Cmos - Ccd

[bumerang]

1) Kan någon förklara skillnaden på dessa typer av bildsensorer? Vilken är "bäst"?

2) Varför lägger Nikon och Canon så mycket krut på att ta fram specialobjektiv för den mindre sensorstorleken (ofta med brännviddsförlängning ca 1,6)? Canon har ju visat att det går att ta fram en sensor som är 24x36 mm. Då är ju hela problemet löst och alla kan använda sina vanliga objektiv. Hur svårt kan det vara? Det är väl bara att öka storleken och massproducera så blir priserna också rimliga?

 

[Lotus]

Båda typerna av sensorer har sina fördelar.
Rent generellt och förenklat brukar man säga att CMOS är lätt att tillverka, billig och strömsnål, dock svår att få fri från bildbrus.
CCD är beprövad teknik som relativt enkelt ger mycket bra bilder men den är mer komplicerad att tillverka. Dock ska sägas att allt detta håller på att ändras i takt med att utvecklingen går frammåt, tex. har man lyckats minska bruset drastiskt i nyare CMOS sensorer.

Vad gäller större sensorer, de är svårare att tillverka. I takt med att ytan ökar så ökar även risken för fel vid tillverkningen. Sen leder den större ytan till att det får plats färre antal sensorer på varje wafer, vilket gör att de blir dyrare att tillverka. Mig veteligen är de största wafer-skivorna i produktion 12 tum i dag, för ett par år sedan 8 tum. Rätta mig gärna.

Så här skrev jag i en annan tråd...

Man kan inte direkt jämföra en CMOS microprocessor och en CMOS bildsensor. CMOS är i detta fall (bildsensor) främst en tillverkningsteknik. Till skillnad från CCD-sensorer kan man tillverka CMOS-bildsensorer i vanliga halvledarfabriker på vanliga wafers (sådana runda blanka skivor) som sen skärs upp till separata bildsensorchip och placeras i kretskapslar. Billigt, enkelt och lätt att massproducera.

CMOS sensorn och CCD-sensorn fångar ljuset på ungefär samma sätt med hjälp av celler som omvandlar ljus till elektroner. Men sen skiljer själva avläsningen av den ackumulerade laddningen i bildcellen och konverteringen till elektriska signaler sig åt.

Mycket förenklat, CMOS använder flera transistorer i varje bildcell för att läsa av laddningen och sen transportera signalen vidare. I en CCD-sensor transporteras värdet på laddningen i bildcellen av själva sensorn till sidan av den där en Analog/Digital-omvandlare gör om varje bildcells (pixel) elekriska värde till ett digitalt värde.
Hoppas jag inte är för luddig...

Jag sysslar normalt med maskinteknik...inte halvledarteknik. Så rätta mig gärna om jag har fel.

/Dan

 

[andgi]

bumerang skrev:
Det är väl bara att öka storleken och massproducera så blir priserna också rimliga?

Problemet är just storleken. Orsaken har diskuterats i otaliga trådar här redan men i kortet: stora chip är dyra dels för att det får plats färre på varje (rätt dyra) kiselplatta och dels för att risken är större risk att varje enskilt chip förstörs av orenheter i kislet. En annan aspekt kan vara att de vanliga tillverkningslinjerna troligen inte klarar att överföra så stora chipmönster till kislet.

Att andra halvledarprodukter konsekvent har blivit så mycket bättre och billigare över tiden beror (enl min bedömning) mycket på att man kan klämma in mer på samma yta, dvs storleken på chipen har inte ökat speciellt mycket trots att antalet komponenter har det. Sedan tillverkas ju CPU:er och liknande i mycket större serier än kamerasensorer.

[edit]Den delen av det utmärkta svaret i inlägget ovan mitt som behandlar storleksaspekten fanns inte när jag började skriva mitt (nu redundanta) svar - tror jag iaf [/edit]

 

[bumerang]

Jag tolkar er som att det inte är någon större idé att vänta på att de stora sensorerna kommer ner i rimliga priser.
När man byter till digitalt får man alltså acceptera att alla gamla objektiv får en förskjutning och därmed köpa på sig en delvis ny uppsättning.

 

[müsli]

Sen finns det ju JFET också...
Nikons första försök med jfet i D2H gav tydligen ett litet bakslag vad gäller brus enligt dpreview.

 

[andgi]

Man skall ju aldrig säga aldrig, men jag tror att det kommer dröja innan man kan tillverka fullframesensorer till rimligt pris.

 

[Lotus]

Sen finns det andra fördelar med mindre sensorer. Exempelvis är det lättare att konstruera bra optik till en rimlig kostnad. Man behöver inte lika stora glasytor till en mindre sensor som till en större. Stora glaskroppar ställer större krav på tillverkningen.

