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¿Es mejor una reflex con sensor CCD o CMOS?

tema obsoleto: dado que ha progresado mucho la tecnología, prácticamente la totalidad de las cámaras digitales actuales de una mínima calidad usa sensores CMOS, por su rapidez superior a los CCD (importante ahora que todas graban video), habiéndose solventado los problemas más graves. De ahí que la discusión presente en este artículo ya no se aplique.

Se deja el contenido viejo para quien tenga curiosidad sobre las tecnologías.

Tanto los sensores CCD como los CMOS están fabricados con materiales Semiconductores de Metal-Óxido (MOS) y estructurados en forma de matriz. Acumulan una carga eléctrica en cada celda de la matriz (o pixel) en proporción a la intensidad de la luz que incide sobre ella localmente.

No obstante existen diferencias notables entre ambas tecnologías:

Esquema de un sensor CCD:

CCD

En un sensor CCD (Charge Coupled Device) o Dispositivo de Cargas Acopladas, para recuperar una imagen, se procede a la lectura de estas cargas, mediante desplazamientos sucesivos y de forma secuencial.

El CCD convierte finalmente estas cargas en Voltaje y entrega una señal analógica a su salida, que debe ser digitalizada y procesada por la circuiteria de la cámara.

Esquema de un sensor CMOS:

CMOS

En un sensor CMOS, (Complementary Metal Oxide Semiconductor) los fotones que recibe cada celda son convertidos en carga electrica y en voltaje en la misma celda receptora, de esta manera al contrario que en los CCD, las celdas son totalmente independientes de sus vecinas.

Al contrario que el CCD, el sensor CMOS realiza la digitalización píxel a píxel, ello conlleva que el resultado que entrega a la circuitería de la cámara este ya digitalizado.

Ahora vamos a ver las virtudes y defectos de cada uno:

Responsividad: Se define como el nivel de señal que ofrece el sensor por unidad de energia óptica incidente. Lógicamente nos interesa que el sensor tenga una responsividad elevada, o sea que con poca luz nos de una señal aceptable. En este caso los CMOS son superiores a los CCD, debido a la mayor sencillez de integrar elementos amplificadores en un CMOS. Además por construcción CMOS permite alta amplificación con bajo consumo, mientras que en CCD la amplificación supone un consumo mas elevado.

Rango Dinámico: (RD) Es la razón (división) entre el nivel de saturación de los píxeles y el umbral por debajo del cual no captan señal. En este aspecto CCD supera a CMOS, cuando se escribe esto típicamente el RD de un sensor CCD es del orden del doble que un CMOS.

Ruido: Los CCD aventajan a los CMOS en términos de ruido, dado que por construcción todo el procesado de señal se da fuera del CCD, con lo que se podrá aprovechar de convertidores A/D mas rápidos o mejores procesadores, por su lado los CMOS al realizar la gran mayoría de las funciones dentro del sensor (Amplificación , Conversión A/D, ...) pierden espacio para el fotodiodo en sí, y pagan esto en términos de ruido.

Respuesta Uniforme: Se espera que un píxel -ante el mismo nivel de excitación de luz- no presente cambios apreciables respecto a sus vecinos, en este aspecto la individualidad de cada píxel en CMOS lo hace mas sensible a sufrir fallos, siendo mayor la uniformidad en CCD. No obstante mediante circuitos con realimentación se ha conseguido paliar este problema en los CMOS, siguiendo los CCD con una ligera ventaja.

Velocidad: La velocidad en CMOS es bastante superior a los CCD, debido a que muchas funciones, como la propia conversión analógico-digital son realizadas en el propio sensor, por ahora esta ventaja es ligera pero se espera que aumente con el tiempo.

Enventanado: Es sabido que los CCD funcionan a su máxima resolución en la gran mayoría de dispositivos, en cambio los CMOS dado su carácter individualizado de cada píxel, permiten seleccionar mas fácilmente porciones de la imagen, esto permite mas refresco en modos de video o bien tomar imágenes a menor resolución sin interpolación.

Blooming: Es el conocido fenómeno por el cual un píxel que ha alcanzado la saturación empieza a 'contagiar' a sus vecinos, creando efectos indeseados. Esto se da en CCD, necesitando trucos de construcción cuando se quiere evitar, en cambio por su construcción los CMOS no sufre este defecto.

En resumen CCD obtiene más calidad de imagen a costa de un tamaño mayor y consumo mas elevado.

Por su lado CMOS es superior en integración y bajo consumo a costa de perder calidad de imagen en situaciones de poca luz. (Nota: Si os fijais en todo este tiempo las SLR siguen manteniendo el mismo ruido en ISOS bajos como consecuencia de esto).

Que no lleve a la confusión de pensar que un CCD de una cámara compacta media es superior en calidad de imagen a un CMOS de SLR de alta gama, lógicamente a mismo tamaño de sensor esta diferencia se diluye, CCD obtiene mejores calidades con sensores GRANDES.

Como siempre no hay nada superior de por sí, sino situaciones en las que cada tecnología es mas adecuada.


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