1. Arquitectura y conversión de señal:
* ccd:
* obturador global (típicamente): Los CCD generalmente emplean un obturador global. Esto significa que todos los píxeles están expuestos a la luz simultáneamente. La carga acumulada en cada píxel se transfiere a través de todo el sensor a un solo o unos pocos nodos de salida para la conversión analógica a digital (ADC). Piense en ello como una brigada de cubo que pasa agua (carga) hasta el final de la línea.
* Factor de relleno alto: Un mayor porcentaje de la superficie del sensor se dedica a la recolección de la luz, lo que lleva a una mejor sensibilidad de la luz.
* Procesamiento centralizado: El procesamiento de la señal se realiza en gran medida fuera de chip, lo que permite un procesamiento más sofisticado y a menudo de mayor calidad.
* CMOS:
* obturador rodante (típicamente): La mayoría de los sensores CMOS usan un obturador rodante. Esto significa que diferentes partes del sensor están expuestas a la luz en momentos ligeramente diferentes. El sensor escanea la fila por fila, exponiendo y luego leyendo los píxeles secuencialmente.
* Factor de relleno inferior (históricamente, ahora mejorando): Cada píxel contiene transistores para la amplificación y conversión. Esto deja menos espacio para el área sensible a la luz (fotodiodo), reduciendo el factor de relleno en comparación con los diseños CCD más antiguos. Sin embargo, los sensores CMOS modernos han hecho avances significativos para mejorar el factor de relleno utilizando técnicas como microlensas e iluminación del lado trasero.
* Procesamiento integrado: Los sensores CMOS tienen el ADC y otros circuitos de procesamiento de señal integrados directamente en el chip del sensor. Esto permite dispositivos más pequeños de menor potencia.
2. Calidad de imagen:
* ccd:
* Históricamente mejor calidad de imagen: Los CCD fueron inicialmente conocidos por producir imágenes con menor ruido y mejor rango dinámico. Esto se debió a su procesamiento centralizado y transferencia de carga eficiente.
* menos ruido: Los CCD tradicionales tienen menos ruido de patrón fijo porque el procesamiento es externo y más uniforme.
* Efecto de floración: La sobreexposición en un área de la imagen puede hacer que la carga se derrame en píxeles adyacentes, creando un efecto de "floración" (rayas o desenfoque).
* CMOS:
* Calidad de imagen que se acerca/supere los CCD: Los avances en la tecnología CMOS han reducido considerablemente la brecha en la calidad de la imagen. Los sensores modernos de CMOS a menudo pueden coincidir o incluso superar los CCD en términos de rendimiento del ruido, rango dinámico y sensibilidad de poca luz.
* Blooming menos común: Los sensores CMOS son menos susceptibles a la floración porque cada píxel tiene su propia conversión de carga a voltaje.
* Artifactos de obturador: El obturador rodante puede causar distorsión al fotografiar sujetos de movimiento rápido o cuando la cámara en sí se mueve rápidamente. Esto se conoce como el "efecto de gelatina". Sin embargo, los sensores CMOS más avanzados ahora están incorporando diseños de obturadores globales para mitigar este problema.
3. Consumo de energía:
* ccd: Típicamente consumo de energía más alto que CMOS. Esto se debe al proceso de transferencia de carga más complejo.
* CMOS: Un mayor consumo de energía, que es una ventaja significativa para dispositivos con batería como teléfonos inteligentes y cámaras digitales. El procesamiento integrado es más eficiente en energía.
4. Costo:
* ccd: Históricamente más caro de fabricar, especialmente para sensores más grandes.
* CMOS: Generalmente menos costoso de fabricar, lo que ha contribuido a su adopción generalizada. El procesamiento integrado permite una mayor integración y menores costos de fabricación.
5. Velocidad:
* ccd: Velocidades de lectura más lentas en comparación con los CMO modernos.
* CMOS: Velocidades de lectura más rápidas. La arquitectura de procesamiento paralelo de CMOS permite velocidades de cuadro más altas para video y disparos de ráfaga más rápidos en fotografía fija.
Tabla de resumen:
| Característica | CCD | CMOS |
| ------------------- | ----------------------------------------- | --------------------------------------------- |
| Arquitectura | Transferencia de carga centralizada | Procesamiento de señal integrado |
| Tipo de obturación | Global (típicamente) | Rodando (típicamente) / global (cada vez más) |
| Factor de relleno | Históricamente más alto, pero la brecha de cierre | Históricamente más bajo, ahora mejorando |
| Calidad de imagen | Históricamente mejor, ahora comparable/superado en muchos casos | Mejora rápidamente, a menudo coincide/supera CCD |
| ruido | Históricamente más bajo | Mejorar, puede ser muy competitivo |
| potencia | Superior | Inferior |
| Costo | Superior | Inferior |
| velocidad | Lectura más lenta | Lectura más rápida |
| Blooming | Más susceptible | Menos susceptible |
| Artefactos de obturador rodante | No aplicable | Puede ocurrir (con obturador rodante) |
En conclusión:
CMOS se ha convertido en la tecnología dominante en las imágenes digitales modernas debido a su menor costo, menor consumo de energía, velocidades más rápidas y mejorando continuamente la calidad de la imagen. Si bien los CCD fueron una vez la opción preferida para aplicaciones exigentes, los sensores CMOS se han alcanzado en gran medida y, en muchos casos, los superaron en el rendimiento. Si bien aún puede encontrar CCD en algunas aplicaciones científicas o industriales especializadas, CMOS es el tipo de sensor frecuente en la mayoría de las cámaras y dispositivos que encuentra hoy.