تفاوت دوربین های CMOS و CCD

در این مقاله به تفاوت دوربین های CMOS و CCD  میپردازیم و نکات مهم در مورد فرق بین دوربین های  CMOS و CCD و تکنولوژی به کار رفته در آن  میپردازیم .

تفاوت دوربین های CMOS و CCD چیست و چگونه کار میکند؟

تکنولوژی دوربین های  CMOS وCCD  چیست؟

CCD در اواخر دهه 1960 توسط محققان آزمایشگاه بل اختراع شد
و در اول تصور می شد که یک حافظه کامپیوتری است
اما به زودی معلوم شد که  CCD کاربری های دیگری هم دارد مانند تصویر گیری چرا که حسگرهای سیلیکون نوری در خود داشتند
و مانند موتور در ماشین سنسورهای CCD در دوربین های دیجیتالی برای عکس گرفتن به صورت ابزار اصلی کار می کنند.
در فرم بسیار ابتدایی سنسورهای CCD چشم های الکترونیکی برای دوربین هستند که نور را می گیرند
و تبدیل به عکس می کنند و متعاقب آن سیگنال هایی را ساتع می کنند که باعث می شود تصویر دیجیتالی به وجود آید.

 دوربین CCD چیست ؟

در اصل پرده شبكيه دوربین شماست .CCD يك مدار مجتمع خیلی حساس است
که از دانه هائي تشكيل شده که با دریافت نور و تبدیل آن به جریان الکتریکی ، هرکدام از این دانه های حس گر ، جریان را ذخیره کرده و سپس تخلیه می کند.
درحال حاضر به طور وسیعی در دوربینهای دیجیتال عکاسی و فیلمبرداری از CCD استفاده میشود.
دستگاه های دیگری نیز مانند تلسکوپ های نجومی و حتی سیستم های خوانش بارکد از CCD استفاده می کنند.

تعداد حسگرهای دوربین های  CCD :

تعداد حس گرهای تشكيل دهنده هر CCD ، رزولوشن تصویر ثبت شده توسط دوربین را تعیین می کند که این مقدار معمولا بر مبنای مگا پیکسل تعریف می شود.
در واقع عدد چند میلیونی که برای تصویر شما تعریف می شود ، حاصل ضرب تعداد نقاط طول در عرض CCD است
يك CCD خوب می تواند تصویر شما را در حداقل میزان نور محیط ثبت کند و کیفیت و رزولوشن را به خوبی حفظ کند.
البته CCD دربین حس گرها ، نسبت به ضربه حساسیت بیشتری دارد.

CHIP CCD  چیست؟

CCD  از دهها هزار عنصر تصویر (PIXEL ) تشکیل شده است که بر روی CHIP  (تراشه) نازك 1.2 “, 1.3 ” 1.4” هستند.
هر پیکسل به نوری که روی آن می افتد واکنش نشان می دهد
به وسیله ذخیره کردن بار الکتریکی بر روی شبکه های دقیق و ثبت کردن امواج افقی و عمودی که به وسیله سیگنال ها به سمت جریان ویدئویی حمل می شوند.
این انتقال سیگنال ها هر 60 مرتبه در ثانیه ظاهر می شوند. chip 1.3 CCD” بیشترین استفاده را این روزها دارد.
سایز قطری این  chip  5.5 mm   افقی 4.4 mm  و عمودی 3.3 mm است.
سنسور 1.4″ در این اواخر به طور گسترده ای بر روی دوربین های رنگی استفاده می شود که سایز قطری آن 4 mm افقی 3.2 mm  و عمودی 2.4mm است.
شاترهای الکتریکی CCD CHIP  ها نقش مهمی را در داشتن يك تصویر واقعی و خوب ایفا می کنند.

اساس کار CCD  چیست ؟

اساس کار CCD هم دقیقا به شکل چشم انسان است یعنی CCD نوری را که از طریق لنز به سمت CCD هدایت می شود گرفته و تبدیل به تصویر می کند
دقیقا مانند چشم هر چه نور کمتر شود رنگ های تصویری که توسط دوربین برداشته شده اند کدر شده است
که در دوربین های معمولی با بالا رفتن درصد تاریکی این کدر شدن به سمت سیاه میل کرده و در نهایت منجر به از بین رفتن تصویر می شود.

