Wszystkie aparaty cyfrowe mają czujnik obrazu, który przechwytuje informacje w celu utworzenia zdjęcia. Istnieją dwa podstawowe typy czujników obrazu - CMOS i CCD - i każdy ma swoje zalety.
Jak działa czujnik obrazu?
Najprostszym sposobem na zrozumienie sensora obrazu jest myślenie o nim jako odpowiedniku fragmentu filmu. Po naciśnięciu przycisku migawki aparatu cyfrowego światło wchodzi do aparatu. Obraz jest odsłonięty na czujnik w taki sam sposób, w jaki byłby odsłonięty na kawałek filmu w 35 mm kamerze.
Czujniki kamer cyfrowych składają się z pikseli, które zbierają fotony (pakiety energii światła), które są zamieniane na ładunek elektryczny przez fotodiodę. Informacje te są następnie konwertowane na wartość cyfrową za pomocą konwertera analogowo-cyfrowego (ADC), dzięki czemu kamera może przetwarzać wartości na obraz końcowy.
Aparaty DSLR i kamery typu point-and-shoot wykorzystują przede wszystkim dwa rodzaje czujników obrazu: CMOS i CCD.
Co to jest czujnik obrazu CCD?
Czujniki Charge Coupled Device konwertują pomiary pikseli sekwencyjnie za pomocą obwodów otaczających czujnik. CCD używają pojedynczego wzmacniacza dla wszystkich pikseli.
CCD są produkowane w odlewniach z użyciem specjalistycznego sprzętu. Ta złożoność znajduje odzwierciedlenie w ich często wyższych kosztach.
Istnieją pewne wyraźne zalety czujnika CCD nad czujnikiem CMOS:
- Mniejszy hałas i zazwyczaj obrazy o wyższej jakości, szczególnie w warunkach słabego oświetlenia
- Większa głębia kolorów, ponieważ zakres dynamiki czujnika jest często dwa razy większy niż w przypadku czujników CMOS
- Wyższa rozdzielczość i światłoczułość
Co to jest czujnik obrazu CMOS?
Komplementarne czujniki półprzewodnikowe z metalicznym tlenkiem przetwarzają pomiary pikseli jednocześnie, wykorzystując obwody na samym czujniku. Czujniki CMOS używają oddzielnych wzmacniaczy dla każdego piksela.
Czujniki CMOS są powszechnie stosowane w lustrzankach DSLR, ponieważ są one szybsze i tańsze niż czujniki CCD. Zarówno firmy Nikon, jak i Canon wykorzystują czujniki CMOS w swoich wysokiej klasy lustrzankach cyfrowych.
Czujnik CMOS ma również swoje zalety:
- Szybsza prędkość przetwarzania, ponieważ aktywne piksele i ADC są na tym samym układzie
- Niższe zużycie energii, aż 100 razy mniej niż CCD
- Zintegrowane funkcje aparatu, takie jak automatyczna ekspozycja, kodowanie kolorów i kompresja obrazu bezpośrednio w układzie
- Zapobiega "rozmazywaniu", gdy obraz jest prześwietlony
- Tańszy proces produkcji
- Jakość znacznie się poprawiła od czasu ich wprowadzenia
Czujniki matrycowe filtra koloru
W górnej części czujnika zamontowana jest matryca filtra koloru, która pozwala uchwycić czerwone, zielone i niebieskie elementy światła padające na czujnik. Dlatego każdy piksel może zmierzyć tylko jeden kolor. Pozostałe dwa kolory są szacowane przez czujnik na podstawie otaczających pikseli.
Chociaż to podejście może nieznacznie wpłynąć na jakość obrazu, trudno jest to zauważyć w dzisiejszych aparatach o wysokiej rozdzielczości. Większość obecnych lustrzanek cyfrowych korzysta z tej technologii.
Czujniki Foveon
Ludzkie oczy są wrażliwe na trzy podstawowe kolory czerwieni, zieleni i niebieskiego, a inne kolory są opracowywane przez kombinację kolorów podstawowych. W fotografii filmowej różne kolory podstawowe eksponują odpowiednią warstwę chemiczną filmu.
Podobnie, czujniki Foveon mają trzy warstwy czujników, z których każda mierzy jeden z kolorów podstawowych. Obraz powstaje poprzez połączenie tych trzech warstw w celu wytworzenia mozaiki kwadratowych płytek. Jest to wciąż całkiem nowa technologia używana w niektórych aparatach Sigma.
