CCD और CMOS इमेज सेंसर में क्या अंतर है?

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मैं सीसीडी बनाम सीएमओएस छवि सेंसर के बारे में लेख पढ़ता रहता हूं। इन दोनों प्रकारों में क्या अंतर है? फोटोग्राफी के संदर्भ में ये सेंसर वास्तव में क्या करते हैं?

क्या एक सीसीडी-आधारित कैमरा भविष्य में प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होने जा रहा है? अगर मैं एक खरीदता हूं, तो क्या मैं कुछ वर्षों के लिए इसका उपयोग कर सकता हूं या एक CMOS आधारित सेंसर वाले कैमरे में अपग्रेड करना बेहतर होगा?

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— kadalamittai
स्रोत

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आपने देखा होगा कि इस प्रश्न के लिखे जाने के बाद के वर्षों में, CMOS सेंसर पूरी तरह से बाजार में आ गए हैं। मैंने हमेशा के लिए एक सीसीडी सेंसर नहीं देखा है।

— मार्क रैनसम

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दोनों प्रौद्योगिकियां एक ही उद्देश्य की पूर्ति करती हैं: नमूना और रिकॉर्ड करने के लिए कि प्रत्येक पिक्सेल में कितनी रोशनी होती है। वे बस उस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए अलग तरह से काम करते हैं। सीसीडी पर पिक्सल में कोई सक्रिय सर्किटरी नहीं होती है, बस एक छोटा "कैपेसिटिव बिन" होता है जो निष्क्रिय रूप से एक चार्ज जमा करता है जब तक कि इसे अगले बिन के साथ स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है, और अंततः सेंसर बंद हो जाता है और फिर सर्किटरी द्वारा पढ़ा जाता है। CMOS सेंसर मूल रूप से एक बड़े एकीकृत सर्किट पर एक सेंसर होता है, और इसमें हर पिक्सेल के भीतर ट्रांजिस्टर सहित एक छोटा सक्रिय सर्किट शामिल होता है, इसलिए प्रत्येक पिक्सेल सक्रिय रूप से इसे मापने और चार्ज करने में सक्षम होता है, न कि केवल निष्क्रिय रूप से चार्ज रखने तक। पढ़ने के लिए बंद कर दिया।

दोनों में ताकत और कमजोरियां हैं - कुछ शीर्ष में वीडियो मोड (या लाइव व्यू मोड) शामिल हैं।

खड़ी लकीर

लाइव दृश्य या वीडियो मोड में, सीसीडी सेंसर ऊर्ध्वाधर लकीर का प्रदर्शन करते हैं, जहां फ्रेम में प्रकाश के उज्ज्वल बिंदु, यहां तक कि किनारे पर, फ्रेम के ऊपर से नीचे तक एक ऊर्ध्वाधर उज्ज्वल रेखा बना सकते हैं। यह एक एकल पिक्सेल "ओवरफ्लो" और पूरी पंक्ति में लीक होने के कारण होता है। ध्यान दें कि व्यावसायिक वीडियो कैमरे जो सीसीडी सेंसर का उपयोग करते हैं (और हजारों डॉलर खर्च करते हैं) ने इसे कम से कम करने के लिए सर्किट्री की है। इसके अलावा, जब स्टिल्स यानी लाइव व्यू / वीडियो मोड में उपयोग नहीं किया जाता है, तो सीसीडी एक अलग मोड में काम करते हैं जो वर्टिकल स्ट्रीकिंग के लिए अतिसंवेदनशील नहीं होता है।

सीएमओएस सेंसर बिल्कुल भी स्ट्रीकिंग प्रदर्शित नहीं करते हैं, क्योंकि प्रत्येक पिक्सेल का अपना सर्किटरी अन्य पिक्सल से अलग होता है।
रोलिंग शटर

सीएमओएस सेंसर लाइव दृश्य या वीडियो मोड में या किसी भी समय भौतिक, यांत्रिक शटर का उपयोग नहीं कर रहे हैं। एक बार में पूरे फ़्रेम को कैप्चर करने के बजाय, फ़्रेम की प्रत्येक पंक्ति से एक के बाद एक जानकारी पढ़ी जाती है। यह समय कैमरों के बीच भिन्न होता है, लेकिन एक पूर्ण सेंसर रीडआउट (पूर्ण रिज़ॉल्यूशन पर) के लिए 1 / 30s या 1 / 60s विशिष्ट अवधि होगा। यह रिकॉर्ड किए गए वीडियो में एक जेली जैसा दिखने वाला wobbling प्रभाव पैदा करता है, जब इलेक्ट्रॉनिक शटर (पूरी तरह से चुप संचालन के लिए) का उपयोग करते समय कैमरा हाथ में होता है या बहुत अधिक चलता है, या स्टिल में भी।

