Tipo de sensor de cámara.
El principio de funcionamiento del elemento fotosensible:
El dispositivo de carga acoplada (CCD) es un sensor de imagen de un dispositivo de carga acoplada, que está hecho de materiales semiconductores altamente sensibles. Convierte la luz en cargas eléctricas, que se convierten en señales digitales a través de un chip de conversión de analógico a digital. La señal digital comprimida se guarda en la memoria flash o en la tarjeta de disco duro incorporada en la cámara, por lo que los datos se pueden transferir fácilmente a la computadora y la imagen se puede modificar según las necesidades y la imaginación con la ayuda de medios de procesamiento por computadora. . Un CCD consta de muchas células fotosensibles, normalmente medidas en megapíxeles. Cuando la superficie del CCD se ilumina con luz, cada unidad fotosensible refleja la carga en el módulo y las señales generadas por todas las unidades fotosensibles se suman para formar una imagen completa.
En comparación con la película tradicional, el CCD se acerca visualmente al modo de funcionamiento del ojo humano. La retina del ojo humano está compuesta por bastones responsables de la percepción de la intensidad de la luz y conos responsables de la percepción del color, que trabajan juntos para formar la percepción visual. Después de 35 años de desarrollo, se han finalizado la forma general y el modo de funcionamiento del CCD. El CCD se compone principalmente de una rejilla en forma de mosaico, una lente condensadora y una matriz de circuito electrónico en la parte inferior. Entre las empresas actualmente capaces de producir CCD se encuentran Sony, Philips, Kodak, Panasonic, Fujifilm y Sharp, la mayoría de las cuales son fabricantes japoneses.
Semiconductor complementario de óxido metálico CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico), al igual que CCD, es un semiconductor que puede registrar cambios de luz en cámaras digitales. La tecnología de fabricación de CMOS no es diferente de la de los chips de computadora en general. Utiliza principalmente semiconductores hechos de silicio y germanio. De esta manera, los semiconductores con niveles de energía N (cargados) y P (cargados + cargados) se almacenan en estos. dos efectos complementarios La corriente eléctrica resultante puede ser registrada por el chip de procesamiento e interpretada como una imagen. Pero la desventaja del CMOS es que es demasiado propenso al desorden. Esto se debe principalmente a que el diseño inicial hacía que el CMOS se sobrecalentara al procesar imágenes que cambiaban rápidamente porque la corriente cambia con demasiada frecuencia.
La diferencia entre los dos componentes:
Se puede ver en los principios de funcionamiento de los dos elementos fotosensibles que la ventaja del CCD es la buena calidad de imagen. Sin embargo, debido al complejo proceso de fabricación, que sólo unos pocos fabricantes pueden dominar, los costes de fabricación siguen siendo elevados, especialmente los CCD grandes, que son muy caros. Al mismo tiempo, en los últimos años, el CCD ha pasado de 300.000 píxeles a 6 millones, y la mejora de píxeles ha llegado a su límite.
A la misma resolución, CMOS es más barato que CCD, pero la calidad de imagen producida por los dispositivos CMOS es inferior a la de CCD. Hasta ahora, la mayoría de las cámaras digitales de consumo y de alta gama del mercado utilizan CCD como sensor; los sensores CMOS se utilizan como productos de gama baja en algunas cámaras. Si algún fabricante de cámaras produce una cámara que utiliza un sensor CCD, no escatimará esfuerzos para promocionarla como un punto de venta, e incluso la llamará "cámara digital". Durante un tiempo, la presencia o ausencia de un sensor CCD se convirtió en uno de los criterios para juzgar la calidad de las cámaras digitales.
Una ventaja de los sensores de imagen CMOS es que consumen menos energía que los CCD. Para proporcionar una excelente calidad de imagen, el CCD paga un alto consumo de energía. Para que la transmisión de carga sea fluida y reducir el ruido, es necesario mejorar el efecto de transmisión mediante una alta diferencia de voltaje. El sensor de imagen CMOS convierte la carga de cada píxel en voltaje, la amplifica y luego la lee. Puede funcionar con una fuente de alimentación de 3,3 V y consume menos energía que un CCD. Otra ventaja de los sensores de imagen CMOS es el alto grado de integración con circuitos periféricos, lo que permite integrar el ADC y el procesador de señal, reduciendo así considerablemente su tamaño. Por ejemplo, un sensor de imagen CMOS sólo requiere un conjunto de fuentes de alimentación, mientras que un CCD requiere tres o cuatro conjuntos de fuentes de alimentación. Dado que los procesos del ADC y del procesador de señales son diferentes de los del CCD, es difícil reducir el tamaño de los kits de CCD. Pero el principal problema de los sensores de imagen CMOS actuales es la reducción del ruido. Una clave importante es si los sensores de imagen CMOS pueden cambiar el destino de ser suprimidos por CCD durante mucho tiempo en el futuro.
Factores que afectan el elemento fotosensible:
Para las cámaras digitales, existen dos factores principales para la obtención de imágenes del sensor de imagen: uno es el área del sensor y el segundo es la profundidad del color; del elemento fotosensible.
Cuanto mayor sea el área del elemento fotosensible, mayor será la imagen. En las mismas condiciones, se pueden grabar más detalles de la imagen, la interferencia entre píxeles también es pequeña y la calidad de la imagen es mejor. Sin embargo, a medida que las cámaras digitales avanzan hacia la moda y la miniaturización, el área del elemento fotosensible solo puede volverse cada vez más pequeña.
Además del área del elemento fotosensible, hay otro indicador importante, que es la profundidad de color, es decir, el bit de color, es decir, cuántos números binarios se utilizan para registrar el tres colores primarios. Los elementos sensores de las cámaras digitales no profesionales son generalmente de 24 bits y el muestreo de alta gama es de 30 bits, pero la grabación sigue siendo de 24 bits. El dispositivo de imagen de las cámaras digitales profesionales es de al menos 36 bits y se dice que ya existen CCD de 48 bits.
Para un dispositivo de 24 bits, la unidad fotosensible puede registrar hasta 2^8 = 256 niveles de brillo. Cada color primario está representado por un número binario de 8 bits. Puede registrar hasta 256x256x256 colores, lo que equivale aproximadamente a 65.438+06.770.000. . Para un dispositivo de 36 bits, el valor de brillo máximo que la unidad fotosensible puede registrar es 2·12 = 4096. Cada color primario está representado por un número binario de 12 bits, y el número máximo de colores que se pueden grabar es 4096x4096x4096, aproximadamente 6,87 mil millones. Por ejemplo, si el brillo de la parte más brillante del sujeto es 400 veces mayor que el de la parte más oscura y se utiliza una cámara digital con un sensor de 24 bits para disparar, si el sujeto está expuesto en una parte con poca luz, todo Las partes con un brillo superior a 256 quedarán sobreexpuestas y la capa se perderá, lo que provocará reflejos. Si el sujeto está expuesto en las luces, todo lo que esté por debajo de cierto brillo quedará subexpuesto.
Si utiliza una cámara digital profesional que utiliza un elemento fotosensible de 36 bits,