Majoritatea aparatelor foto digitale moderne folosesc tehnologia CMOS pentru a capta lumina, dar nu toate sunt la fel de performante.
Explicăm tipurile diferite de senzori CMOS și le comparăm cu senzorii CCD și Foveon.
Inima unui aparat foto digital este senzorul de imagine. În era digitală, au apărut mai multe tehnologii diferite de senzori.
Aproape toate modelele actuale utilizează o versiune a tehnologiei CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Aceste cipuri oferă avantaje față de senzorii CCD (Charged Coupled Device) din primele zile ale fotografiei digitale.
Printre îmbunătățiri se numără eficiența energetică și un control mai bun al încălzirii. Aceste caracteristici au deschis drumul pentru filmarea video 4K (și peste) cu aparate foto cu obiective interschimbabile.
Există însă mai multe tipuri de senzori CMOS. Dacă vă uitați după un aparat mirrorless, puteți fi copleșiți de diverse arhitecturi și de prețuri mai mari pentru modelele cu stacked CMOS sau obturator global.
În esență, senzorii digitali pornesc de la același concept, deși construcția cipului diferă. Imaginile sunt captate de fotosite sensibile la lumină, iar un filtru cu pătrate roșii, verzi și albastre adaugă culoarea.
Majoritatea senzorilor folosesc o matrice de filtre color (Color Filter Array) de tip Bayer, însă câteva modele Fujifilm au un filtru X-Trans mai complex.
Există și senzori Quad Bayer, întâlniți frecvent în smartphone-uri, camere de acțiune și drone. Aceștia au un număr mare de pixeli (de obicei 48 MP), dar produc imagini mai mici printr-o tehnică numită pixel binning.
Inclusiv unele camere cu obiective interschimbabile scumpe, precum Leica M11, folosesc pixel binning pentru a oferi imagini la 60 MP, 36 MP sau 18 MP.
Senzorii CMOS se deosebesc de CCD în câteva privințe importante. CMOS citește datele pixel cu pixel, într-un obturator electronic denumit rolling shutter, în timp ce CCD citea tot odată.
O altă diferență tehnică este că ADC-ul (convertorul analog-digital) este integrat pe cipul CMOS, nu extern. Astfel, cipul consumă mai puțină energie și generează mai puțină căldură, îmbunătățind calitatea imaginilor în lumină slabă și autonomia bateriei.
Sunt patru tipuri principale de senzori CMOS. Designul de bază al CMOS se regăsește în continuare în camerele entry-level și midrange, care beneficiază de cele mai noi funcții la câteva generații după modelele de vârf.
Designul îmbunătățit, denumit BSI CMOS (Backside Illuminated), are aceeași idee de bază, dar componentele sunt aranjate diferit. Fotositele sunt mai aproape de suprafața de captare, iar viteza de citire pe linii este mai mare.
Din punct de vedere practic, un senzor BSI CMOS oferă aproximativ un stop în minus de zgomot. Astfel, la ISO 12.800 nivelul de zgomot este similar celui al unui senzor CMOS obișnuit la ISO 6.400.
Camerele APS-C și Micro Four Thirds cu BSI CMOS pot concura mai bine cu modelele full-frame, deși nu este o regulă strictă.
Viteza de citire mai mare face posibil obturatorul electronic complet și asigură un răspuns autofocus mai rapid, cu rate de rafală superioare.
Fujifilm X-T3 a fost primul aparat de consum care a valorificat aceste avantaje, oferind 20 fps cu obturator electronic în 2018.
Totuși, majoritatea fotografiilor în mișcare necesită în continuare obturator mecanic pentru înghețarea perfectă a subiectului. Obturatorul electronic silentios rămâne util pentru portrete și scene statice.
Senzorii stacked CMOS duc conceptul BSI mai departe. Ei grupează în același siliciu procesorul de semnal și memoria DRAM foarte rapidă.
Aceasta crește și mai mult viteza de citire. Sony a9 din 2019 a fost prima cameră mainstream cu stacked CMOS, permițând fotografiere la 20 fps fără întreruperi ale vizualizării.
Tehnologia le-a făcut indispensabili profesioniștilor care fotografiază sport sau evenimente în mișcare. Unele camere, precum Sony a1 și Canon EOS R3, ajung la 30 fps, iar Nikon Z9 realizează fotografii de 11 MP la 120 fps grație procesorului dual și cipului stacked.
Performanțele de autofocus sunt, de asemenea, superioare celor BSI CMOS, grație vitezei de citire și procesării.
Obturatorul global (global shutter) reprezintă nivelul următor. În loc să scaneze rapid senzorul linie cu linie, îl capturează instantaneu.
Sony a9 III este singurul model de consum testat până acum cu obturator global. Oferă urmărire la 120 fps la rezoluție maximă, sincronizare a blițului la 1/80.000 s și înghețarea perfectă a secvențelor rapide.
Costul vitezei este o calitate a imaginii apropiată de senzorii CMOS clasici, dar fotografii de acțiune ar putea accepta un compromis de zgomot și gamă dinamică pentru performanță maximă.
În concluzie, senzorii CMOS simpli sunt opțiuni mainstream pentru camerele digitale de azi. Trecerea la un model cu BSI CMOS crește viteza de citire și calitatea în lumină slabă.
Senzorii stacked CMOS extind și mai mult limitele vitezei și permit menținerea vizualizării subiectului în timpul fotografierii în rafală.
Dacă doriți să înghețați perfect mișcarea într-o clipă, trebuie să apelați la obturatorul global, renunțând la puțin din calitatea imaginii.
Senzorii CCD au fost standardul în anii 2000, dar au fost înlocuiți aproape complet de CMOS. În prezent îi mai întâlniți doar în camere compacte low-end.
Senzorii Foveon, utilizați exclusiv de Sigma în seria X3, Merrill și Quattro, capturează culoarea cu trei straturi sensibile la lumină, nu cu un filtru Bayer.
Această arhitectură nu necesită interpolare, păstrând detalii mai fine decât un senzor Bayer de același număr de pixeli. În schimb, fișierele RAW nu sunt suportate de multe aplicații și zgomotul apare rapid la ISO moderate.
Pe piață există un singur model Foveon, Sigma dp Quattro, iar Quattro H, deși nu mai este în producție, are dimensiuni puțin mai mari decât APS-C.
Camerele monocromatice, precum Leica M10 Monochrom și Q2 Monochrom, renunță la filtrul de culoare și fotografiază doar alb-negru. Ele sunt foarte scumpe, dar oferă detalii superioare și performanță mai bună la ISO ridicate.
Cele full spectrum infrared pot vedea în infraroșu și ultraviolet după îndepărtarea filtrului intern. Producători ca KolariVision și MaxMax vând camere preconvertite, apreciate de specialiștii în peisaje pentru aspectul supranatural al scenelor.
Acum că știți mai multe despre senzori, puteți alege un aparat cu obiective interschimbabile. Consultați recomandările noastre pentru cele mai bune camere mirrorless și full-frame sau ghidul general de cumpărare dacă nu sunteți sigur ce tip de aparat să achiziționați.
