CCD - CMOS

Actualmente existen dos tecnologías para la fabricación de sensores destinados a las cámaras digitales: CCD, que fueron los primeros en aparecer en el mercado y los CMOS que son los mas recientes.

Los CMOS están fabricados con materiales semiconductores, concretamente de Metal-Oxido, y los CCD están fabricados principalmente de Sílice como material conductor. Ambos sensores están divididos en filas y columnas, formando una cuadricula. Cada cuadrito formado es un pixel, y a mayor número de cuadritos, mayor número de pixeles y mayor resolución de la imagen.

El CCD convierte finalmente estas cargas en voltajes, entrega una señal analógica a su salida, que debe ser digitalizada y procesada por la circuitería de la cámara. Una forma de entender cómo funcionan es imaginarse el sensor como un arreglo, en dos dimensiones con miles de celdas solares en miniatura, donde cada una de las celdas convierte la luz de una pequeña porción de la imagen (un pixel) en electrones.

En un sensor CCD, la información de cada una de las celdas es enviada a través del chip hacia una de las esquinas del arreglo, y ahí un convertidor análogo a digital traduce el valor de cada una de las celdas.

Al contrario que en los sensores de tecnología CCD, las celdas de la matriz CMOS son totalmente independiente de sus vecinos. La principal diferencia radica en que en estos sensores la digitalización se realiza pixel a pixel, dentro del mismo sensor, por lo que la circuitería accesoria al sensor es mucho más sencilla. En cada celda de una matriz CMOS, encontramos varios transistores, conformando cada uno de los pixeles del sensor, que amplifican y procesan la información recogida.

Los sensores CMOS tienden a ser más económicos que los CCD

Los sensores CMOS tienen un nivel de señal más elevado, esto quiere decir que con poca cantidad de luz no da una señal aceptable, debido a que integra elementos amplificadores en cada celda, diferenciándose del CCD.

CMOS permite una alta amplificación con un bajo consumo, mientras que en el CCD la amplificación al ser externa al sensor, supone un consumo más elevado.

En los primeros modelos el CCD, era mejor al proveer mejor calidad de imagen y color, pero consumía mucha energía y era muy costoso. El CMOS, por lo contrario era mas barato, pero proporcionaba imágenes de menor calidad. Hoy en dia es imposible determinar si una imagen fue captado por un CCD o un CMOS

Tanto CMOS como CCD reaccionan solamente a tres colores (Rojo, Verde y Azul o RGB) cada pixel, es sensible a uno, y solo uno de estos tres colores, gracias a la mezcla de los mismos, se reproducen los demás.

Las cámaras ‘’normales’’ tienen un solo sensor de imagen, ya sea bajo la tecnología CCD o CMOS, en ese único sensor, cada pixel reacciona a un solo color, para formar la imagen. Las cámaras de 3 CCD o 3 CMOS utilizan simultáneamente 3 sensores en donde todo un sensor capta la imagen completa en rojo, otro en verde y otro en azul, asi al final transfieren la información para formar una sola imagen nuevamente con mayor fidelidad de color y calidad de imagen.

Tanto 3CCD y 3CMOS son iguales, con diferentes mecanismos para elaborar la imagen.

Debido a las aberraciones cromáticas creadas por el prisma, no se puede utilizar lentes de cine directamente sobre los 3 sensores, por lo que es necesario utilizar adaptadores de óptica que reducen calidad a los colores y disminuye de manera muy negativa la luminosidad y el nivel de detalle original de la imagen.

 Debido a las aberraciones cromáticas,  a la alta profundidad de campo que genera el prisma en  los 3 ccd, y a la cantidad de información 3 veces mayor, los fabricantes de cámaras de cine digital han optado por utilizar un solo chip, que por lo general es un cmos con filtro bayer. La idea de utilizar un solo chip es para poder hacerlo compatible con los lentes de cine, reducir el tamaño de la información y aumentar el rango dinámico. En conclusión la elección de usar cmos en lugar de ccd es mas por economía y  practicidad.

La configuración de 1CMOS funciona de una forma diferente a la de 3CCD’s. Para poder captar los colores, existe un filtro bayer adelante del sensor. Este filtro esta dividido para que uno de cada 4 pixeles capte la luz roja(R), uno capte la luz azul(b) y dos capten la luz verde(g).

Como la luz verde es la menos sensible de las tres,  el sensor necesita dos de cada 4 píxeles para su captura. La roja es la mas sensible así que solo  necesita un pixel por cada 4. La luz azul tiene una sensibilidad media entre la luz roja y la verde, pero como solo tiene disponible un píxel por cada 4, debe recurrir a la ganancia para poder igualarse a la alta sensibilidad de la luz roja, y al doble de píxeles usados por el verde. Por eso es común que este tipo de sensor bayer  dé bástate ruido azulado. Para disminuir ese ruido se recomienda utilizar este tipo de cámaras solamente en temperatura 5600°K.