CMOS или CCD или Live-MOS/NMOS, технологии фотоматриц. Опции

[Weliyaminov Anto...]

CMOS или CCD?
Технологии фотоматриц

Если вы уже озадачивались выбором цифровой фотокамеры, то среди прочих характеристик вам должны были попадаться загадочные аббревиатуры CMOS и CCD. Это обозначение типа матрицы – фоточувствительного элемента, который находится в фокусе линз объектива и собственно запечатляет фиксируемое изображение. В цифровых камерах для регистрации падающего света используется микросхема с матрицей, состоящей из фоточувствительных элементов. Таким образом фотоматрица выполняет роль фотопленки. Первоначально такие типы микросхем выполнялись для видео приложений, но с появлением качественных фотоприемников – с хорошей цветопередачей и высоким разрешением, их стали применять и в фотокамерах.

Принцип работы цифровой камеры такой. Через объектив свет попадает на фотоматрицу, и ее элемент (пикселы) вырабатывают аналоговый сигнал. Затем этот сигнал считывается и преобразовывается в цифровую форму устройством, называемым цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). После этого уже цифровой сигнал обрабатывается процессором, который в свою очередь преобразует его в графический файл. Формат файла зависит от заложенной в систему программы. В сущности, цифровой фотоаппарат отличается от пленочного лишь устройством «запоминающего» элемента – в первом случае это фотоэмульсия с необходимостью последующей химической обработки, во втором – фотоэлектронный датчик.

Обычно производители заботятся о том, чтобы покупателю было абсолютно все равно, какого типа матрица находится в его аппарате, а качество фотоснимков почти всегда зависит от стоимости камеры, ну еще и от марки производителя. Но есть некоторые чисто технологические нюансы, которые было бы просто интересно знать.

CCD (charge-coupled device) – прибор с зарядовой связью (ПЗС) – это стандарт захвата изображения высокого качества. Матрица CCD – это прямоугольная матрица светочувствительных элементов на одном полупроводниковом кристалле. Они производятся методами, похожими на применяемые при производстве обычных микросхем, однако процесс производства все же технологически сложен и требует специального конвейера. Поэтому их производство обходится весьма дорого, причем стоимость быстро растет с увеличением разрешения, а значит и размера матрицы.

CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - комплиментарная структура металл-оксид-полупроводник, КМОП. Она характеризуется высокой плотностью размещения элементов, более высокой производительностью и низким уровнем энергопотребления. Этот тип матрицы производится аналогично обычным микросхемам, поэтому для их выпуска не требуется отдельного оборудования. Отсюда – низкая стоимость матрицы.

Это технологические особенности. По всем экономическим параметрам CMOS превосходит CCD – это и низкая стоимость самого элемента, и более низкое энергопотребление (в 5-10 раз), что значительно увеличивает время работы камеры от батареи, более высокое разрешение при равных габаритах благодаря высокой уплотненности элементов. Однако благодаря тем же технологическим особенностям CCD обеспечивают более высокое качество изображения с лучшей цветопередачей. В широком спектре предлагаемых на рынке моделей наблюдается простая закономерность. В дешевых аппаратах ($50-100) стоят CMOS-матрицы, поскольку бюджетные варианты и не предполагают за собой выдающегося качество получаемых снимков. Если же речь идет об аппаратах среднего класса или о профессиональных камерах, где ставка сделана исключительно на качество изображения, то здесь стоят матрицы CCD . Исключения составляют отдельные аппараты компаний Canon и Kodak, где с помощью особой технологии обработки сигнала удалось свести шумовые и иные отрицательные эффекты CMOS к минимуму.

На сегодняшний день технология CCD до сих пор обеспечивает более точную цветопередачу, чем CMOS , за исключением приведенных выше примеров. Возможно, это не имеет большого значения для бытовых снимков для семейного альбома, однако играет большую роль, если вы используете фотокамеру в профессиональных целях, например для полиграфии. Поэтому CCD все же предпочтительней для профессиональных съемок. Но еще раз напомню - чем выше цена, тем выше и качество получаемых изображений. А грань между особенностями различных типов матриц стирается где-то после $800

источник www.megashop.ru

Live-MOS/NMOS матрица (Live MOS sensor) — светочувствительная матрица, построенная по МОП-технологии, имеющая благодаря ряду технических и топологических решений возможность «живого» просмотра изображения.

Впервые предложила новый сенсор компания Panasonic.