CMOS सेंसर विशेष रूप से उच्च फ्रेम दर वीडियो कैप्चर (जैसे 120fps या अधिक) की अनुमति देने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, कम रोलिंग शटर प्रभाव का प्रदर्शन करेंगे। इसके अतिरिक्त, पूर्ण रिज़ॉल्यूशन से कम पर सेंसर चलाना (जैसे 4K के बजाय सेंसर पर 1080p रिकॉर्ड करना) सेंसर को तेजी से रीडआउट मोड में स्विच कर सकता है और इसलिए इसमें कम शटर प्रभाव होता है।

सीसीडी रोलिंग शटर प्रभाव से ग्रस्त नहीं है।
सामान्य रूप में शोर / गुणवत्ता

जबकि सीएमओएस में एक गुणवत्ता व्यापार बंद हुआ करता था, यह अब नगण्य है और यहां तक कि उलटा भी हो सकता है। निश्चित रूप से बड़े सेंसर (DX, 4/3, FF) के लिए सेंसर के डिज़ाइन के कारण केवल व्यक्तिगत अंतर के अलावा कोई व्यावहारिक अंतर नहीं है। सीएमओएस प्रौद्योगिकी तेजी से आगे बढ़ रही है और छवि गुणवत्ता में सुधार हुआ है, विशेष रूप से छोटे सेंसर जैसे कि स्मार्टफोन में उपयोग किए जाने वाले।

बहुत छोटे सेंसर जैसे कॉम्पैक्ट कैमरा और स्मार्टफोन में, CMOS सेंसर की खराब संवेदनशीलता होती थी, जिससे पिक्सल्स उन पर सर्किटरी के आकार के सापेक्ष इतने छोटे हो जाते थे। हालांकि, निर्माण प्रक्रियाओं में सुधार, और "बैक साइड रोशनी" (बीएसआई) नामक एक नई तकनीक ने इसका मुकाबला किया है।

पेशेवर अभी भी कैमरे इन दिनों CMOS सेंसर का उपयोग कर रहे हैं, और आप जिन सीएमओएस सेंसर को पाएंगे, वे कम से कम उनके सीसीडी चचेरे भाई के प्रदर्शन के बराबर हैं। ऐसा होता है कि CMOS तकनीक इस समय तेज़ी से आगे बढ़ रही है और इन दिनों कई बेहतरीन सेंसर CMOS हैं। जब तक वीडियो की शूटिंग नहीं होती है, तब तक कोई कैमरा चुनने का कोई कारण नहीं है कि उसमें सीसीडी या सीएमओएस सेंसर है या नहीं।

— thomasrutter
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रोलिंग शटर प्रभाव अभी भी फोटोग्राफी के साथ-साथ डिजिटल के लिए महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, यह घूमने वाली वस्तुएं बना सकता है (जैसे कि प्रोपेलर) घुमावदार या असंतुष्ट दिखाई देते हैं।

— टोबे स्पाइट

वास्तव में, यह विशेष रूप से कैमरों पर दिखने वाले पूरी तरह से इलेक्ट्रॉनिक शटर विकल्पों के साथ प्रासंगिक है। मैं इसे उत्तर में संपादित करने पर विचार कर रहा हूं।

— थोमसट्रेटर

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सेंसर तकनीक के बारे में चिंता न करें, आपके उपकरण सेट पर निर्णय लेते समय यह शायद सबसे कम महत्वपूर्ण बात है। यह सोचने की तरह होगा कि क्या कोडक या फ़ूजी ब्लैक एंड व्हाइट फिल्म "सर्वश्रेष्ठ" है, कैमरे पर विचार किए बिना आप इसका उपयोग करने जा रहे हैं, लेंस जो आप उपयोग करने जा रहे हैं, या एक फोटोग्राफर के रूप में आपके कौशल।

ग्लास सोचो, सेंसर नहीं।

— jwenting
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सीसीडी में "इलेक्ट्रॉनिक शटर" हो सकते हैं; यांत्रिक शटर बंद होने से पहले वे इलेक्ट्रॉनिक रूप से "बंद" हो सकते हैं।

इस सुविधा के साथ, आप उच्च फ्लैश सिंक गति प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, Nikon D70s और इसके इलेक्ट्रॉनिक रूप से बंद सीसीडी 1 / 500s पर सिंक कर सकते हैं।

CMOS सेंसर आमतौर पर ऐसा नहीं कर सकते, इसलिए वे इस बात तक सीमित हैं कि यांत्रिक शटर कितनी तेजी से बंद हो सकता है। उदाहरण के लिए, Nikon D90 में अधिकतम फ्लैश सिंक स्पीड 1 / 250s है।

— क्रेग वॉकर
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यह उन चीजों में से एक है जिसका मैं अपने 1 डी के साथ लाभ उठाता हूं। जब स्टबर्स के साथ शूटिंग की जाती है, तो एंबियंट लाइट के अतिरिक्त स्टॉप को काटने की क्षमता होने का मतलब भूत होने या न होने के बीच का अंतर हो सकता है।

— ग्रेग

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ऑफ टॉपिक, लेकिन सेंसर को पूरी तरह से रोशन करने के लिए फ्लैश को स्ट्रोब करके हासिल किया गया तेज सिंक नहीं है क्योंकि फ्रेम से कम-से-पूर्ण-आकार के शटर खोलने से गुजरता है?

