Der er ingen tvivl om, at digital fotografering er blevet standard i vores moderne livsstil, og der kommer dagligt mindre og mere kompakte kameraer på markedet, som leverer en fantastisk billedkvalitet. Men hvad gør dette muligt? Hemmeligheden ligger i billedsensoren. Denne episode af Techquickie med Linus Sebastian giver en hurtig og præcis forklaring på billedsensorer:

Hvad er billedsensorer?

Billedsensorer efterligner kunstigt den transduktionsproces, der foregår i et biologisk øje. OK, vent, siger du, hvad er transduktion? Det er den handling eller proces, hvor energi omdannes til en anden form.

Så inden for fotografering giver billedsensorer os mulighed for at optage billeder og videoer af høj kvalitet mere direkte i et digitalt format til nem brug.

Her er Sebastians korte forklaring:

I det menneskelige øje arbejder stav- og keglereceptorer sammen med ganglieceller for at omdanne fotoner til et elektrokemisk signal, som occipitallappen i din hjerne derefter kan behandle.

I tilfælde af en billedsensor opfanges fotoner som ladede elektroner og silicium og omdannes til en spændingsværdi ved hjælp af kondensatorer og forstærkere, hvorefter de senere overføres til en digital kode, som kan behandles af en computer.

Selv om dette kan gøres på forskellige måder, fungerer de fleste sensorer stort set på samme måde. Den store forskel, der adskiller dem, er den måde, hvorpå de behandler stimuli. Der er to mere let tilgængelige og modne former for sensorer: CCD (Charge Coupled Device) og CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Som Sebastian forklarer, fungerer CCD-sensorer ved at registrere fotonstråler i silicium, der indeholder et gitter af pixels. Når elektronladninger er fanget i denne pixelmatrix, behandles de derefter fra bunden til toppen af gitteret i et serielt skiftregister og skubbes ud en enkelt ladning ad gangen for at blive omdannet til en analog spænding, der derefter omdannes til kodning ved hjælp af en analog til digital konverter.

Da disse sensorer fungerer ved at behandle ladninger individuelt på tværs af linjerne i en matrix, har dette system brug for en hel del strøm for at fungere. Men det betyder også, at der vil være mindre støj på grund af den minimerede brug af spændingsforstærkere. Af denne grund er CCD-sensorer bedre til visse typer fotografering som f.eks. luft- og rumfotografering.

CMOS-sensorer er det, du typisk finder i produkter i forbrugerkvalitet. Forskellen mellem CMOS og CCD er, at i stedet for at blande elektronladninger langs et array for derefter at blive modificeret, tilføjer CMOS-sensorer ekstra kredsløb til hver pixel, så den stort set kan foretage al behandling individuelt med signalet og derefter sende det direkte ned ad linjen til CPU’en.

Dette eliminerer gridlock, hvilket reducerer strømforbruget og øger behandlingshastigheden.

CCD- og CMOS-billedsensorer sammenlignet

CCD:

• Dyrere
• Brug mere strøm
• Mindre digital støj
• Bedre i svagt lys

CMOS:

• Mindre dyrt
• Brug mindre strøm
• Mere digital støj
• Problemer med rullende lukker

Det var en fin, kompakt forklaring og sammenligning af CCD- og CMOS-billedsensorer. Vi håber, at det afklarede et par ting for dig og hjalp dig med at forstå, hvordan dit kamera fungerer bare en lille smule mere.