Технологические решения:
1. Уменьшено расстояние от каждого фотодиода до соответствующей микролинзы. Позволяет получить высокую чувствительность и качество изображения, даже при высоких углах падения света.
2. Упрощена передача регистров и других сигналов с большей поверхности фотодиода, для увеличения уровня чувствительности и отклика. Позволяет увеличить скорость обработки данных.
3. Уменьшение количества управляющих сигналов с 3 в стандартных CMOS сенсорах до 2 (как в CCD-матрицах) увеличило результирующую фоточувствительную область пиксела. Это минимизировало неиспользуемую поверхность датчика.
4. Разработан новый низкошумящий усилитель уровня сигнала фотодиода.
5. Фоточувствительная область составляет 30 % поверности элемента датчика (сопоставимо с CCD-матрицами). Используется более тонкая стуктура слоя датчиков типа NMOS.
6. Для уменьшения шумовых характеристик данная технология разврабатывалась для 5 В (по спецификации проекта 2.9 В) низковольтных систем. Фотодиодные датчики размещены на кремниевой подложке, чтобы изолировать фотодиодные датчики от вызывающих шум элементов, расположенных на поверности чипа. Уменьшение напряжения питания помогает избежать перегрева матрицы. В результате изображения получаются более яркими, менее зернистыми и с низким уровнем белого шума, даже при фотографировании в условиях недостаточной освещенности.

Данный тип сенсора впервые был применен в фотокамерах Olympus E-330 и Panasonic L-1. Сейчас данную технологию используют ведущие производители фотокамер: Canon, Nikon, Fujifilm и другие.

Подробности здесь (англ.).

[Weliyaminov Anto...]

CMOS или CCD?
Технологии фотоматриц

Если вы уже озадачивались выбором цифровой фотокамеры, то среди прочих характеристик вам должны были попадаться загадочные аббревиатуры CMOS и CCD. Это обозначение типа матрицы – фоточувствительного элемента, который находится в фокусе линз объектива и собственно запечатляет фиксируемое изображение. В цифровых камерах для регистрации падающего света используется микросхема с матрицей, состоящей из фоточувствительных элементов. Таким образом фотоматрица выполняет роль фотопленки. Первоначально такие типы микросхем выполнялись для видео приложений, но с появлением качественных фотоприемников – с хорошей цветопередачей и высоким разрешением, их стали применять и в фотокамерах.

Принцип работы цифровой камеры такой. Через объектив свет попадает на фотоматрицу, и ее элемент (пикселы) вырабатывают аналоговый сигнал. Затем этот сигнал считывается и преобразовывается в цифровую форму устройством, называемым цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). После этого уже цифровой сигнал обрабатывается процессором, который в свою очередь преобразует его в графический файл. Формат файла зависит от заложенной в систему программы. В сущности, цифровой фотоаппарат отличается от пленочного лишь устройством «запоминающего» элемента – в первом случае это фотоэмульсия с необходимостью последующей химической обработки, во втором – фотоэлектронный датчик.

Обычно производители заботятся о том, чтобы покупателю было абсолютно все равно, какого типа матрица находится в его аппарате, а качество фотоснимков почти всегда зависит от стоимости камеры, ну еще и от марки производителя. Но есть некоторые чисто технологические нюансы, которые было бы просто интересно знать.

CCD (charge-coupled device) – прибор с зарядовой связью (ПЗС) – это стандарт захвата изображения высокого качества. Матрица CCD – это прямоугольная матрица светочувствительных элементов на одном полупроводниковом кристалле. Они производятся методами, похожими на применяемые при производстве обычных микросхем, однако процесс производства все же технологически сложен и требует специального конвейера. Поэтому их производство обходится весьма дорого, причем стоимость быстро растет с увеличением разрешения, а значит и размера матрицы.

CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - комплиментарная структура металл-оксид-полупроводник, КМОП. Она характеризуется высокой плотностью размещения элементов, более высокой производительностью и низким уровнем энергопотребления. Этот тип матрицы производится аналогично обычным микросхемам, поэтому для их выпуска не требуется отдельного оборудования. Отсюда – низкая стоимость матрицы.