 

[Ellery Sneed]

Jag tycker att t.ex Canon D30 med CMOS producerar märkvärdigt brusfria bilder jämfört med många kameror med CCD...???!!!

 

[Pupillen]

Lotus skrev:
Sen finns det andra fördelar med mindre sensorer. Exempelvis är det lättare att konstruera bra optik till en rimlig kostnad. Man behöver inte lika stora glasytor till en mindre sensor som till en större. Stora glaskroppar ställer större krav på tillverkningen.

Vill man att kamerorna ska ha samma egenskaper i svagt ljus så måste ”glasytorna”, d v s ingångspupillerna, vara lika stora. En mindre ingångspupill resulterar alltid i att mindre ljus (färre fotoner, mindre energi) kommer in i kameran, detta kan inte kompenseras med en mindre sensor (en mindre sensor måste ju ställas in på lägre ISO-tal för att hålla bruset konstant, objektivet måste därför ha högre F-tal för att ge samma slutartid).

Små sensorer kräver därför tvärtom mycket dyrare objektiv för att ge lika lite statistiskt brus i dåligt ljus (lika stora glasytor, men tjockare och/eller fler linser för att få det högre F-tal som krävs).

 

[julgus]

Hej

för tidigt att säga...

citiat DPreview...

"While I and the other journalists attending Nikon's "Gravity Games" event were told that the cameras we were shooting with were "very close" to final production, I have since been informed that they were in fact much earlier-stage prototypes than we were initially told. Accordingly, Nikon has asked that I remove the images previously posted here until such time as final production-level units are available to test.

Apologies for the confusion over this, it appears that Nikon US was as much surprised by this as all of us are.

- Dave Etchells"

müsli skrev:
Sen finns det ju JFET också...
Nikons första försök med jfet i D2H gav tydligen ett litet bakslag vad gäller brus enligt dpreview.

 

[julgus]

Hej

cmos behöver inte betyda lägre brus än ccd...

http://www.dpreview.com/reviews/nikond100/page16.asp

Mvh
Johan

skulkaren skrev:
Jag tycker att t.ex Canon D30 med CMOS producerar märkvärdigt brusfria bilder jämfört med många kameror med CCD...???!!!

 

[Erik Schalin]

Att man gör optiken mindre i yta innebär inte att det blir mörkare.

Solen lyser med samma intesitet / kvadratmeter oavsett om glasytan är stor eller liten.

Det Lennart menar är att en stor sensor får mer ljus på sig för att den är större. Därav är det lättare att läsa av ett korrekt värde och brusets betydelse minskar i förhållande till signalen.

Canons 1Ds är visserligen 24*36 mm men var pixel är nog inte större än på Canon 10D.

Men nu är de mindre sensorerna inte i behov av ljuset som kommer in bredvid sensorn. Därav kan man göra billigare objektiv pga att glasen minskar i storlek.

När det gäller förlängningsfaktorn så är den inte alls bara av ondo. En fågelfotograf eller sportfotograf borde jubla över att objektivet ökar brännvidden med 60%.

Men den som vill ha mycket vidvinkel har bara Canon 1Ds eller digitala bakstycken till melllanformatare att välja på.
/Erik

 

[julgus]

Hej

nåja... 18mm är väl rejäl vidvinkel vilket du erhåller med en D100,S2,D1x,D1h,D2h + 12-24DX, eller hur...

Mvh
Johan

Erik Schalin skrev:
Men den som vill ha mycket vidvinkel har bara Canon 1Ds eller digitala bakstycken till melllanformatare att välja på.
/Erik

 

[Erik Schalin]

Vidvinkel ja men extrem vidvinkel: nej

Nikons raktecknande 20mm vill säkert de lyckliga ägarna använda på samma sätt om de konverterar till digitalt.

Glömde en sak tidigare. En optik är sämst i kanten så de digitala med förlängningsfaktor använder den bästa biten av 24*36mm-objektiv.

 

[julgus]

Hej

de får väl använda analog kamera i dessa fall.. de fungerar ju fortfarande.. dessutom är det inte säkert att optiken presterar som man är van vid då man använder den tillsammans med en fullformats sensor då optiken ju inte ursprungligen tillverkades för detta media.

Detta fenomen har vi ju sett på 1ds med vissa artifakter i bilderna och extrem vidvinkel.

Vi kanske inte kan begära full bakåt kompabilitet då digital tekniken är purfärsk medans vi kanske ha vidvinkel optik som är 20 år gammal på hyllan....