— स्मिगोल

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@smigol वास्तव में कितनी तेजी से सिंक काम करता है, लेकिन यह फ्लैश से परिवेश प्रकाश अनुपात के बारे में कम कुशल होगा ।

— इमरे

FYI करें, इस उत्तर के लिखे जाने के बाद के वर्षों में, वैश्विक इलेक्ट्रॉनिक शटर के साथ कई CMOS सेंसर ने बाजार में धूम मचाई है, हालांकि वे अभी भी अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं। और इलेक्ट्रॉनिक पहला पर्दा शटर कुछ अधिक सामान्य है।

— dgatwood

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दोनों प्रणालियों में कार्य सिद्धांत समान है।

प्रकाश सिलिकॉन के बारे में 'जिगल' में इलेक्ट्रॉन बनाता है और सिलिकॉन को इस तरह से बनाया जाता है कि जिगलिंग उन इलेक्ट्रॉनों को एक ही दिशा में ले जाए। यह प्रक्रिया वैसी ही है जैसी कि सौर पैनलों में होती है।

जब सेंसर से छवि को 'पढ़ा' जाता है, तो प्रत्येक पिक्सेल में एनालॉग> डिजिटल (AD) कनवर्टर का उपयोग करके मापा जाता है (यह दोनों के बीच कैसे भिन्न होता है) और वे मान प्रकाश स्तर का प्रतिनिधित्व करते हैं जो छवि बनाते हैं।

सीसीडी और सीएमओएस क्या विभाजित करते हैं कि सामग्री और निर्माण भिन्न होते हैं। फोटोग्राफी में अभ्यास में उनका उपयोग कैसे किया जाता है, इस पर प्रभाव पड़ता है। CMOS सेंसर को बस किसी भी चिप फाउंड्री के बारे में बेक किया जा सकता है जहाँ CCD को एक अनुरूप VLSI प्रक्रिया की आवश्यकता होती है जो केवल CCD चिप बना सकती है ।

दोनों प्रणालियों में लक्षण हैं जो उन्हें कुछ ऑन-पेपर लाभ देते हैं। कुछ विशिष्ट कार्यों (उदाहरण के लिए एस्ट्रोफोटोग्राफ़ी) को छोड़कर यह कहना मुश्किल है कि वर्तमान में कोई एक वास्तव में दूसरे से बेहतर है। सीएमओएस सेंसर सस्ता / उत्पादन करने में आसान हैं, चिप बनाने में अन्य अग्रिमों से अधिक आसानी से लाभ उठाते हैं, रीडआउट समानांतर में होने और कम शक्ति का उपयोग करने की अनुमति देते हैं। सीसीडी फोटोसाइट और बेहतर शोर विशेषताओं के लिए उपलब्ध अधिक क्षेत्र को छोड़ देता है लेकिन लाइन-बाय-लाइन को पढ़ना चाहिए जो प्रसंस्करण को धीमा कर देता है। वर्तमान में चिप एडवांस का मतलब है कि आज फोटोग्राफी में सीएमओएस में बढ़त है और फिलहाल यह संभव है।

— जेम्स स्नेल
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सीएमओएस और सीसीडी के बीच अधिक अंतर हैं। CMOS सेंसर बहुत सस्ते हैं तो CCD सेंसर।
यह CMOS सेंसर का उत्पादन करने के लिए बहुत सस्ता है, फिर सीसीडी सेंसर बनाने के लिए अलग-अलग उत्पादन करें।
CMOS सेंसर कम बिजली की खपत करता है तो सीसीडी सेंसर जो आपकी बैटरी लाइफ और ओवरहीटिंग के लिए अच्छा है।
इसके अलावा, आप एकल सीएमओएस चिप में बहुत अधिक कार्यों को एकीकृत कर सकते हैं, जो निर्माताओं को अपने कैमरों में चिप्स की संख्या कम करने में सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, इमेज कैप्चरिंग और प्रोसेसिंग को एक चिप में एकीकृत किया जा सकता है, जिससे लागत कम हो जाती है।

— D4Am
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