Koja je vrsta matrice bolja od ccd cmos-a. CMOS i CCD senzori

1. Uvod u senzore slike

Kada se slika snimi lećom video kamere, svjetlost prolazi kroz leću i pada na senzor slike. Senzor slike, ili matrica, sastoji se od mnogih elemenata, također zvanih pikseli, koji registriraju količinu svjetlosti koja pada na njih. Rezultirajuću količinu svjetlosti pikseli pretvaraju u odgovarajuću količinu elektrona. Što više svjetlosti pogodi piksel, to će više elektrona generirati. Elektroni se pretvaraju u napon, a zatim pretvaraju u brojeve prema vrijednostima ADC-a (analogno-digitalni pretvarač, A/D-konverter). Signal, sastavljen od takvih brojeva, obrađuje se elektroničkim sklopovima unutar video kamere.

Trenutačno postoje dvije glavne tehnologije koje se mogu koristiti za stvaranje senzora slike u fotoaparatu, a to su CCD (Charge-Coupled Device, CCD – uređaj s nabojom) i CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS – komplementarni metalni oksid poluvodič) . Njihove karakteristike, prednosti i nedostaci bit će obrađeni u ovom članku. Slika ispod prikazuje CCD (gore) i CMOS (dolje) senzore slike.

filtriranje boja. Kao što je već gore opisano, slikovni senzori registriraju količinu svjetlosti koja pada na njih, od svijetle do tamne, ali bez informacija o boji. Budući da CMOS i CCD senzori slike "ne mogu vidjeti boju", svakom senzoru prethodi filtar za dodjelu tona boje svakom pikselu u senzoru. Dvije glavne metode registracije boja su RGB (crvena-pohlepna-plava, crvena-zelena-plava) i CMYG (cijan-magenta-žuto-zelena, cijan-magenta-žuto-zelena). Crvena, zelena i plava su primarne boje, čije različite kombinacije mogu činiti većinu boja koje percipira ljudsko oko.

Bayerov filtar (ili Bayerov niz), koji se sastoji od izmjeničnih redova crveno-zelenih i plavo-zelenih filtara, najčešći je RGB filtar boja (vidi sliku 2). Bayerov filter sadrži dvostruko veći broj zelenih "ćelija", jer ljudsko oko je osjetljivije na zelenu nego na crvenu ili plavu. To također znači da će s ovim omjerom boja u filteru ljudsko oko vidjeti više detalja nego da su tri boje korištene u jednakim omjerima u filteru.

Drugi način filtriranja (ili registracije) boje je korištenje komplementarnih boja cijan, magenta i žuta. Filtar komplementarne boje obično se kombinira s filterom zelene boje u obliku filtera CMYG boja (CMYG-boja array), kao što je prikazano na slici 2 (desno). CMYG filter u boji obično nudi veći signal piksela jer ima širi spektralni pojas. Međutim, signal se mora pretvoriti u RGB da bi se koristio u konačnoj slici, a to podrazumijeva dodatnu obradu i unosi šum. Posljedica toga je smanjenje omjera signal-šum, zbog čega CMYG sustavi obično nisu tako dobri u prikazivanju boja.

CMYG filter boja obično se koristi u senzorima isprepletene slike, dok se RGB sustavi prvenstveno koriste u progresivnim senzorima slike.

2. CCD tehnologija

U CCD senzoru, svjetlost (naboj) koja pada na piksel senzora prenosi se s čipa kroz jedan izlazni čvor ili kroz samo nekoliko izlaznih čvorova. Naboji se pretvaraju u naponsku razinu, akumuliraju i šalju kao analogni signal. Taj se signal zatim zbraja i pretvara u brojeve pomoću A/D pretvarača izvan senzora (vidi sliku 3).

CCD tehnologija je izumljena posebno za korištenje u video kamerama, a CCD senzori su u upotrebi više od 30 godina. Tradicionalno, CCD senzori imaju niz prednosti u odnosu na CMOS senzore, kao što su bolja osjetljivost na svjetlo i niska razina šuma. V U posljednje vrijeme međutim, razlike su jedva primjetne.

