fleste tilfælde tror jeg dog, at andre specifikationer, såsom brugervenlighed og lysfølsomhed, nok er vigtigere at tænke på, når man vælger et digitalkamera. Held og lykke!

[foto af SarahCartwright]



Du Kan Være Interesseret

Ny MAKE Audio show: Interview med "Tycho" fra Penny-Arcade

Ny MAKE Audio show: Interview med "Tycho" fra Penny-Arcade


Livets lektier fra Maker's Bill of Rights

Livets lektier fra Maker's Bill of Rights


Gør på ferie med littleBits

Gør på ferie med littleBits


Opbygning af et grundlæggende arkadeskab

Opbygning af et grundlæggende arkadeskab