• Dejte o sobě vědět
    Nabízíte foto, video nebo tiskové služby? Oslovte více zákazníků prostřednictvím Fotofokus katalogu zdarma.

    Stačí vyplnit formulář zde.

Digitální snímače: typy a způsoby využití

Rozdělení snímačů pro DF je tématem komplikovaným a obsáhlým. Vedle snímačů různých velikostí a poměrů stran, jsou zde i různé typy snímačů, navržených a pracujících odlišnými způsoby. Výsledek je ale pro všechny typy snímačů stejný – digitální fotografie.

V současných digitálních fotoaparátech se používají převážně 2 typy snímačů – CMOS a CCD. Oba pracují na stejném princip – obsahují obrovské množství jednotlivých obrazových bodů (pixelů) z nichž každý „sbírá“ jednotlivé světelné částice (fotony), které na něj dopadají. Rozdíl mezí jednotlivými typy snímačů je tak spíše v odlišných technologických postupech (při výrobě) a v různých metodách sbírání informací v jednotlivých obrazových bodech (pixelech). Pojďme se tedy nyní zaměřit na snímače z pohledu ryze technologického (nebo technického, chcete-li).

Snímače typu CCD

CCD (Charged Coupled Device) spatřil světlo světa již v roce 1969 a je založen na principu fotoefektu – neboli převodu analogového signálu z buňky skrze další buňky a to beze ztráty kvality signálu (mimochodem: William Boyle a George E. Smith dostali za svůj vynález přesně po 40. letech – v roce 2009, Nobelovu cenu za Fyziku). V CCD technologii se signál posouvá až na okraj snímače – k tzv. posuvnému registru, který jednotlivé signály postupně převádí do zesilovače a dále pak do A/D převodníku. Signál postupuje pomocí tzv.nábojové vazby buněk, která ostatně dala senzoru jméno – Charged Coupled (zařízení s vázaným nábojem). CCD snímače se vyrábějí odlišnou metodou než běžné integrované obvody – procesory a paměti. Kvůli výrobním postupům je u nich problematické dosáhnout vysokého rozlišení (což však dnes již umí výrobci obejít), stejně jako do nich integrovat další elektronické části (řídící obvody, zesilovače převodníky). Nejsnazší cestou je umístění dalších obvodů mimo desku snímače, což je ale náročnější pro napájení (spotřeba je tak relativně vysoká).

Snímače typu CCD

 

Snímače typu CMOS

Naopak CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor) snímače využívají stejnou technologii výroby jako běžné integrované obvody, tím pádem jsou relativně levnější a méně náročné na spotřebu. Nezanedbatelnou výhodou je také větší odolnost proti obrazovému šumu (v konečném důsledku – viz dále). CMOS snímače též umožňují integrovat na čip jak vyšší hustotu samotných světlocitlivých buněk (pixelů), tak i dalších prvků – jako třeba zesilovače (oproti CCD má CMOS vlastní zesilovač pro každou obrazovou buňku). Díky vlastnímu zesilovači každé jednotlivé buňky, se CMOS snímačům často přezdívá též„Active Pixel Sensor“ (APS – odtud označení pro zrcadlovky s menším snímačem) – snímač s aktivními pixely. Zesilovač u každé buňky však zabírá místo, každá fotodioda tak musí být o něco menší – a menší světlocitlivá buňka vyžaduje vyšší zesílení, což zvyšuje obrazový šum. CMOS snímače toto řeší umístěním tzv. mikroobjektivů před každou buňku, které tak zesílí samotný vstupní signál (světlo).

Rozdíl sběru dat u snímačů typu CCD vs CMOS 

 

Foveon

Snímač vyvinutý společností Foveon Inc. s unikátní 3-vrstvou strukturou, která zachycuje všechny 3 R-G-B barvy v rámci jednoho obrazového bodu. Foveon obsahuje trojici průhledných barvocitlivých RGB vrstev (řazeny pod sebou), díky nimž každý pixel zaznamená kompletní barevnou informaci. Výhody jsou zřejmé – kvalitní reprodukce barev a výstupní rozlišení snímku bez interpolace (přepočtu). Oproti tomu běžné snímače jsou schopné zaznamenat jen jednu barvu R, G, nebo B v rámci jedné fotodiody (buňky senzoru jsou barvoslepé). Jedná se spíše o ojedinělou technologii (málo rozšířenou), kterou používá společnost Sigma (ta již technologii Foveon vlastní) – pod názvem „Foveon X3“ u svých DSLR: SD9, SD10, SD14, SD15 a high-end kompaktů DP1 a DP2. Foveon v minulosti využil (kromě Sigmy) ještě například Polaroid (X530) a uplatnění nalezl i v oblasti průmyslových videokamer.

Závěrem

Zatímco dříve se používaly převážně CCD snímače (i v DLSR), jejichž vlastnosti měly před CMOS navrch, dnes už je situace zcela jiná. CCD generují nízký šum při slabém zesílení, ovšem se zvyšujícím se ISO, šum geometricky narůstá. Způsob sběru dat negativně ovlivňuje zpracování, což se projeví např. pomalejším sériovým snímáním (což je u DSLR zcela klíčové). Oproti tomu CMOS sice šumí více i při minimálním zesílení (vlastně celkově zesilují signál více než CCD), při vyšších ISO však nárůst šumu není tak výrazný. CMOS již dávno CCD snímače „dohnaly“. Hlavní plusy spočívají v nižší ceně, menší složitosti, nižší spotřebě, možnosti vysoké integrace a tím i vyššího rozlišení. Díky aktivní buňce umožňují vysoké rychlosti čtení, což znamená rychlejší sériové snímání nebo třeba výkonější digitální stabilizaci obrazu u videokamer (kde je dnes CMOS technologie též hojně využívána). Navíc problém s digitálním šumem se neustále snižuje a do karet výrobcům hraje snazší a levnější výroba při zachování vysokého rozlišení. CMOS dnes v převážně využívají DSLR přístroje, naopak CCD snímače používají stále v hojné míře kompakty nebo skennery.

Je až s podivem, že se tak výborné technologické řešení (jakým Foveon bezpochyby je),

nijak masově neprosadilo. Můžeme dnes už jen spekulovat, byla -li na vině finanční situace,

aktuální stav trhu, politika výrobce či „nekalé zákulisní“ tlaky a firemní lobby

(popř. kombinace všeho výše zmíněného).

 

Martin Hájek

Digitální snímače: typy a způsoby využití
Ohodnoťte článek

O HiMar

Fotograf, novinář, muzikant, lektor, psavec a kreativec všeho druhu. Entita mnoha profesí, tak trochu workoholik s velkou dávkou nadšení a minimem talentu (což se ale naučil za ta léta dobře maskovat). Filmový nadšenec a rocker tělem i duší. Milující manžel a otec dvou dětí. www.martinhajek.net www.acefoto.eu
Bookmark the permalink.

Komentujte

avatar

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

  Subscribe  
Upozornit na