Nedostaci CCD senzora su to što su analogne komponente, zahtijevaju više elektronike "u blizini" senzora, skuplji su za proizvodnju i mogu potrošiti do 100 puta više energije od CMOS senzora. Povećana potrošnja energije također može povećati temperaturu u samoj kameri, što ne utječe samo na kvalitetu slike i povećava cijenu konačnog proizvoda, već i na okoliš.

CCD senzori zahtijevaju i brži prijenos podataka jer svi podaci prolaze kroz samo jedno ili nekoliko izlaznih pojačala. Usporedite slike 4 i 6 koje prikazuju ploče s CCD senzorom i CMOS senzorom.

3. CMOS tehnologija

U ranoj fazi, konvencionalni CMOS čipovi su korišteni za prikaz, ali je kvaliteta slike bila loša zbog niske svjetlosne osjetljivosti CMOS elemenata. Moderni CMOS senzori proizvedeni su korištenjem specijaliziranije tehnologije, što je dovelo do brzog povećanja kvalitete slike i osjetljivosti na svjetlo posljednjih godina.

CMOS čipovi imaju niz prednosti. Za razliku od CCD senzora, CMOS senzori sadrže pojačala i analogno-digitalne pretvarače, što značajno smanjuje cijenu konačnog proizvoda. već sadrži sve potrebne elemente za dobivanje slike. Svaki CMOS piksel sadrži elektroničke pretvarače. U usporedbi s CCD senzorima, CMOS senzori nude više funkcionalnosti i veće mogućnosti integracije. Ostale prednosti uključuju brže očitavanje, manju potrošnju energije, visoku otpornost na buku i manju veličinu sustava.

Međutim, prisutnost elektroničkih sklopova unutar čipa dovodi do rizika od više strukturiranih šuma kao što je banding. Kalibracija CMOS senzora tijekom proizvodnje također je složenija nego kod CCD senzora. Srećom, moderna tehnologija omogućuje proizvodnju samokalibrirajućih CMOS senzora.

U CMOS senzorima je moguće očitati sliku iz pojedinačnih piksela, što vam omogućuje da "prozorite" sliku, t.j. očitajte očitanje ne cijelog senzora, već samo njegovog specifičnog područja. Tako je moguće dobiti veću brzinu kadrova od senzorskog dijela za naknadnu digitalnu PTZ (pan/tilt/zoom, pan/tilt/zoom) obradu. Osim toga, to omogućuje prijenos višestrukih video tokova s ​​jednog CMOS senzora, simulirajući nekoliko "virtualnih kamera"

4. HDTV i megapikselne kamere

Megapikselni senzori i televizija visoke razlučivosti omogućuju digitalnim IP kamerama da daju višu rezoluciju slike od analognih CCTV kamera, tj. daju veću sposobnost razlučivanja detalja i identifikacije ljudi i objekata – ključni čimbenik u videonadzoru. Megapikselna IP kamera ima barem dvostruko veću rezoluciju od analogne CCTV kamere. Megapikselni senzori ključni su za HDTV, megapikselne i multi-megapikselne kamere. I može se koristiti za pružanje iznimno visokih detalja slike i višestrukog video zapisa.

Megapikselni CMOS senzori su dostupniji i puno jeftiniji od megapikselnih CCD senzora, iako postoje i prilično skupi CMOS senzori.

Teško je proizvesti brzi megapikselni CCD senzor, što je naravno nedostatak, te je stoga teško proizvesti multi-megapikselnu kameru pomoću CCD tehnologije.

Većina senzora u megapikselnim kamerama općenito je slične veličine slike VGA senzorima, s razlučivosti od 640x480 piksela. Međutim, megapikselni senzor sadrži više piksela od VGA senzora, tako da je veličina svakog piksela u megapikselnom senzoru manja od veličine piksela u VGA senzoru. Posljedica toga je niža svjetlosna osjetljivost svakog piksela u megapikselnom senzoru.

Na ovaj ili onaj način, napredak ne miruje. Dolazi do brzog razvoja megapikselnih senzora, a njihova svjetlosna osjetljivost se stalno povećava.

5. Glavne razlike

CMOS senzori sadrže pojačala, A/D pretvarače i često dodatne čipove za obradu, dok se u CCD senzorskoj kameri većina funkcija obrade signala obavlja izvan senzora. CMOS senzori troše manje energije od CCD senzora, što znači da se temperatura unutar kamere može održavati nižom. Povišena temperatura CCD senzora može povećati smetnje. S druge strane, CMOS senzori mogu patiti od strukturiranih šuma (crte, itd.).

