Sự khác biệt giữa CCD và CMOS Camera
Sự khác biệt giữa CCD và CMOS Camera
1. Quá trình hình ảnh
Nguyên tắc chuyển đổi quang điện giữa cảm biến hình ảnh CMOS và CCD là tương tự nhau, và sự khác biệt chính của chúng là quá trình đọc tín hiệu là khác nhau. Tính nhất quán của đầu ra tín hiệu CCD là rất tốt với chỉ một (hoặc một vài) nút đầu ra. Trong chip CMOS, tính nhất quán đầu ra tín hiệu của nó kém vì mỗi pixel có bộ khuếch đại tín hiệu riêng thực hiện chuyển đổi điện áp sạc.
Tuy nhiên, để đọc ra toàn bộ tín hiệu hình ảnh, CCD yêu cầu băng thông tín hiệu rộng của bộ khuếch đại đầu ra. Trong chip CMOS, băng thông của bộ khuếch đại trong mỗi pixel nhỏ hơn, điều này làm giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng của chip. Đây là lý do chính khiến mức tiêu thụ điện của chip CMOS thấp hơn so với CCD. Mặc dù tiêu thụ điện năng giảm nhưng sự không đồng nhất của hàng triệu bộ khuếch đại mang lại tiếng ồn cố định cao hơn, đây là nhược điểm của CMOS so với CCD.
2. Tích hợp
Từ quan điểm của quá trình sản xuất, các mạch và thiết bị trong CCD được tích hợp trên vật liệu đơn tinh thể bán dẫn và quá trình này rất phức tạp. Trên thế giới chỉ có một số hãng sản xuất được tấm CCD như DALSA, Sony, Panasonic,… CCD chỉ có thể xuất ra tín hiệu điện tương tự, điều này cần có bộ giải mã địa chỉ, bộ chuyển đổi tương tự và bộ xử lý tín hiệu hình ảnh. Ngoài ra, nó cũng cần cung cấp ba nhóm mạch điều khiển xung nhịp đồng bộ cấp nguồn có điện áp khác nhau, tích hợp rất thấp.
CMOS được tích hợp trên vật liệu monome dạng tấm được gọi là oxit kim loại. Quá trình này cũng giống như quá trình sản xuất hàng chục nghìn mạch tích hợp bán dẫn như chip máy tính và thiết bị lưu trữ. Do đó, chi phí của trường âm thanh CMOS thấp hơn nhiều so với CCD. Đồng thời, chip CMOS có thể tích hợp mạch khuếch đại tín hiệu hình ảnh, mạch đọc tín hiệu, mạch chuyển đổi A / D, bộ xử lý tín hiệu hình ảnh và bộ điều khiển vào một chip. Chỉ một con chip có thể thực hiện tất cả các chức năng cơ bản của máy ảnh, với mức độ tích hợp cao. Khái niệm về camera cấp độ chip xuất phát từ điều này. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ hình ảnh CMOS, ngày càng nhiều công ty có thể cung cấp chip hình ảnh CMOS chất lượng cao, bao gồm micromet, CMOS, cypress, v.v.
3. Tốc độ
Về tốc độ, CCD sử dụng đầu ra cảm quang từng cái một, chỉ có thể xuất theo chương trình được chỉ định và tốc độ chậm.
CMOS có nhiều bộ chuyển đổi điện áp sạc và điều khiển chuyển đổi cột hàng, và tốc độ đọc nhanh hơn nhiều. Hiện tại, hầu hết các máy ảnh tốc độ cao trên 500fps là máy ảnh CMOS. Ngoài ra, công tắc nhấp nháy địa chỉ của CMOS có thể lấy mẫu ngẫu nhiên để nhận ra đầu ra cửa sổ phụ và tốc độ cao hơn có thể đạt được khi chỉ xuất hình ảnh cửa sổ phụ.
4. Tiếng ồn
Do sự phát triển và trưởng thành sớm của công nghệ CCD, lớp tiếp giáp PN hoặc lớp cách ly silica (SiO2) được sử dụng để cách ly nhiễu, và chất lượng hình ảnh có những ưu điểm nhất định so với cảm biến quang điện CMOS. Do tích hợp nhiều cảm biến hình ảnh CMOS nên khoảng cách giữa các linh kiện và mạch điện rất gần, tình trạng nhiễu sóng nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng hình ảnh. Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng của công nghệ khử nhiễu vi mạch CMOS tạo điều kiện tốt cho việc sản xuất cảm biến hình ảnh CMOS mật độ cao và chất lượng cao.
5. Nguyên tắc hình ảnh
CMOS (chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung) đóng một vai trò quan trọng trong công nghệ bán dẫn của bộ vi xử lý, bộ nhớ flash và mạch tích hợp mục đích đặc biệt (ASIC). CMOS, giống như CCD, là một chất bán dẫn có thể được sử dụng để cảm nhận sự thay đổi của ánh sáng. CMOS chủ yếu là một chất bán dẫn làm bằng silicon và germani, thực hiện các chức năng cơ bản thông qua các bóng bán dẫn tích điện âm và tích điện dương trên CMOS. Dòng điện tạo ra bởi hai hiệu ứng bổ sung này có thể được ghi lại và diễn giải thành hình ảnh bởi chip xử lý.
CMOS có cấu trúc tương đối đơn giản và quy trình sản xuất giống như mạch tích hợp quy mô lớn hiện có nên có thể giảm giá thành sản xuất. Về nguyên tắc, tín hiệu CMOS là tín hiệu điện tích tính theo đơn vị điểm, trong khi CCD là tín hiệu dòng điện tính theo đơn vị hành vi. Đầu tiên là nhạy hơn, nhanh hơn và tiết kiệm điện hơn. Hiện tại, CMOS chất lượng cao không kém hơn CCD thông thường, nhưng hiện tại, sự phát triển của công nghệ CMOS vẫn chưa trưởng thành. CMOS chất lượng cao này chỉ được áp dụng cho máy ảnh kỹ thuật số chuyên nghiệp. Nhiều máy ảnh kỹ thuật số cấp thấp sử dụng CMOS giá rẻ và cấp thấp, và chất lượng hình ảnh của nó tương đối kém. Một trong những nhược điểm là nó quá dễ bị nhiễu, nguyên nhân chủ yếu là do thiết kế sớm làm cho CMOS quá nóng do dòng điện thay đổi quá thường xuyên khi xử lý các hình ảnh thay đổi nhanh chóng.
Vì vậy, nếu bạn mua một máy ảnh kỹ thuật số tiêu dùng, bạn vẫn phải chọn CCD làm cảm biến hình ảnh.