1. Architettura e conversione del segnale:
* CCD:
* Shutter globale (in genere): I CCD di solito impiegano un'otturatore globale. Ciò significa che tutti i pixel sono esposti alla luce contemporaneamente. La carica accumulata in ciascun pixel viene quindi trasferita attraverso l'intero sensore in un singolo o alcuni nodi di uscita per la conversione da analogico a digitale (ADC). Pensala come una brigata del secchio che passa acqua (carica) fino alla fine della linea.
* Fattore di riempimento elevato: Una percentuale maggiore della superficie del sensore è dedicata alla raccolta della luce, portando a una migliore sensibilità alla luce.
* Elaborazione centralizzata: L'elaborazione del segnale è in gran parte eseguita fuori chip, il che consente un'elaborazione di qualità più sofisticata e spesso di qualità.
* CMOS:
* Shutter rotolante (in genere): La maggior parte dei sensori CMOS utilizza un otturatore rotolante. Ciò significa che diverse parti del sensore sono esposte alla luce in momenti leggermente diversi. Il sensore scansiona la riga per riga, esponendo e quindi leggendo i pixel in sequenza.
* Fattore di riempimento più basso (storicamente, ora in miglioramento): Ogni pixel contiene transistor per l'amplificazione e la conversione. Questo lascia meno spazio per l'area sensibile alla luce (fotodiodo), riducendo il fattore di riempimento rispetto ai vecchi progetti CCD. Tuttavia, i moderni sensori CMOS hanno fatto passi da gigante nel miglioramento del fattore di riempimento utilizzando tecniche come microlesi e illuminazione sul retro.
* Elaborazione integrata: I sensori CMOS hanno l'ADC e altri circuiti di elaborazione del segnale integrati direttamente sul chip del sensore stesso. Ciò consente dispositivi più piccoli e inferiore.
2. Qualità dell'immagine:
* CCD:
* qualità dell'immagine storicamente migliore: I CCD erano inizialmente noti per la produzione di immagini con rumore inferiore e una gamma dinamica migliore. Ciò era dovuto alla loro elaborazione centralizzata e al trasferimento di carica efficiente.
* Meno rumore: I CCD tradizionali hanno meno rumore a pattern perché l'elaborazione è esterna e più uniforme.
* Effetto Bloom: La sovraesposizione in un'area dell'immagine può far versare la carica in pixel adiacenti, creando un effetto "fioritura" (striatura o sfocatura).
* CMOS:
* Qualità dell'immagine che si avvicina/supera i CCD: I progressi nella tecnologia CMOS hanno ridotto considerevolmente il divario nella qualità dell'immagine. I moderni sensori CMOS possono spesso abbinare o addirittura superare i CCD in termini di prestazioni del rumore, intervallo dinamico e sensibilità in condizioni di scarsa luminosità.
* Fiorisce meno comune: I sensori CMOS sono meno suscettibili alla fioritura perché ogni pixel ha la sua conversione di carica a tensione.
* artefatti dell'otturatore a rotolamento: L'otturatore a rotolamento può causare distorsioni quando si fotografa soggetti in rapido movimento o quando la fotocamera stessa si muove rapidamente. Questo è noto come "Jello Effect". Tuttavia, i sensori CMOS più avanzati stanno ora incorporando progetti di otturatori globali per mitigare questo problema.
3. Consumo energetico:
* CCD: Consumo energetico in genere più elevato rispetto ai CMO. Ciò è dovuto al processo di trasferimento di carica più complesso.
* CMOS: Un minor consumo energetico, che è un vantaggio significativo per i dispositivi a batteria come gli smartphone e le fotocamere digitali. L'elaborazione integrata è più efficiente dal punto di vista energetico.
4. Costo:
* CCD: Storicamente più costoso da produrre, specialmente per sensori più grandi.
* CMOS: Generalmente meno costoso da produrre, che ha contribuito alla sua diffusa adozione. L'elaborazione integrata consente una maggiore integrazione e minori costi di produzione.
5. Velocità:
* CCD: Velocità di lettura più lente rispetto ai moderni CMO.
* CMOS: Velocità di lettura più veloci. L'architettura di elaborazione parallela di CMOS consente una velocità di fotogrammi più elevate per video e scatti più veloci in fotografia fissa.
Tabella di riepilogo:
| Caratteristica | CCD | CMOS |
| ------------------- | ----------------------------------------- | ------------------------------------------------- |
| Architettura | Trasferimento di carica centralizzata | Elaborazione del segnale integrato |
| Tipo di otturatore | Globale (in genere) | Rolling (tipicamente) / Global (sempre più) |
| Fattore di riempimento | Storicamente più alto, ma di chiusura di gap | Storicamente più basso, ora migliorando |
| Qualità dell'immagine | Storicamente meglio, ora comparabile/superato in molti casi | Migliorare rapidamente, spesso corrisponde/supera CCD |
| rumore | Storicamente più basso | Migliorare, può essere molto competitivo |
| Potenza | Più alto | Inferiore |
| Costo | Più alto | Inferiore |
| velocità | Lettura più lenta | Lettura più veloce |
| Blooming | Più sensibile | Meno sensibile |
| artefatti dell'otturatore rotolante | Non applicabile | Può verificarsi (con otturatore rotolante) |
in conclusione:
CMOS è diventata la tecnologia dominante nella moderna imaging digitale grazie al suo costo inferiore, al minor consumo di energia, alla velocità più rapida e al miglioramento della qualità dell'immagine continuamente. Mentre una volta i CCD erano la scelta preferita per le applicazioni esigenti, i sensori CMOS hanno ampiamente raggiunto e, in molti casi, li hanno superati nelle prestazioni. Mentre potresti ancora trovare CCD in alcune applicazioni scientifiche o industriali specializzate, CMOS è il tipo di sensore prevalente nella maggior parte delle telecamere e dei dispositivi che incontri oggi.