CMOS senzori podržavaju "prozor" slike i višestruki video, što nije moguće s CCD senzorima. CCD senzori obično imaju jedan A/D pretvarač, dok u CMOS senzorima svaki piksel ima jedan. Brže očitavanje u CMOS senzorima omogućuje njihovu upotrebu u proizvodnji kamera s više megapiksela.

Suvremeni tehnološki napredak zamagljuje razliku u svjetlosnoj osjetljivosti između CCD i CMOS senzora.

6. Zaključak

CCD i CMOS senzori imaju različite prednosti i nedostatke, ali tehnologija se brzo razvija i situacija se stalno mijenja. Pitanje hoće li odabrati kameru s CCD senzorom ili CMOS senzorom postaje nebitno. Ovaj izbor ovisi samo o zahtjevima naručitelja prema kvaliteti slike sustava video nadzora.

CCD i CMOS senzori su posljednjih nekoliko godina u stanju stalne konkurencije. U ovom članku pokušat ćemo razmotriti prednosti i nedostatke ovih tehnologija. CCD matrica (skraćeno od “charge-coupled device”) ili CCD matrica (skraćeno od engleskog CCD, “Charge-Coupled Device”) je specijalizirani analogni integrirani krug koji se sastoji od fotodioda osjetljivih na svjetlost, izrađenih na bazi silicija, koristeći CCD tehnologija - uređaji s nabojom. U CCD senzoru, svjetlost (naboj) koja pada na piksel senzora prenosi se s čipa kroz jedan izlazni čvor ili kroz samo nekoliko izlaznih čvorova. Naboji se pretvaraju u naponsku razinu, akumuliraju i šalju kao analogni signal. Ovaj signal se zatim zbraja i pretvara u brojeve pomoću A/D pretvarača izvan senzora. CMOS (komplementarna logika na tranzistorima metal-oksid-poluvodič; CMOS; engleski CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) je tehnologija za izgradnju elektroničkih sklopova. U ranoj fazi, konvencionalni CMOS čipovi su korišteni za prikaz, ali je kvaliteta slike bila loša zbog niske svjetlosne osjetljivosti CMOS elemenata. Moderni CMOS senzori proizvedeni su korištenjem specijaliziranije tehnologije, što je dovelo do brzog povećanja kvalitete slike i osjetljivosti na svjetlo posljednjih godina. CMOS čipovi imaju niz prednosti. Za razliku od CCD senzora, CMOS senzori sadrže pojačala i analogno-digitalne pretvarače, što značajno smanjuje cijenu konačnog proizvoda. već sadrži sve potrebne elemente za dobivanje slike. Svaki CMOS piksel sadrži elektroničke pretvarače. CMOS senzori imaju više funkcionalnosti i više mogućnosti integracije. Jedan od glavnih problema pri korištenju CMOS senzora u kamkorderima bila je kvaliteta slike. CCD matrice su osigurane i sada pružaju nižu razinu buke. Kao rezultat toga, CMOS čipovi su radili izuzetno loše pri slabom osvjetljenju u usporedbi s CCD čipovima. A budući da je slabo osvjetljenje jedan od glavnih izazova u snimanju videa, to je bila velika prepreka korištenju CMOS senzora. Međutim, proizvodno iskustvo akumulirano tijekom godina razvoja CMOS-a omogućilo je svakoj novoj generaciji ovih senzora da značajno smanji fiksni i nasumični šum koji utječe na kvalitetu slike. Još jedna slaba točka CMOS-a je izobličenje koje nastaje prilikom snimanja dinamičke slike zbog slabe osjetljivosti senzora. Slike vozila mogu sadržavati vrlo svijetle elemente kao što su prednja svjetla, sunce, kao i vrlo tamna područja, poput registarskih tablica. Iz tog razloga obrada scena s velikim razlikama u kontrastu zahtijeva širok dinamički raspon. CCD senzor ima dobar dinamički raspon, ali CMOS-ov pristup pojedinačnim pikselima pruža mnogo više prostora za bolji dinamički raspon. Također, kada koristite CCD-matrice, svijetle točke scene mogu stvoriti okomite crte na slici i ometati prepoznavanje registarskih pločica zbog blijeđenja i razmazivanja. Unatoč činjenici da CCD senzori imaju veću karakteristiku osjetljivosti, glavni čimbenik koji ograničava njihovu upotrebu je niska stopa očitanja punjenja i, kao rezultat, nemogućnost pružanja visoke stope formiranja slike. Što je veća razlučivost matrice, to je manja brzina formiranja slike. Zauzvrat, CMOS tehnologija, koja kombinira fotoosjetljivi element i procesorski čip, omogućuje postizanje visoke brzine kadrova čak i za senzore od 3 megapiksela. Međutim, upotreba megapikselnih CMOS senzora za IP kamere za video nadzor zahtijeva učinkovitu kompresiju toka podataka. Najčešći algoritmi IP CCTV kompresije trenutno su M-JPEG, MPEG4 i H.264. Prvi se često implementira izravno na CMOS senzor od strane samog proizvođača matrice. MPEG4 i H.264 algoritmi su učinkovitiji, ali zahtijevaju snažan procesor. Za formiranje streama u stvarnom vremenu s razlučivosti većom od 2 megapiksela, CMOS IP kamere koriste koprocesore koji pružaju dodatne izračune. Trenutno su sve popularnije IP kamere bazirane na CMOS senzorima, prvenstveno zahvaljujući podršci tehnologije od strane lidera IP video nadzora. Istodobno, njihova je cijena veća od sličnih kamera temeljenih na CCD-u. I to unatoč činjenici da CMOS tehnologija, koja kombinira analogne i digitalne dijelove uređaja, omogućuje stvaranje jeftinijih kamera. Situacija je takva da je danas cijena IP kamere određena njezinim mogućnostima i karakteristikama. Ono što je bitno nije vrsta matrice, već softver koji implementira procesor kamere.