Это технологические особенности. По всем экономическим параметрам CMOS превосходит CCD – это и низкая стоимость самого элемента, и более низкое энергопотребление (в 5-10 раз), что значительно увеличивает время работы камеры от батареи, более высокое разрешение при равных габаритах благодаря высокой уплотненности элементов. Однако благодаря тем же технологическим особенностям CCD обеспечивают более высокое качество изображения с лучшей цветопередачей. В широком спектре предлагаемых на рынке моделей наблюдается простая закономерность. В дешевых аппаратах ($50-100) стоят CMOS-матрицы, поскольку бюджетные варианты и не предполагают за собой выдающегося качество получаемых снимков. Если же речь идет об аппаратах среднего класса или о профессиональных камерах, где ставка сделана исключительно на качество изображения, то здесь стоят матрицы CCD . Исключения составляют отдельные аппараты компаний Canon и Kodak, где с помощью особой технологии обработки сигнала удалось свести шумовые и иные отрицательные эффекты CMOS к минимуму.

На сегодняшний день технология CCD до сих пор обеспечивает более точную цветопередачу, чем CMOS , за исключением приведенных выше примеров. Возможно, это не имеет большого значения для бытовых снимков для семейного альбома, однако играет большую роль, если вы используете фотокамеру в профессиональных целях, например для полиграфии. Поэтому CCD все же предпочтительней для профессиональных съемок. Но еще раз напомню - чем выше цена, тем выше и качество получаемых изображений. А грань между особенностями различных типов матриц стирается где-то после $800

источник www.megashop.ru

Live-MOS/NMOS матрица (Live MOS sensor) — светочувствительная матрица, построенная по МОП-технологии, имеющая благодаря ряду технических и топологических решений возможность «живого» просмотра изображения.

Впервые предложила новый сенсор компания Panasonic.

Технологические решения:
1. Уменьшено расстояние от каждого фотодиода до соответствующей микролинзы. Позволяет получить высокую чувствительность и качество изображения, даже при высоких углах падения света.
2. Упрощена передача регистров и других сигналов с большей поверхности фотодиода, для увеличения уровня чувствительности и отклика. Позволяет увеличить скорость обработки данных.
3. Уменьшение количества управляющих сигналов с 3 в стандартных CMOS сенсорах до 2 (как в CCD-матрицах) увеличило результирующую фоточувствительную область пиксела. Это минимизировало неиспользуемую поверхность датчика.
4. Разработан новый низкошумящий усилитель уровня сигнала фотодиода.
5. Фоточувствительная область составляет 30 % поверности элемента датчика (сопоставимо с CCD-матрицами). Используется более тонкая стуктура слоя датчиков типа NMOS.
6. Для уменьшения шумовых характеристик данная технология разврабатывалась для 5 В (по спецификации проекта 2.9 В) низковольтных систем. Фотодиодные датчики размещены на кремниевой подложке, чтобы изолировать фотодиодные датчики от вызывающих шум элементов, расположенных на поверности чипа. Уменьшение напряжения питания помогает избежать перегрева матрицы. В результате изображения получаются более яркими, менее зернистыми и с низким уровнем белого шума, даже при фотографировании в условиях недостаточной освещенности.

Данный тип сенсора впервые был применен в фотокамерах Olympus E-330 и Panasonic L-1. Сейчас данную технологию используют ведущие производители фотокамер: Canon, Nikon, Fujifilm и другие.

Подробности здесь (англ.).

[Реклама]

[at_max]

Очень интересно ,спасибо большое !Один раз как минимум надо вдумчиво прочитать ,чтобы больше не парится по этой теме!
А Live-MOS/NMOS матрица (Live MOS sensor) в видеокамерах применяются?????????

[Uralman]

В видеокамерах они не применяется. В видеокамеры сейчас больших размеров CMOS матрицы внедряют - по этому направлению будет развитие пока идти.

[Stasis]

В дешевых аппаратах ($50-100) стоят CMOS-матрицы, поскольку бюджетные варианты и не предполагают за собой выдающегося качество получаемых снимков.

А как же Nikon D90 в нем CMOS матрица? И ну никак не подпадает под указанную ценовую категорию...
Да и не только данный аппарат с этой матрицей, есть и многие другие "зеркалки", дело то не в матрице а в руках фотографа, по большому счету.

[brodyaga]

Stasis,
Это старая статья. Сейчас уже многое поменялось, в том числе, некоторые характеристики CMOS-матриц. Ну, а то, что их ставят только в бюджетные камеры - это уже анахронизм. Так было пару лет назад, а сейчас все топовые камеры всех производителей используют CMOS-матрицы.