در دوربین هایی که از تکنولوژی های خاص برای تصویر برداری در تاریکی استفاده می کنند
این کدر شدن رنگ ها، باعث از بین رفتن رنگ و سیاه و سفید و سفید شدن تصویر می شود.
به طور کلی تصویر تمامی دوربین هایی که قادر به تصویر برداری در تاریکی مطلق و نسبی  هستند، در تاریکی سیاه و سفید است.

دوربین های CMOS بهتر است یا CCD ؟ 

مهمترین ویژگی يك دوربین دیجیتال ، مشخصات سنسور آن است که اثر مستقیم برروی کیفیت تصاویر آن دارد.
در معرفی دوربین و مشخصات سنسور تحت عنوان های : Imaging Element, Image Sensor یا اسامی مشابه ذكر شده است .
مهمترین پارامتر سنسور , وضوح یا تعداد نقاط تشکیل دهنده تصویر است که در معرفی سنسور ذکر میشود .مثلا 6 مگاپیکسل است معمولا در معرفی وضوح از دو عبارت :

Effective pixels (پیکسل های موثر ) و Total pixels ( تعداد کل پیکسل ها) استفاده میشود که تعداد پیکسل های موثر و کمتر از تعداد کل پیکسل های آن بوده است
و آنچه اهمیت دارد تعداد پیکسل های موثر است. بخشی از سطح سنسور عملا با يك رنگ سیاه پوشانده شده است
و سازندگان سعی دارند با تنظیم ابعاد تصویر روی سنسور يك نسبت ابعاد استاندارد ایجاد نمایند .سنسور ها معمولا از انواع ,CCD و CMOS یا Super CCD میباشند.

  سنسور سی سی دی ( CCD Charge-Coupled Devices ) :

این نوع سنسور در اکثر دوربینهای دیجیتال امروزی به کار رفته است.
آنها از میلیونها سلول نوری تشکیل شده اند. هر سلول میزان روشنایی نوری که به آن تابیده می شود را به ولتاژ الکتریکی تبدیل میکند.
CCD ها در برخی اسکنر ها هم استفاده شده اند و دارای تعداد نقاط (resolution) متفاوتی هستند .

 تفاوت دوربین های CMOS و CCD  و مزیت های سنسور CCD نسبت به سنسور CMOS عبارتند از :

حساسيت CCD به نور بشتر از CMOS است . بنابراین عکس ها در شب(Night) و داخل خانه (indoor) در دوربینهای CCD بهتر از CMOS است.
CCD نویزپذیری بسیار کمی دارد اما CMOS به نویز تصویر (اختلال تصویر) بسیار حساس است
که باعث شده يك پردازنده کامپیوتری مخصوص  جهت کاهش یا حذف نویز در دوربینهای CMOS تعبيه شود بنابر این زمان پردازش هر تصویر طولانی تر از دوربین CCD خواهد بود.

فناوری دیگر که با سنسورهای CCD در رقابت است سیموس با CMOS نام دارد :

CMOS مخفف عبارت (Metal Oxide Complementary Semiconducter ) بوده  يك روش ساخت تراشه های الکترونیکی (IC) میباشد.

مزیت های سنسورهای CMOS نسبت به سنسور CCD عبارتند از :

CMOS در مقایسه با CCD مصرف انرژی کمتری دارد که این یک ویژگی مهم برای کاربران دوربین های دیجیتال است .
این دوربین ها در حدود1/3تا 1/10دوربینهای معادل CCD انرژی مصرف می کنند . و تجهیزات الکترونیکی بجانبی که برای يك دوربین لازم است

میتواند به صورت مجتمع روی خود تراشه CMOS قرار داده شود . اما در مورد CCD به این صورت نیست
و اضافه کردن تجهیزات برای کنترل نوردهی و تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال به صورت جداگانه صورت میگیرد .
این عامل باعث میشود تا دوربین های مبتنی بر CMOS ارزانتر, کوچکتر و سبک تر ساخته شوند.
به علت تفاوت در ساختار الکترونیکی دوربین های CMOS
,مشکل نورگیری بیش از حد تصویر (Over exposure) کمتر به وجود می آید .