Poradnik fotografii>Budowa aparatu cyfrowego>MATRYCE >Podsumowanie I

Porównanie matryc CCD i CMOS

Podstawowym elementem cyfrowego aparatu fotograficznego, rejestrującym obraz, jest matryca światłoczuła, która zastąpiła film używany w aparatach analogowych. Istnieją DWA typy matryc ale idea ich działania jest taka sama dla obu typów

zamiana światła na ładunki elektryczne, przy czym ilość ładunków jest wprost proporcjonalna do natężenia i czasu padania światła na matrycę.

Matryce CCD i CMOS

Wspomniane dwa typy matryc to

Matryca CCD - Charge-Coupled Device. Objasnienie tego terminu nic nam nie da, więc pozostajemy przy powszecnie używanym skrócie CCD.
Matryca CMOS - Complematary Metal-Oxide Semiconductor. Wyjaśnienie tej nazwy wymaga głębokiej wiedzy w dziedzinie elektroniki, więc też darujemy je sobie.

Matryce, niezależnie od typu, są czułe jedynie na ilość padającego światła, nie są czułe na kolory. Sama matryca, bez dodatkowych elementów, jest "czarno-biała", tak jak film czarno-biały. Uzyskanie zdjęcia kolorowego wymaga wielu dodatków do matrycy i odpowiedniego oprogramowania w aparacie.

Matryce CCD jak i CMOS doczekały się dwóch rodzajów modyfikacji.

Jedna z modyfikacji prowadzi do zwiększenia czułości matrycy.
Druga do poprawienia jakości odtwarzania kolorów.

Zasada zamiany światła na ładunek elektryczny w obu typach matryc jest taka sama. Różnia się te matryce metodą odczytywania tego ładunku i jego zamianą na liczbę, która reperezentuje natężenie światła. Zagadnienia te są opisane szczegółowo w rozdziale Fotoporadnika MATRYCE dlatego tu skupimy się na porownaniu ich własności z punktu widzenia fotografa.

Który typ matryc jest lepszy?

Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi. To tak, jak z pytaniem, który slinik samochodowy jest lepszy - diesel, czy benzynowy. Oba mają zalety i wady i oba, w miarę ich rozwoju, stają się coraz doskonalsze a różnice między nimi, istniejące 30 lat temu zanikają. Postaramy się jedank zrobić jakieś porównanie matryc CCD i CMOS oraz porównać modyfikacje tych matryc w obrębie jednego typu. Wyliczymy podstawowe modyfikacje.
Fotografa nie tyle interesują własności samch matryc, co parametry aparatów fotograficznych z tymi matrycami i na tym skupiny nasze prównania.

Matryca CCD
1. Klasyczna
2. CCD EXR
Matryca CMOS
1. Klasyczna
2. CMOS Exmor

Matryce CCD i CMOS, nazwane tu klasycznymi, są opisane w rozdziale Matryca CCD a CMOS. Tam też są wyliczone istotne różnice między nimi. Przypomnijmy najważniejsze z nich.

Matryce CCD są czulsze od matryc CMOS, przy złożeniu tej samej liczbie pikseli na centymetr kwadratowy, czyli gdy mają pojedyncze piksele takiej samej wielkości.
A więc aparaty z matrycami CCD będą lepiej nadawać się do zdjęć przy słabym świetle.
Matryce CCD są wolniejsze (dłużej trwa jej odczyt) od matryc CMOS.
Dlatego aparaty z matrycami CMOS mogą robić więcej zdjęć w ciągu sekundy w trybie zdjęć seryjnych.

Matryce CCD EXR wprowadzone przez firmę Fujifilm to matryce typu CCD ale w miejsce pojedynczego piksela w klasycznej matrych CCD są umieszczoni dwa piksele o różnej wielkości. Dość skomplikowany program odczytujący te piksele pozwala na rejestracje zdjęć o dużej dynamice jasności. Innymi słowy, możemy względnie prawidłowo zarejestrować kadr, w którym mamay bardzo jasne i bardzo ciemne obszary. Przykładowe zdjęcia prezentowane przez producenta aparatów z matrycami CCD EXR są zdecydowanie ładniejsze niż z aparatów z "klasyczną"matrycą CCD ale .... Wiadomo jak to jest z reklamą. Trudno więc twierdzić z całą stanowczością, że matryce CCD EXR są zdecydowanie lepsze od zwykłych CCD.
Pewnym mankamentem aparatów z matrycą CCD EXR jest to, że przetwarzanie ładunków w niej zgromadzonych na obraz wykonywane jest wg zupełnie innych algorytmów (przepisów) niż w aparatach z matrycami "klasycznymi". Dlatego aparaty z matrycami CCD EXR nie mają możliwości zapisywania pliko RAW", gdyż nie ma zewnętrznych programów do ich obróbki. A naprawdę zaawansowany fotoamator zapisuje swe zdjęcia w plikach RAW, gdyż daje mu to ogromne możliwości ich obróbki w komputerze.

Matryce CMOS Exmor są bardzo istotną modyfikacją "zwykłych" CMOS. Przypomimy. Pisksel "zwykłej" matrycy CMOS ma na swej powierzchni naniesione elementy elektroniki odzytujące ładunek i zamieniające go na napięcie. Tym samym część jego powierzchni jest zasłonięta przed padającym światłem a to oznacza mniejszą czułość. W matrycy CMOS Exmor elementy elektroniki są naniesione na spodzie piksela a więc nie zasłaniają padającego swiatła. W ten sposób matryca CMOS Exmor może mieć czułość równą matrycy CCD przy zachowaniu wszelkich zalet matryc CMOS.

Aparaty fotograficzne z matrycą CMOS Exmor mają wysoką czułość i dużą szybkość wykonywania zdjęć seryjnych. Mogą też rejestrować filmiki z bardzo dużą liczbą klatek w ciągu sekundy.

Matryce CMOS z elementami elektroniki naniesionym na spodzie zwane są też jako CMOS BSI (Backside illumination), czyli oswietlanymi od dołu. Nowa generacja matryc CMOS ma już czułość porównywalną z matrycami CCD przy zachowaniu szybkości i innych parametrów matryc CMOS.

Należy jednak pamiętać, że o jakości zdjęć decyduje nie typ matrycy a gęstość piksel na niej umieszczonych. I daltego aparaty z matrycami o dużych rozmiarach pozwalają na wykonanie zdjęć wyższej jakości. Wiąże się to również z faktem, że aparaty o większej matrycy, głównie lustrzanki, mają lepszej jakości obiektywy oraz bardziej zaawansowane oprogramowania wewnętrzne, przetwarzające ładunek zgromadzony w wyniku naświetlenia matrycy na obraz, który oglądamy na monitorze aparatu a następnie na ekranie komputera, no i na odbitce zrobionej w Fotolabie.

Używasz Facebooku'a? Kliknij "lubię to", będziesz dostawał informacje o nowościach na naszym serwisie.