Fue a raíz de la proyección que los científicos empezaron a investigar cómo fijar esa imagen y poderla conservar por mucho tiempo. Desde el siglo XVI, se han hecho numerosas investigaciones y gracias a ellas, hoy podemos gozar de la fotografía como un recuerdo de algo que ya fue.
Todas las cámaras, desde la primera que se inventó, tienen un sensor. Con el paso de los años, éste ha evolucionado, desde ser una hoja de papel muy receptiva a la luz, pasando por la película (el rollo) también de este tipo de material, hasta lo digital, un chip muy complejo con componentes de alta sensibilidad. Sin embargo cuando vemos que nuestras cámaras tienen un sensor CCD o CMOS, nos quedamos confundidos sin saber en realidad qué significa o cuál es la diferencia.
Sensor CCD
En el caso del CCD, éste convierte las cargas de las celdas de la matriz en voltajes y entrega una señal analógica en la salida, que será posteriormente digitalizada por la cámara. En los sensores CCD, se hace una lectura de cada uno de los valores correspondientes a cada una de las celdas. Entonces, es esta información la que un convertidor analógico-digital traduce en forma de datos. En este caso, la estructura interna del sensor es muy simple, pero tenemos como inconveniente la necesidad de un chip adicional que se encargue del tratamiento de la información proporcionada por el sensor, lo que se traduce en un gasto mayor y equipos más grandes.
En el aspecto del rango dinámico, es el sensor CCD el ganador absoluto, pues supera al CMOS en un rango de dos. El rango dinámico es el coeficiente entre la saturación de los píxeles y el umbral por debajo del cual no captan señal. En este caso el CCD, al ser menos sensible, los extremos de luz los tolera mucho mejor.
En cuanto al ruido, también son superiores a los CMOS. Esto es debido a que el procesado de la señal se lleva a cabo en un chip externo, el cual puede optimizarse mejor para realizar esta función. En cambio, en el CMOS, al realizarse todo el proceso de la señal dentro del mismo sensor, los resultados serán peores, pues hay menos espacio para colocar los foto-diodos encargados de recoger la luz.
La respuesta uniforme es el resultado que se espera de un píxel sometido al mismo nivel de excitación que los demás, y que éste no presente cambios apreciables en la señal obtenida. En este aspecto, el que un sensor CMOS esté constituido por píxeles individuales, le hace más propenso a sufrir fallos. En el CCD, al ser toda la matriz de píxeles uniforme, tiene un mejor comportamiento. A pesar de todo, la adición de circuitos con realimentación nos permite subsanar este problema en los CMOS, los CCD están un poquito por encima igualmente.
Sensor CMOS
En el caso del CMOS, aquí cada celda es independiente. La diferencia principal es que aquí la digitalización de los píxeles se realiza internamente en unos transistores que lleva cada celda, por lo que todo el trabajo se lleva a cabo dentro del sensor y no se hace necesario un chip externo encargado de esta función. Con esto conseguimos reducir costes y equipos más pequeños.
Además de ofrecernos más calidad, los CMOS son más baratos de fabricar precisamente por lo que comentábamos arriba. Otra de las grandes ventajas es que los sensores CMOS son más sensibles a la luz, por lo que en condiciones pobres de iluminación se comportan mucho mejor. Esto se debe principalmente a que los amplificadores de señal se encuentran en la propia celda, por lo que hay un menor consumo a igualdad de alimentación. Todo lo contrario que ocurría en los CCD.
En cuanto a la velocidad, el CMOS es claramente superior al CCD debido a que todo el procesado se realiza dentro del propio sensor, ofreciendo mayor velocidad. Es esta una de las principales razones por las que Casio empezó a imponer los sensores CMOS en sus cámaras y por la cual éstas permiten grabar vídeos a velocidades de hasta 1000 fps.
Otro aspecto en el que los sensores CMOS son superiores a los CCD es en el blooming. Este fenómeno se produce cuando un píxel se satura por la luz que incide sobre él y a continuación empieza a saturar a los que están a su alrededor. Aunque este defecto puede subsanarse gracias a algunos trucos en la construcción, en el caso de los CMOS nos olvidamos del problema.
Ventajas y desventajas de cada uno de ellos.
Ventajas de Camaras CCD
Rango Dinámico: (RD) Es el cociente 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 en un factor de dos, dado que en la actualidad el RD de un sensor CCD es típicamente del doble que el de un CMOS.
Ruido: Los sensores CCD aventajan a los de tecnología CMOS en este factor, ya que debido a su construcción todo el procesado de señal se da fuera del CCD, con lo que se podrá aprovechar la mejor tecnología disponible en convertidores A/D, pudiendo elegir los mas rápidos o mejores procesadores. Por su parte, los CMOS al realizar la gran mayoría de las funciones dentro del sensor (amplificación, conversión A/D, etc.) destinan menos espacio para los fotodiodos encargados de recoger la luz, por lo que se produce mas ruidos en la lectura.
Respuesta Uniforme: Idealmente se espera que un píxel sometido al mismo nivel de excitación de luz que sus vecinos no presente cambios apreciables respecto de ellos. En este aspecto la individualidad de cada píxel de un sensor CMOS los hace más sensibles a sufrir fallos, siendo mayor la uniformidad en CCD.
Ventajas de Camaras CMOS
Precio: Las cámaras IP CMOS son mucho más económicas que las CCD debido a que tienen menos circuitería por lo que son más baratas de fabricar
Consumo Eléctrico: la tecnologia CMOS por su fabricación, consume mucha mejos electricidad que los CCD. Normalmente las cámaras CMOS tienen traasformadores de 220V a 5V 1.2A y las cámaras CCD de 220V a 12V 1.25A
Velocidad: Si nos concentramos en la velocidad con la que se captura la imagen, veremos que los CMOS son bastante superiores a los CCD, debido a que muchas funciones, como la propia conversión analógico-digital son realizadas en el propio sensor
Blooming: Esta palabra define el fenómeno por el cual un píxel que ha alcanzado la saturación empieza a saturar a sus vecinos, creando efectos y patrones no deseados. Esto se da principalmente en sensores CCD, que necesitan de algunos trucos de construcción para evitarlos. En cambio, gracias a su construcción los sensores CMOS no sufren de este defecto. Los sensores CMOS son mejores a la hora de capturar imágenes como brillos que refleja un anillo, o el reflejo de la luz del sol sobre un lago.
En conclusión, los chips CCD son más sensibles que los CMOS por lo que son mucho mejores en situaciones de poca luz, y los CCDs tienden a darnos una imagen más limpia que los CMOS que nos pueden dar más ruidos (pequeños defectos en la imagen) pero hay que recordar que los CMOS son más económicos y consumen menos electricidad.
