Ei ole epäilystäkään siitä, että digitaalisesta valokuvauksesta on tullut nykyaikaisen elämäntyylimme vakio, ja markkinoille tulee päivittäin pienempiä ja kompaktimpia kameroita, jotka tuottavat hämmästyttävää kuvanlaatua. Mutta mikä tekee tämän mahdolliseksi? Salaisuus on kuvakennossa. Tämä jakso Techquickie with Linus Sebastian -ohjelmasta tarjoaa nopean ja ytimekkään selityksen kuvakennoista:

Mitä ovat kuvakennot?

Kuvakennot jäljittelevät keinotekoisesti biologisen silmän transduktioprosessia. Okei, odota, sanot, mikä on transduktio? Se on toimintaa tai prosessia, jossa energia muunnetaan toiseen muotoon.

Valokuvauksessa kuvantunnistimet tarjoavat meille siis mahdollisuuden kaapata korkealaatuisia kuvia ja videoita suoremmin digitaaliseen muotoon helppokäyttöistä käyttöä varten.

Tässä Sebastianin tiivistetty selitys:

Ihmissilmässä sauva- ja kartioreseptorit työskentelevät yhdessä gangliosolujen kanssa muuttaakseen fotonit sähkökemiallisiksi signaaleiksi, joita aivojen takaraivolohko voi sitten käsitellä.

Kuvakennossa fotonit vangitaan varattuina elektroneina ja piissä ja muunnetaan kondensaattoreiden ja vahvistimien avulla jännitearvoksi, jonka jälkeen ne siirretään myöhemmin digitaaliseksi koodiksi, jota tietokone voi käsitellä.

Vaikkakin tämä voidaan tehdä eri tavoin, useimmat sensorit toimivat melko pitkälti samankaltaisesti. Suuri ero, joka erottaa ne toisistaan, on tapa, jolla ne käsittelevät ärsykkeitä. On olemassa kaksi helpommin saatavilla olevaa ja kehittyneempää anturimuotoa: CCD (Charge Coupled Device) ja CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor, täydentävä metallioksidipuolijohde).

Kuten Sebastian selittää, CCD-anturit toimivat rekisteröimällä fotonisäteitä piissä, joka sisältää pikseliruudukon. Kun elektronivaraukset on vangittu tähän pikselirivistöön, ne käsitellään ruudukon alhaalta ylöspäin sarjan siirtorekisteriin ja työnnetään ulos yksi varaus kerrallaan muunnettavaksi analogiseksi jännitteeksi, joka sitten muunnetaan koodaukseksi analogi-digitaalimuunnoksen avulla.

Koska nämä anturit toimivat käsittelemällä varauksia yksitellen ruudukon riveillä, tämä järjestelmä tarvitsee toimiakseen melko paljon tehoa. Tämä tarkoittaa kuitenkin myös sitä, että kohinaa on vähemmän, koska jännitevahvistimien käyttö on minimoitu. Tästä syystä CCD-kennot ovat parempia tietyntyyppiseen valokuvaukseen, kuten ilmakuvaukseen tai avaruuskuvaukseen.

CMOS-kennot ovat tyypillisiä kuluttajaluokan tuotteissa. Ero CMOS- ja CCD-kennojen välillä on se, että sen sijaan, että elektronivarauksia sekoitettaisiin pitkin matriisia, jotta niitä sitten muokattaisiin, CMOS-kennot lisäävät ylimääräisiä piirejä jokaiseen pikseliin, jolloin se voi melko lailla tehdä kaiken prosessoinnin yksitellen signaalin kanssa, minkä jälkeen se lähetetään suoraan linjaa pitkin suorittimelle.

Tämä eliminoi ruudukon lukkiutumisen, mikä vähentää tehonkulutusta ja kasvattaa prosessoinnin nopeutta.

CCD- ja CMOS-kuva-antureiden vertailu

CCD:

• Kalliimpi
• Käyttää enemmän virtaa
• Vähemmän digitaalista kohinaa
• Parempi heikossa valossa

CMOS:

• Kalliimpi
• Käyttää vähemmän virtaa
• Suurempi digitaalinen kohina
• Rolling shutter -ongelmat

Tämä oli hieno, tiivis selitys ja vertailu CCD- ja CMOS-kuvakennoista. Toivottavasti se selvitti sinulle muutamia asioita ja auttoi sinua ymmärtämään kamerasi toimintaa hieman paremmin.