CMOS против CCD

Прочтя предыдущий раздел, вы могли сделать вывод о том, что сенсоры CCD следует выбросить, и вскоре все будут использовать следующее поколение фотоприемников, подобных Foveon. В реальной жизни новые технологии имеют ряд теоретических преимуществ, но при этом они обладают и рядом недостатков, которые еще следует преодолеть. В следующем разделе мы обсудим некоторые технические вопросы. Если вам неинтересны такие нюансы, можете пропустить эту часть книги.

Сенсоры CCD и CMOS последние несколько лет находятся в состоянии непрерывного соперничества. Последнее время большинство цифровых фотоаппаратов, особенно модели с наивысшим качеством, используют CCD-сенсоры. Как отмечалось ранее, устройства CMOS наиболее часто использовались в дешевых фотоаппаратах. Компания Canon, применяющая разновидность сенсора CMOS в самых продвинутых моделях, и фирма Foveon, которая является производителем соответствующих сенсоров, научились искусству получения высококачественных изображений на основе CMOS-сенсоров. Даже компания Nikon присоединилась к этой «стае», выпустив пробную модель D2X стоимостью 5000 долл. Это же касается и компании Kodak, которая встраивает CMOS-сенсор в цифровые фотоаппараты Kodak DCS Pro/n и Pro/c.

Указанные типы сенсоров по-разному обращаются с попадающим на них светом. CCD-сенсор — это аналоговый прибор. Каждый детектор является фотодиодом, который способен (эта способность называется емкостью) сохранять электрический заряд, накапливаемый при ударении фотонов о поверхность ячейки. Это простое устройство, которое не требует логических схем или транзисторов, связанных с каждым пикселем. Собранное изображение считывается путем приложения напряжения к электродам, подключенным к детекторам.

С другой стороны, CMOS-сенсор предполагает наличие отдельного транзистора для каждого детектора. При этом каждый пиксель может считываться индивидуально, почти как чип оперативной памяти компьютера (RAM). В отличие от сенсоров CCD, в которых вся информация обрабатывается внешним устройством, каждый пиксель CMOS-сенсора может быть обработан индивидуально и немедленно. В результате сенсор может реагировать на специфические условия освещенности в момент съемки фотографии. Другими словами, некоторые процедуры обработки изображения могут происходить непосредственно в сенсоре CMOS, что невозможно для устройств CCD.

Как бы то ни было, главное преимущество технологии CMOS — это относительная дешевизна производства. Они могут быть построены с помощью тех же технологий, которые применяются при создании большинства других компьютерных чипов. Сенсоры CCD требуют специального, более дорогого производства. Таким образом, «война» между CCD- и CMOS-технологией — это конкуренция преимуществ и недостатков сенсоров каждого типа. Ситуация стала еще более интересной после появления чипа Foveon, который имеет дополнительные ограничения, о чем мы еще не упоминали.

Во-первых, необходимо вспомнить, что свет трех основных цветов, достигая чипа, проходит через синий, зеленый и красный слои. В каждом слое поглощается некоторое количество света, поэтому лишь малая его часть достигает нижнего уровня. Этим объясняется сокращение цветовой информации. Кроме того, при такой технологии может проявиться феномен, называемый «цветением» , или размазыванием света от одного слоя к другому. Если один слой переполнен, избыток света может «протечь» на нижележащий. Добавьте это к пониженной чувствительности и плохой шумоустойчивости CMOS-чипов, и вы удостоверитесь в том, что, каким бы многообещающим ни был сенсор Foveon, существует довольно много возможностей для его улучшения, прежде чем производители цифровых фотоаппаратов откажутся от технологии CCD.

Известны и другие актуальные и интересные характеристики сенсоров (например, инфракрасная чувствительность, присущая CCD-сенсорам). Безусловно, производители должны устанавливать перед сенсором инфракрасный блокирующий фильтр или включать компонент, называемый «горячим зеркалом», для отражения света инфракрасного диапазона и повышения точности передачи цветов на изображении. К счастью (для серьезных фотографов), большая часть инфракрасного света попадает в камеру, и это позволяет создавать на многих цифровых фотоаппаратах изумительные инфракрасные фотографии. С данной возможностью мы ознакомимся в главе 7, «Пейзажная фотография».

Относительно недавно появился новый стандарт «4/3», предложенный компаниями Kodak и Olympus. Для цифрового фотоаппарата он устанавливает стандартный коэффициент 4:3 между размером сенсора и задним фокусным расстоянием. Это означает, что объективы для цифровых фотоаппаратов будут работать одинаково, независимо от модели, для которой они используются.