Hoşgeldiniz oturum açın.

CCD ve CMOS SENSÖRLER


Her dijital işlemde olduğu gibi dijital görüntü işleme için de her dijital üründe bulunan mikroişlemci (çip) kullanılır. Görüntüyü dijital olarak yakalamak için kullanılan mikroişlemciye sensör (algılayıcı) adı verilir. İki tür görüntü sensörü vardır: CCD ve CMOS.

CCD : Charge Coupled Device
CMOS : Complemantary Metal-oxide Oxide Semiconductor

Bu iki tür sensörün kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Ancak her ikisinin de yaptığı iş aynıdır: Işığı elektrik akımına dönüştürmek.

Bir CCD sensörde her piksele ait akım çok sınırlı sayıda (genellikle sadece bir) çıkış noktasından aktarılır, voltaja dönüşür, depolanır ve analog sinyal olarak sensörden dışarı verilir. Böylelikle piksellerin tümü sadece ışığı yakalamak üzere kullanılabilir ve çıktının (yani görüntünün) tektipliliği yüksek olur, ki bu resim kalitesinde en önemli noktalardan biridir.

CMOS sensörde ise, her bir piksel kendi akım-voltaj çeviricisine sahiptir ve sensörde amplifikatör, kirlilik önleme ve sayısallaştırma (dijitalize etme) devreleri de bulunur. Böylelikle sensör çıktıyı dijital olarak verebilir. Ancak sensörün üzerinde diğer devrelerin de bulunyor olması, sensör tasarımını zorlaştırır ve ışık yakalamak için kullanılan alan miktarını azaltır. Her bir piksel kendi dönüşüm işlemini yaptığı için çıktının (yani görüntünün) tektipliliği düşük olur. Bununla birlikte sensörün temel işleyişi için harici devrelere ihtiyaç duyulmaz.

Gerek CCD gerek CMOS sensörler 1960´lı yılların sonu ile 1970´li yılların başlarında geliştirilmişlerdir. İlerleyen zaman içinde CCD sensörler, geliştirilen üretim teknikleri sayesinde sağladıkları yüksek resim kalitesi nedeniyle daha popüler hale gelmiştir. Öte yandan CMOS sensörlerin ihtiyaç duyduğu daha fazla tekbiçimlilik ve daha ince silikon katmanlarını o zamanların üretim teknolojisi sağlayamamıştır. Nihayet 1990´lı yıllarda üreticiler tekrar CMOS sensörlere yönelmişler ve geliştirmeye başlamışlardır.

CMOS sensörlere karşı tekrar canlanan bu ilginin temelinde 3 ana sebep vardır:
1) Bu sensörlerin çalışması için çok daha az güce ihtiyaç vardır
2) Tek mikroişlemci üstünde görüntü işlem için gereken tüm bileşenler bulunur
3) Ana mikroişlemci üretim tekniğiyle üretildiği için daha ucuza malolur

ANCAK: Tüm bu avantajlar kağıt üzerinde çok mümkün görülmekle birlikte, ´yüksek kalitede görüntü elde etmek´sözkonusu olduğunda tüm bu avantajları aynı anda sağlayabilmek için gereken zaman, para ve üretim süreçleri öngörülenden çok daha fazladır.

Aslında hem CCD hem de CMOS sensörler uygun şekilde tasarlandıkları zaman mükemmel görüntü sağlayabilirler. Görüntü kalitesi açısından CCD sensörler kendilerini ispatlamıştır: Temiz/lekesiz görüntü üretirler ancak daha fazla güce ve fiziksel alana ihtiyaç duyarlar. Öte yandan CMOS sensörler daha fazla entegrasyon sunarlar, mikrişlemci seviyesinde daha az güç tüketirler ancak daha az görüntü kalitesi sağlarlar.

Günümüzde ise sensörler arasındaki bu farklar giderek azalmaktadır. CCD sensör tasarımcıları daha az güç tüketen ve küçük pikselli mikroişlemciler sağlamak için uğraşırken, CMOS tasarımcıları da tüm dikkatlerini daha yüksek resim kalitesi sağlamak üzerine yoğunlaştırdılar. Sonuçta CCD sensörleri ucuz ve az güç tüketen kameralı cep telefonlarında bulurken, CMOS sensörleri de yüksek performanslı profesyonel fotoğraf makinesi ve video kameralarda görebiliyoruz. Teknolojiler arasında bu geçişimi sağlayan en önemli nokta olarak, büyük firmaların yıllardar her iki teknolojiyle de uğraşıyor olması ve geliştirdikleri yeni teknikleri belirtmemiz gerek.

Mikroişlemcinin üretim maliyeti açısından bakıldığı zaman CCD ve CMOS sensörler arasında ciddi bir fark yoktur. Öteden beri CMOS sensörlerin standart üretim teknikleri kullanılarak üretildikleri için daha ucuz oldukları iddiası vurgulanmaktadır. Gerçekte ise yüksek bir görüntü kalitesi sağlayabilmek için CMOS sensörler optimize edilmiş, ihtisaslaşmış ve az miktarda üretim yapılan süreçler geliştirilmesine ihtiyaç duymaktadır. Tıpkı CCD sensörlerde olduğı gibi...

CMOS sensörler daha az bileşene ve güce ihtiyaç duyarlar ancak gene de yüksek resim kalitesi sağlamak için yardımcı işlemciler gerekir ve bu da maliyeti arttırır. CCD sensörler diğerleri kadar karmaşık değildir, bu nedenle daha az tasarım maliyeti gerekir. Üstelik yıllardır geliştirilen üretim teknikleri sayesinde CCD sensör üretimi optimize edilmiştir. Bu nedenlerden dolayı sensör geliştirme maliyetini tasarım ve üretim şeklinde bir bütün olarak düşündüğümüz zaman yüksek performanslı bir CCD sensör üretmek CMOS sensör üretmekten daha ucuzdur.

CMOS sensörler açısından gerçek bir avantaj hala mevcut: HIZ. Yukarıda bahsetmiş olduğumuz gibi CMOS sensörler yapısı gereği paralel çıkış kabiliyetine sahiptir. Böylelikle bu sensörler rakiplerine oranla çok daha fazla performans sunmaktadır.
Copyright © 2011 Er Dijital