Prednosti CCD matrica: Niska razina šuma, visok faktor popunjavanja piksela (oko 100%), visoka učinkovitost (omjer broja registriranih fotona i njihovog ukupnog broja koji je pao na fotoosjetljivo područje matrice, za CCD - 95 %), veliki dinamički raspon (osjetljivost), dobra osjetljivost u IR rasponu.

Nedostaci CCD matrica: Kompliciran princip očitanja signala, a time i tehnologija, velika potrošnja energije (do 2-5W), skuplja izrada.

Prednosti CMOS matrica: Visoke performanse (do 500 fps), niska potrošnja energije (gotovo 100 puta u odnosu na CCD), jeftinija i lakša za proizvodnju, obećavajuća tehnologija (u principu ne košta ništa za implementaciju svih potrebnih dodatnih sklopova na isti čip : analogno-digitalni pretvarači, procesor, memorija, čime se dobiva kompletna digitalna kamera na jednom čipu).

Nedostaci CMOS matrica: Nizak faktor popunjavanja piksela, što smanjuje osjetljivost (efektivna površina piksela je ~ 75%, ostatak zauzimaju tranzistori), visoka razina buke (uzrokuju ga tzv. temp struje - čak i u odsutnosti osvjetljenja, kroz fotodiodu teče prilično značajna struja), borba protiv koje komplicira i povećava cijenu tehnologije, nizak dinamički raspon.

Kao i svaka tehnologija, CMOS i CCD tehnologije imaju prednosti i nedostatke, koje smo pokušali razmotriti u ovom članku. Prilikom odabira kamera potrebno je uzeti u obzir sve prednosti i nedostatke ovih tehnologija, obraćajući pažnju na parametre kao što su osjetljivost na svjetlost, širok dinamički raspon, potrošnja energije, razina buke, cijena kamere.

U to vrijeme postalo je očito da CCD daje najbolje performanse pri snimanju dinamičnih i malih objekata, pa je predloženo da se koristi za izgradnju sustava koji zahtijevaju visoku kvalitetu slike: digitalne kamere i video kamere, medicinska oprema itd. Dodijeljen je CMOS niša za uređaje za koje je konačni trošak kritičan - jeftine kamere, kućanska i uredska oprema i igračke.

