1. Architecture et conversion du signal:
* CCD:
* obturateur global (généralement): Les CCD utilisent généralement un volet mondial. Cela signifie que tous les pixels sont exposés à la lumière simultanément. La charge accumulée dans chaque pixel est ensuite transférée sur l'ensemble du capteur en un seul ou quelques nœuds de sortie pour la conversion analogique-numérique (ADC). Pensez-y comme une brigade de seaux qui passe de l'eau (charge) à la fin de la ligne.
* Facteur de remplissage élevé: Un plus grand pourcentage de la surface du capteur est dédié à la collecte de lumière, conduisant à une meilleure sensibilité à la lumière.
* Traitement centralisé: Le traitement du signal est largement effectué hors puce, ce qui permet un traitement plus sophistiqué et souvent de meilleure qualité.
* CMOS:
* obturateur roulant (généralement): La plupart des capteurs CMOS utilisent un volet roulant. Cela signifie que différentes parties du capteur sont exposées à la lumière à des moments légèrement différents. Le capteur scanne la ligne par ligne, exposant puis lisant les pixels séquentiellement.
* Facteur de remplissage inférieur (historiquement, améliorant maintenant): Chaque pixel contient des transistors pour l'amplification et la conversion. Cela laisse moins de place à la zone sensible à la lumière (photodiode), réduisant le facteur de remplissage par rapport aux anciens conceptions de CCD. Cependant, les capteurs CMOS modernes ont fait des progrès significatifs dans l'amélioration du facteur de remplissage à l'aide de techniques telles que les microléennes et l'éclairage du côté arrière.
* Traitement intégré: Les capteurs CMOS ont l'ADC et d'autres circuits de traitement du signal intégrés directement sur la puce du capteur elle-même. Cela permet des appareils plus petits et inférieurs.
2. Qualité d'image:
* CCD:
* Historiquement meilleure qualité d'image: Les CCD étaient initialement connus pour produire des images avec un bruit plus bas et une meilleure plage dynamique. Cela était dû à leur traitement centralisé et à leur transfert de charge efficace.
* moins de bruit: Les CCD traditionnels ont un bruit moins fixe car le traitement est externe et plus uniforme.
* Effet de floraison: La surexposition dans une zone de l'image peut faire déborder la charge dans les pixels adjacents, créant un effet "floraison" (stade ou flou).
* CMOS:
* Qualité d'image approchant / dépasse les CCD: Les progrès de la technologie CMOS ont considérablement réduit l'écart de la qualité de l'image. Les capteurs CMOS modernes peuvent souvent correspondre ou même dépasser les CCD en termes de performances de bruit, de plage dynamique et de sensibilité à faible lumière.
* Blooming moins commun: Les capteurs CMOS sont moins sensibles à la floraison car chaque pixel a sa propre conversion de charge à tension.
* Artefacts de volet roulant: Le volet roulant peut provoquer une distorsion lors de la photographie de sujets en mouvement rapide ou lorsque l'appareil photo lui-même se déplace rapidement. Ceci est connu comme «l'effet de jello». Cependant, les capteurs CMOS plus avancés incorporent désormais des conceptions d'obturation mondiale pour atténuer ce problème.
3. Consommation d'énergie:
* CCD: Consommation d'énergie généralement plus élevée que les CMOS. Cela est dû au processus de transfert de charge plus complexe.
* CMOS: Une consommation d'énergie plus faible, ce qui est un avantage significatif pour les appareils alimentés par batterie comme les smartphones et les caméras numériques. Le traitement intégré est plus économe en énergie.
4. Coût:
* CCD: Historiquement plus cher à fabriquer, en particulier pour les plus grands capteurs.
* CMOS: Généralement moins coûteux à fabriquer, ce qui a contribué à son adoption généralisée. Le traitement intégré permet une intégration plus élevée et une baisse des coûts de fabrication.
5. Vitesse:
* CCD: Vitesses de lecture plus lentes par rapport aux CMOS modernes.
* CMOS: Vitesses de lecture plus rapides. L'architecture de traitement parallèle de CMOS permet des fréquences d'images plus élevées pour la vidéo et une prise de vue en rafale plus rapide en photographie immobile.
Tableau de résumé:
| Caractéristique | CCD | CMOS |
| ------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| Architecture | Transfert de charge centralisé | Traitement du signal intégré |
| Type d'obturation | Global (généralement) | Rouler (généralement) / global (de plus en plus) |
| Facteur de remplissage | Historiquement plus élevé, mais l'écart de clôture | Historiquement plus bas, améliorant maintenant |
| Qualité d'image | Historiquement meilleur, maintenant comparable / dépassé dans de nombreux cas | Amélioration rapide, correspond souvent / dépasse CCD |
| bruit | Historiquement plus bas | Améliorer, peut être très compétitif |
| Power | Plus haut | Plus bas |
| Coût | Plus haut | Plus bas |
| Speed | Lecture plus lente | Lecture plus rapide |
| Blooming | Plus sensible | Moins sensible |
| Artefacts de volet roulant | Non applicable | Peut se produire (avec un volet roulant) |
En conclusion:
CMOS est devenue la technologie dominante de l'imagerie numérique moderne en raison de sa moindre coût, de sa consommation d'énergie plus faible, de ses vitesses plus rapides et de son amélioration continue de la qualité de l'image. Alors que les CCDS étaient autrefois le choix préféré pour les applications exigeantes, les capteurs CMOS ont largement rattrapé et, dans de nombreux cas, les ont dépassés en performance. Bien que vous puissiez toujours trouver des CCD dans certaines applications scientifiques ou industrielles spécialisées, CMOS est le type de capteur répandu dans la plupart des caméras et appareils que vous rencontrez aujourd'hui.