回答:
両方のテクノロジーの目的は同じです。各ピクセルに当たる光の量をサンプリングして記録することです。彼らはその目標を達成するために異なる方法で動作します。CCDのピクセルにはアクティブな回路はなく、次のビンに沿って移動し、最終的にセンサーから外れて回路によって読み取られるまで電荷を受動的に保存する小さな「容量性ビン」のみが含まれます。CMOSセンサーは基本的に大きな集積回路上のセンサーであり、すべてのピクセル内にトランジスターを含む小さなアクティブ回路が含まれているため、各ピクセルは電荷を受動的に保持するだけでなく、それを打つ電荷をアクティブに測定および維持できます読書のためにシフト。
どちらにも長所と短所があります-上位のいくつかはビデオモード(またはライブビューモード)に関係しています。
縦縞
ライブビューまたはビデオモードでは、CCDセンサーは垂直方向の縞模様を示します。この場合、フレーム内の明るい点は、エッジでも、フレームの上部から下部に垂直の明るい線を作成できます。これは、単一のピクセルからの電流が「オーバーフロー」し、行全体に漏れているために発生します。CCDセンサーを使用する(そして数千ドルの費用がかかる)プロフェッショナルビデオカメラには、これを最小限に抑える回路があります。また、ライブビュー/ビデオモードではない静止画に使用する場合、CCDは垂直ストリーキングの影響を受けにくい別のモードで動作します。
CMOSセンサーは、各ピクセルが他のピクセルから分離された独自の回路を持っているため、ストリーキングをまったく示しません。
ロールシャッター
CMOSセンサーは、ライブビューモードまたはビデオモードで、または物理的、機械的シャッターを使用していないときに、ローリングシャッター効果を示します。フレーム全体を一度にキャプチャする代わりに、情報はフレームの各行から次々に読み取られます。これにかかる時間はカメラによって異なりますが、1/30秒または1/60秒は、フルセンサー読み取り(フル解像度)の典型的な期間です。これにより、カメラが手持ち式である場合、または電子シャッターを使用している場合(静止画の場合)に静止画の中で動いている場合でも、記録されたビデオにゼリーのような揺れ効果が生じます。
高フレームレートのビデオキャプチャ(120fps以上など)を可能にするために特別に設計されたCMOSセンサーは、ローリングシャッター効果が少なくなります。さらに、フル解像度より低いセンサーを実行すると(4Kではなくセンサーに1080pを記録するなど)、センサーをより高速な読み出しモードに切り替えることができるため、ローリングシャッター効果が少なくなります。
CCDはローリングシャッター効果の影響を受けません。
一般的なノイズ/品質
かつてCMOSには品質のトレードオフがありましたが、現在ではこれは無視でき、逆になっている可能性もあります。確かに大きなセンサー(DX、4/3、FF)の場合、センサーの設計による個々の違いを除いて、実際的な違いはありません。CMOSテクノロジーは急速に進歩しており、特にスマートフォンで使用されるような小さなセンサーでは、画質が向上しています。
コンパクトカメラやスマートフォンなどの非常に小さなセンサーの場合、CMOSセンサーは感度が低く、これはピクセルをそれらの回路のサイズに比べて非常に小さくした結果でした。ただし、製造プロセスの改善、および「裏面照射」(BSI)と呼ばれる新しい技術がこれに対抗しています。
プロのスチルカメラは最近CMOSセンサーを使用するようになり、その中にあるCMOSセンサーの性能は少なくともCCDのいとこと同等です。現在、CMOSテクノロジーは急速に進歩しており、最近の最高のセンサーの多くはCMOSです。ビデオを撮影する場合を除き、カメラにCCDセンサーまたはCMOSセンサーがあるかどうかに基づいてカメラを選択する必要はありません。
CCDは「電子シャッター」を持つことができます。メカニカルシャッターが閉じる前に、電子的に「オフ」にすることができます。
この機能を使用すると、フラッシュの同期速度を上げることができます。たとえば、Nikon D70sとその電子シャッターCCDは、1/500秒で同期できます。
通常、CMOSセンサーはこれを行うことができないため、メカニカルシャッターが閉じる速度に制限されます。たとえば、Nikon D90の最大フラッシュ同期速度は1/250秒です。
動作原理は両方のシステムで同じです。
光はシリコン中の電子を「揺らぐ」ようにし、ジグリングがそれらの電子を同じ方向に動かすようにシリコンがエッチングされます。このプロセスは、ソーラーパネルで発生するプロセスと同じです。
画像がセンサーから「読み取られる」とき、各ピクセルはアナログ>デジタル(AD)コンバーターを使用して電荷が測定され(2つの間で異なる)、これらの値は画像を構成する光レベルを表します。
CCDとCMOSを分割するのは、材料と構造が異なることです。それは、写真の実際の使用方法に衝撃を与えます。CMOSセンサーは、CCD がCCDチップのみを製造できる調整されたVLSIプロセスを必要とするほぼすべてのチップ製造工場で焼くことができます。
両方のシステムには、紙上でいくつかの利点があります。いくつかの特定のタスク(たとえば、天体写真)を除いて、現在どちらか一方が実際に他方より優れていると言うことは困難です。CMOSセンサーは、より安く/より簡単に製造でき、チップ製造における他の進歩からより容易に恩恵を受け、読み出しを並行して発生させ、消費電力を削減できます。CCDを使用すると、フォトサイトに使用できる領域が増え、ノイズ特性が向上しますが、行ごとに読み取る必要があるため、処理が遅くなります。現在、チップの進歩により、CMOSは今日の写真分野で優位に立てており、当分の間はそうであると思われます。