Proizvodno iskustvo akumulirano tijekom godina razvoja CMOS-a omogućilo je sa svakom novom generacijom ovih senzora da se značajno smanji fiksni i nasumični šum koji utječe na kvalitetu slike. Još jedna slaba točka CMOS-a je izobličenje koje nastaje prilikom snimanja dinamičke slike zbog slabe osjetljivosti senzora. U modernim uređajima one se mogu izbjeći, a snimanje slike bez posebnih artefakata moguće je brzinom od 15--30 sličica u sekundi, a već su CMOS senzori od 0,3 megapiksela zapravo pošteđeni ovog problema.

Međutim, pobjeda u konkurenciji tehnologija, najvjerojatnije, leži u ravnini smanjenja površine piksela. Da bi bili uspješni na tržištu od 1 megapiksela 1/4 inča, površina piksela ne smije biti veća od 3 µm2. Uz sve napore proizvođača CMOS-a, oni još ne mogu zadovoljiti takve zahtjeve, stoga će, prema stručnjacima, barem u bliskoj budućnosti, CCD će dominirati ovom nišom.

Mnogi veliki proizvođači komponenti proizvode i CMOS senzore i CCD senzore. Na primjer, Sharp, najveći svjetski dobavljač modula za snimanje slike (i CCD i CMOS), 2003. smatra da je vrhunac CCD tehnologije.

Prednosti CCD matrica uključuju:

1. Niska razina buke.

2. Visok faktor popunjavanja piksela (oko 100%).

3. Visoka učinkovitost (omjer broja registriranih fotona i njihovog ukupnog broja koji su pogodili svjetlosno osjetljivo područje matrice za CCD je 95%).

4. Visoki dinamički raspon (osjetljivost).

Nedostaci CCD matrica uključuju:

1. Složeni princip očitanja signala, a time i tehnologija.

2. Visoka razina potrošnje energije (do 2-5W).

3. Skuplji za proizvodnju.

Prednosti CMOS matrica:

1. Visoke performanse (do 500 fps).

2. Mala potrošnja energije (gotovo 100 puta u usporedbi s CCD).

3. Jeftiniji i lakši za proizvodnju.

4. Izgledi tehnologije (na istom čipu, u principu, ništa ne košta implementacija svih potrebnih dodatnih sklopova: analogno-digitalnih pretvarača, procesora, memorije, čime se dobiva potpuna digitalna kamera na jednom čipu. Stvaranje takvog uređaja, inače, od 2002. zajednički upravljaju Samsung Electronics i Mitsubishi Electric).

Nedostaci CMOS matrica su

1. Nizak faktor popunjavanja piksela, što smanjuje osjetljivost (efektivna površina piksela ~ 75%, ostatak zauzimaju tranzistori).

2. Visoka razina buke (to je zbog tzv. temp struja - čak i u nedostatku osvjetljenja, prilično značajna struja teče kroz fotodiodu), borba protiv koje komplicira i povećava cijenu tehnologije.

3. Nizak dinamički raspon.

Opće informacije o fotoaparatima sa SONY matricom

Sony Corporation je prva primijenila u CCTV video nadzornoj kameri (camcorder) princip digitalizacije CCD signala (CCD) matrice s njegovom naknadnom digitalnom obradom pomoću procesora - DSP (Digitalni signalni procesor - digitalni signalni procesor). Dogodilo se to 1997. s izlaskom prve DSP serije SS. Zahvaljujući visokoj kvaliteti i pouzdanosti, kamere temeljene na njemu stekle su popularnost u cijelom svijetu, a novi princip obrade slike u boji s godinama je postao standard za izgradnju nadzornih kamera. Srce ovakvih nadzornih kamera je CCD (eng. CCD) matrica formata 760H s brojem efektivnih piksela 752x582 horizontalno i okomito. Ovaj matrični format se već dugo koristi u kamerama visoke rezolucije, uključujući kamere od 480 TVL, 500 TVL, 520 TVL i 540 TVL. Kako je onda na klasičnoj matrici dobivena veća horizontalna rezolucija od 600 TVL? Odgovor je jednostavan - kao i sva dosadašnja povećanja rezolucije s 480 TVL na 540TVL, provedena su korištenjem učinkovitijeg procesora video signala - ISP (Image Signal Processor). U kamerama s rezolucijom od 600 TVL koristi se video procesor IV generacije koji se odlikuje povećanom dubinom bita digitalizacije video signala preuzetom iz CCD matrice u boji, proširenim frekvencijskim odzivom puteva obrade videa i sposobnošću generiranja CSVB-a. ili S-Video izlazni signali pomoću digitalno-analognih pretvarača (DAC) ugrađenih u procesor. Kao i svi prethodni procesori, novi ISP obavlja obradu slike u digitalnom kodu i implementira niz funkcija koje su već tradicionalne za CCTV kamere, a to su:

• DN (dan-noć) - "dan-noć"- formiranje crno-bijele slike pri slabom svjetlu s mogućnošću podešavanja pragova i kašnjenja prijelaza između crno-bijelog i načina rada u boji
• AE (Automatska ekspozicija) - elektronički zatvarač omogućuje vam održavanje stalne svjetline slike bez obzira na osvjetljenje promatrane scene
• AGC (Automatic Gain Control) - automatska kontrola pojačanja u noćnom načinu rada osigurava stvaranje svijetle i prepoznatljive slike pri slabom osvjetljenju i noću
• BLC (Back Light Compensation) - kompenzacija pozadinskog osvjetljenja s mogućnošću podešavanja do 4 zone, s postavljanjem razine svjetline u svakoj od njih u odnosu na ukupnu razinu svjetline slike (za kamere s OSD-om), što omogućuje, na primjer, kompenzaciju za pretjeranu svjetlinu prozora u odnosu na opću pozadinu prostorije prilagođavajući kontrast i jasnoću slike

Širok raspon parametara za obradu videa omogućuje vam da prilagodite kameru i dobijete savršenu sliku u svim uvjetima njezina rada: u tamnim i svijetlim sobama, na otvorenom i u zatvorenom, pri radu s pozadinskim osvjetljenjem i u scenama sa širokim rasponom svjetline, kao npr. kao i u potpunom mraku kada se koristi infracrveno (IR) osvjetljenje.

Do danas, SONY Corporation proizvodi sljedeći niz CCD matrica za analogne sigurnosne kamere u boji dizajnirane za rad u standardu PAL.

SONY CCD-ovi u boji:

Senzor je glavni strukturni element kamere i jedan od ključnih parametara koje korisnik uzima u obzir pri odabiru kamere. Matrice modernih digitalnih fotoaparata mogu se klasificirati prema nekoliko predznaka, no glavna i najčešća je podjela matrica prema metoda očitavanja naboja, na: matrice CCD vrsta i CMOS matrice. U ovom članku razmotrit ćemo principe rada, kao i prednosti i nedostatke ove dvije vrste matrica, budući da se naširoko koriste u modernoj foto i video opremi.

CCD matrica

Matrica CCD također zove CCD(Uređaji spojeni na punjenje). CCD matrica je pravokutna ploča od elemenata osjetljivih na svjetlost (fotodiode) smještena na silicijskom poluvodičkom kristalu. Princip njegova rada temelji se na kretanju redak po red naboja koji su se nakupili u prazninama koje su formirali fotoni u atomima silicija. Odnosno, prilikom sudara s fotodiodom, foton svjetlosti se apsorbira i oslobađa se elektron (nastaje unutarnji fotoelektrični efekt). Kao rezultat toga, formira se naboj, koji se nekako mora pohraniti za daljnju obradu. U tu svrhu u silicijsku podlogu matrice ugrađen je poluvodič iznad kojeg se nalazi prozirna elektroda od polikristalnog silicija. I kao rezultat primjene električnog potencijala na ovu elektrodu u osiromašenoj zoni ispod poluvodiča, formira se takozvana potencijalna bušotina u kojoj se pohranjuje naboj primljen od fotona. Prilikom očitavanja električnog naboja iz matrice, naboji (pohranjeni u potencijalnim jažicima) se prenose duž prijenosnih elektroda do ruba matrice (registar serijskog pomaka) i prema pojačalu, koje pojačava signal i prenosi ga na analogno- u-digitalni pretvarač (ADC), odakle se pretvoreni signal šalje procesoru koji obrađuje signal i sprema dobivenu sliku na memorijsku karticu .

Za proizvodnju CCD matrica koriste se polisilikonske fotodiode. Takve su matrice male veličine i omogućuju vam da dobijete prilično kvalitetne fotografije pri snimanju s normalnim osvjetljenjem.