Det är ju inte för inte som vissa tillverkare börjar ta fram optik som, enligt egen uppgift, skall vara specialoptimerad för digitalkameror.

Det kanske är så att ny teknik kräver ny optik i mer eller mindre omfattning... och detta är nog inget som kamera/optik tillverkarna gråter sig till sömns över... ;-)

Med vänlig hälsning
Johan

Erik Schalin skrev:
Vidvinkel ja men extrem vidvinkel: nej

Nikons raktecknande 20mm vill säkert de lyckliga ägarna använda på samma sätt om de konverterar till digitalt.

Glömde en sak tidigare. En optik är sämst i kanten så de digitala med förlängningsfaktor använder den bästa biten av 24*36mm-objektiv.

 

[Erik Schalin]

Min gissning är att tillverkarna jublar för att de kan sälja mer, märk väl inte bättre.....

Jag håller med, det kommer nog bli dubbla system för vidvinkelfotografer i närmaste 10 års framtid.

 

[Pupillen]

Erik Schalin skrev:
Men nu är de mindre sensorerna inte i behov av ljuset som kommer in bredvid sensorn. Därav kan man göra billigare objektiv pga att glasen minskar i storlek.

När det gäller förlängningsfaktorn så är den inte alls bara av ondo. En fågelfotograf eller sportfotograf borde jubla över att objektivet ökar brännvidden med 60%.
/Erik

Om ingångspupillen minskar i storlek så måste exponeringstiden öka för att objektivet ska kunna samla in lika många fotoner från motivet och ge en bild med lika lite statistiskt brus. En mindre sensor måste alltså ställas in på lägre ISO-tal för att ge samma statistiska brus. Följaktligen måste objektiven till mindre sensorer ha högre ljusstyrka för att kunna ge likvärdig kvalitet i svagt ljus (de blir därför dyrare).

Att den skenbara brännvidden ökar med 60 % är naturligtvis bra i många fall, men det kan lika gärna åstadkommas med en ”telekonverter” på 1,6X tillsammans med 1Ds. I ingetdera fallen förändras grundobjektivets ingångspupill så mängden insamlade fotoner per tidsenhet blir exakt densamma i båda fallen. Det är bara olika tekniska metoder att åstadkomma samma sak!

Det är ett mycket vanligt missförstånd att det bara är den skenbara brännvidden som ökar medan den skenbara ljusstyrkan på något mystiskt, naturlagsvidrigt sätt (det bryter bl a mot energiprincipen) skulle kunna förbli oförändrad när man delförstorar på elektroniskt vis (mindre sensor, digital zoom o d). (Häng inte upp er på ordet skenbar förresten, det är det skenbara som gäller i optiska sammanhang.)

 

[Erik Schalin]

Lennart:
Menar du att solen/ljuset skulle lysa med olika intensiteter per kvadratmeter om glas har olika ytstorlekar?

Det kan jag inte tänka mig.

 

[Pupillen]

Erik Schalin skrev:
Lennart:
Menar du att solen/ljuset skulle lysa med olika intensiteter per kvadratmeter om glas har olika ytstorlekar?

Det kan jag inte tänka mig.

Intensiteten på s e n s o r n blir naturligtvis olika med olika bländartal.

Om vi eftersträvar bilder med samma kvalité oavsett sensorstorlek så är ett absolut minimikrav att en viss given yta på de färdiga slutkopiorna har byggts upp av lika många registrerade fotoner. För att uppfylla detta måste ljusintensiteten på sensorn öka om sensorn är mindre, d v s objektiv till små sensorer måste ha högre ljusstyrka.

Om du däremot menar intensiteten på m o t i v e t så ändras den naturligtvis inte, det är av just den anledningen som ingångspupillerna måste vara lika (det är bara om de är lika som de täcker samma rymdvinkel på samma avstånd). Ett annat sätt att utrycka detta är att objektivens ljusstyrka med avseende på m o t i v e t ska vara konstant för att bildkvalitén ska bli densamma med olika sensorstorlekar. Ljusstyrkan med avseende på motivet är ett lite ovant begrepp, det är helt enkelt den vanliga ljusstyrkan med avseende på bildplanet dividerat med avbildningsskalan eller (ungefär) avståndet mellan motiv och objektiv dividerat med ingångspupillens diameter.

 

[müsli]

...helt enkelt...

Pupillen skrev:
...det är helt enkelt den vanliga ljusstyrkan med avseende på bildplanet dividerat med avbildningsskalan eller (ungefär) avståndet mellan motiv och objektiv dividerat med ingångspupillens diameter.

önskar jag hade en tredja hjärnhalva