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Sensores CCD y CMOS para cámaras digitales

¿CCD vs CMOS? – Determina esto la elección de la Cámara Digital?

¿CCD o CMOS?. Esa es la pregunta. Si es preferible elegir la calidad y el costo o  seleccionar funciones y eficiencia energética. Debería la cámara digital tener un sensor CCD (dispositivo de carga acoplada) o un CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) al decidir su elección?.

Esta es una pregunta con la que a veces tenemos problemas cuando consideramos primero qué tipo de cámara digital comprar. Las cámaras digitales se han convertido en extremadamente comunes ya que los precios han bajado. Uno de los impulsores de la caída de precios ha sido la introducción de sensores de imagen CMOS. Los sensores CMOS son mucho menos caros de fabricar que los sensores CCD.

Estos dos tipos de sensores de imagen entraron en el mercado a finales de 1960 y en la década de 1970. Los sensores CCD son claramente la mejor opción desde el principio debido a su calidad superior.

Tanto los sensores de imagen CCD (dispositivo de carga acoplada) y CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico ) parten del mismo punto,  que tienen que convertir la luz en electrones. Si usted conoce cómo funcionan las células solares, entenderá una tecnología que se utiliza para realizar la conversión. Una forma simplificada de pensar en el sensor utilizado en una cámara digital (o videocámara) es verlo como tener una matriz 2-D de miles o millones de células solares pequeñas, cada una de los cuales transforma la luz de una pequeña parte de la imagen en electrones. Ambos dispositivos CMOS y CCD  realizar esta tarea usando una variedad de tecnologías.

Fig. Sensor CMOS de cámaras digitales

Fig. Sensor CCD de cámaras digitales

El siguiente paso es leer el valor (carga acumulada) de cada celda en la imagen. En un dispositivo CCD, la carga se transporta en realidad a través del chip y se lee en una esquina de la matriz. Un conversor analógico a digital convierte el valor de cada píxel en un valor digital. En la mayoría de los dispositivos CMOS, hay varios transistores en cada píxel que amplifican y se mueven la carga utilizando hilos más tradicionales. El enfoque del CMOS es más flexible ya que cada píxel puede ser leído individualmente.

Los sensores CCD utilizan un proceso de fabricación especial para crear la capacidad de transporte de la carga a través del chip sin distorsión. Este proceso conduce a sensores de muy alta calidad en términos de fidelidad y sensibilidad a la luz. Debido a los desarrollos tecnológicos continuos, hay muchas otras diferencias sofisticadas y técnicas en cómo se fabrican los sensores, así también cómo se procesa y se almacena la información digital. Los chips CMOS, por otra parte, utilizan procesos de fabricación tradicionales para crear el chip - los mismos procesos utilizados para hacer la mayoría de los microprocesadores. Debido a las diferencias de fabricación, ha habido algunas diferencias notables entre sensores CCD y CMOS.

Fig. Sensor de imagen CCD para cámara Sony DCR-HC40

  • Los sensores CCD, como se mencionó anteriormente, crean imágenes de alta calidad y bajo ruido. Los sensores CMOS, tradicionalmente, son más susceptibles al ruido.
  • Debido a que cada píxel en un sensor CMOS tiene varios transistores situados junto al mismo, la sensibilidad a la luz de un chip CMOS tiende a ser menor. Muchos de los fotones que golpean el chip inciden sobre los transistores en lugar de hacerlo sobre el fotodiodo.
  • El sensor CMOS consume tradicionalmente poca energía. La implementación de un sensor CMOS proporciona un sensor de bajo consumo.
  • Los sensores CCD utilizan un proceso que consume mucha energía. Los CCDs consumen hasta 100 veces más energía que un sensor CMOS equivalente.
  • Los chips CMOS pueden ser fabricados en casi cualquier línea de producción de silicio estándar, por lo que tienden a ser muy baratos en comparación con los sensores CCD.
  • Los sensores CCD se han producido en masa por un período más largo de tiempo, por lo que están más maduros. Estos tienden a tener una mayor calidad y más píxeles.
  • La mayoría de los sensores CMOS tienen funciones de procesamiento de imágenes dentro de los circuitos del sensor. Muchos sensores CMOS tienen funciones incluidas como amplificación de la señal, reducción del ruido, y algunos incluso hacen la conversión de analógico a digital, allí mismo, en el sensor. La programación del firmware para un sensor CMOS es mucho más fácil que la programación de un CCD. Con un CCD no sólo se tiene que controlar el sensor, sino también configurar su tiempo de lectura independiente, tiempos de obturación, y un tiempo de descarga de exceso de carga. Tiene muchos más relojes en ejecución y todos ellos deben estar sincronizados, y no sólo una vez, sino para cada velocidad de cuadro y cada velocidad de disparo / ángulo!. Esto también explica también por qué los sensores CMOS pueden tener velocidades de cuadro más altas, ya que un sensor CMOS sólo se puede seguir leyendo imágenes en un bucle cada vez más rápido, en tanto que los sensores CCD debe dejar de leer los píxeles y volcar las cargas en exceso.

Resumiendo conceptos :

Ventajas de un sensor CCD

  • Calidad Superior
  • Sensibilidad Superior

Este tipo de sensor sería bueno para fotógrafos profesionales y científicos que requieran buenas imágenes donde se necesita la mayor calidad posible

Ventajas de un sensor CMOS

 

  • Menos consumo de energía
  • Costo más barato

Este tipo de sensor tendría sentido en los teléfonos con cámara, PDAs y otros dispositivos portátiles donde la energía es un bien escaso y la calidad no es esencial.

En base a estas diferencias, se puede ver que los CCDs tienden a ser utilizados en las cámaras que se centran en las imágenes de alta calidad, con un montón de píxeles y excelente sensibilidad a la luz. Los sensores CMOS tradicionalmente tienen menor calidad, menor resolución y menor sensibilidad. Los sensores CMOS, recién se están mejorando hasta el punto de llegar a acercarse a la paridad de los dispositivos CCD en algunas aplicaciones. Las cámaras CMOS suelen ser menos costosas y tienen una gran duración de la batería.

Pero el usuario común, sin grandes demandas de calidad, y que sólo busca almacenar algunas fotografías familiares, no es capaz de notar la diferencia entre una foto tomada con un tipo de sensor o el otro.

Lo más importante en la calidad de sus fotos digitales es usted.

La diferencia entre los dos tipos de sensores se ha reducido drásticamente. Recuerde que no son sólo las ligeras diferencias entre estos dos tipos de sensores de cámaras digitales son las que harán mejor sus fotos.

Sólo el nivel más alto de los fotógrafos técnicos o científicos puede ser capaz de discernir o medir las diferencias.

Entonces, ¿qué debe hacer usted al hacer su elección de una cámara digital, ¿ CCD vs CMOS? Decida si esas minúsculas diferencias son realmente importantes para usted.

Si no, mire los comentarios sobre cámaras digitales y piense en qué características cuentan realmente para usted, basándose en el tipo de fotografía digital que está haciendo.

Fundamentalmente, para la mayoría de los fotógrafos, la elección CCD vs CMOS no importa tanto.

 

 

 

 

 

 

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