Prednosti CCD-a:

1. Dizajn matrice osigurava veliku gustoću fotoćelija (piksela) na podlozi;
2. Visoka učinkovitost (omjer registriranih fotona prema njihovom ukupnom broju je oko 95%);
3. Visoka osjetljivost;
4. Dobra reprodukcija boja (pod dovoljnom rasvjetom).

Nedostaci CCD matrica:

1. Visok šum pri visokom ISO (pri niskom ISO, razina buke je umjerena);
2. Mala brzina u usporedbi s CMOS matricama;
3. Velika potrošnja energije;
4. Složenija tehnologija očitavanja signala, budući da je potrebno mnogo upravljačkih mikro krugova;
5. Proizvodnja je skuplja od CMOS matrica.

CMOS matrica

Matrica CMOS, ili CMOS senzor(Complementary Metal Oxide Semiconductors) koristi senzore aktivne točke. Za razliku od CCD-a, CMOS senzori sadrže zasebni tranzistor u svakom fotoosjetljivom elementu (pikselu), što rezultira konverzijom naboja koja se izvodi izravno u pikselu. Rezultirajući naboj može se očitati iz svakog piksela pojedinačno, tako da nema potrebe za prijenosom naboja (kao što je slučaj s CCD-ovima). CMOS pikseli su integrirani izravno s analogno-digitalnim pretvaračem ili čak s procesorom. Kao rezultat ove racionalne tehnologije dolazi do uštede energije zbog smanjenja lanaca djelovanja u odnosu na CCD matrice, kao i smanjenja cijene uređaja zbog jednostavnijeg dizajna.

Kratki princip rada CMOS senzora: 1) Prije snimanja, signal resetiranja se primjenjuje na tranzistor resetiranja. 2) Tijekom ekspozicije, svjetlost prodire kroz leću i filter do fotodiode, a kao rezultat fotosinteze dolazi do nakupljanja naboja u potencijalnoj bušotini. 3) Očitava se vrijednost primljenog napona. 4) Obrada podataka i spremanje slike.

Prednosti CMOS senzora:

1. Niska potrošnja energije (osobito u stanju pripravnosti);
2. Visoke performanse;
3. Zahtijeva manje proizvodnih troškova, zbog sličnosti tehnologije s proizvodnjom mikro krugova;
4. Jedinstvo tehnologije s ostalim digitalnim elementima, što vam omogućuje kombiniranje analognih, digitalnih i procesnih dijelova na jednom kristalu (odnosno, osim hvatanja svjetlosti u pikselu, možete pretvoriti, obraditi i očistiti signal od šuma).
5. Mogućnost nasumičnog pristupa svakom pikselu ili skupini piksela, što može smanjiti veličinu snimljene slike i povećati brzinu čitanja.

Nedostaci CMOS matrica:

1. Fotodioda zauzima malu površinu piksela, što rezultira niskom svjetlosnom osjetljivošću matrice, ali u modernim CMOS matricama ovaj minus je praktički eliminiran;
2. Prisutnost toplinskog šuma od grijanja tranzistora unutar piksela tijekom procesa čitanja.
3. Relativno velikih dimenzija, fluoroopremu s ovom vrstom matrica karakterizira velika težina i dimenzije.

Osim navedenih tipova, postoje i troslojne matrice, od kojih je svaki sloj CCD. Razlika je u tome što stanice mogu istovremeno percipirati tri boje, koje nastaju dikroičnim prizmama kada ih udari snop svjetlosti. Zatim se svaki snop usmjerava na zasebnu matricu. Kao rezultat, na fotoćeliji se odjednom određuje svjetlina plave, crvene i zelene boje. Troslojne matrice koriste se u videokamerama visoke razine, koje imaju posebnu oznaku - 3CCD.

Sumirajući, želio bih napomenuti da se razvojem tehnologija za proizvodnju CCD i CMOS matrica mijenjaju i njihove karakteristike, pa je sve teže reći koja je od matrica definitivno bolja, ali u isto vrijeme , CMOS matrice postale su sve popularnije u proizvodnji SLR fotoaparata. Na temelju karakterističnih značajki različitih vrsta matrica može se dobiti jasna ideja zašto je profesionalna fotografska oprema koja omogućuje kvalitetno snimanje prilično glomazna i teška. Ovu informaciju treba imati na umu pri odabiru kamere – odnosno uzeti u obzir fizičke dimenzije matrice, a ne broj piksela.