CMOS vs CCD
Kamera digital menggunakan sensor untuk menangkap cahaya untuk kemudian mengubahnya menjadi gambar. Sensor ini berfungsi sebagai pengganti film pada kamera analog.
Ada 2 jenis sensor yang beredar dan digunakan oleh produsen kamera (dan perangkat penangkap cahaya lainnya), yaitu sensor CCD (Charge-coupled device) dan CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor), keduanya hanyalah bagian dari kamera digital berbentuk sekeping chip untuk menangkap cahaya, menggantikan fungsi film pada era kamera film. Pada kepingan ini terdapat jutaan piksel yang sensitif terhadap cahaya (foton) dan energi cahaya yang diterima mampu dirubah dalam bentuk sinyal tegangan. Perbedaan teknis keduanya adalah dalam bagaimana tiap piksel itu memproses cahaya yang ditangkapnya.
Ada 2 jenis sensor yang beredar dan digunakan oleh produsen kamera (dan perangkat penangkap cahaya lainnya), yaitu sensor CCD (Charge-coupled device) dan CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor), keduanya hanyalah bagian dari kamera digital berbentuk sekeping chip untuk menangkap cahaya, menggantikan fungsi film pada era kamera film. Pada kepingan ini terdapat jutaan piksel yang sensitif terhadap cahaya (foton) dan energi cahaya yang diterima mampu dirubah dalam bentuk sinyal tegangan. Perbedaan teknis keduanya adalah dalam bagaimana tiap piksel itu memproses cahaya yang ditangkapnya.
Membandingkan kedua jenis ini ibaratnya membandingkan apel dengan jeruk. Meski fungsinya sama, namun karakteristik dan prinsip kerja kedua sensor ini berbeda, sehingga masing-masing sensor memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.
CCD (Charge-coupled device)
Teknologi yang digunakan CCD adalah teknologi yang sudah dipakai dalam waktu yang cukup lama sebagai sensor cahaya. Cara kerja sensor ini adalah ketika cahaya mengenai sensor, masing-masing pixel sensor menghasilkan muatan listrik yang kemudian dikonversi menjadi tegangan.
Tegangan dikirim menuju chip pengkonversi sinyal analog menjadi digital (analog to digital converter - A/D converter) melalui sebuah saluran dengan cara serial (seperti pada sistem register geser).
Piksel pada sensor CCD merubah cahaya menjadi elektron dan output dari sensor CCD memberikan hasil berupa tegangan, alias benar-benar piranti analog. Maka itu pada kamera bersensor CCD, proses analog-to-digital conversion (ADC) dilakukan diluar chip sensor.
Susunan komponen sensornya sederhana, namun untuk mendapatkan data digital, sensor CCD membutuhkan piranti pendukung yang rumit. Karena sensor CCD masih menghasilkan output berupa tegangan, maka sensor CCD sering disebut dengan piranti analog.
Keuntungannya :
- gambar yang dihasilkan menjadi lebih tajam dengan tingkat noise yang rendah
- matang secara teknologi
- desain sensor sederhana (lebih murah)
- sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range)
- tiap piksel punya kinerja yang sama (uniform)
Kelemahannya :
- respon dari kamera ini relatif lebih lambat. Untuk menghasilkan data digital, sensor ini membutuhkan piranti lain (chip dan rangkaian elektronik pendukung)
- harga sensor ini pun relatif mahal plus konsumsi dayanya juga tinggi
- desain sistem keseluruhan (CCD plus ADC) jadi lebih rumit
- sensitif terhadap smearing atau blooming (kebocoran piksel) saat menangkap cahaya terang
Keuntungannya :
- kecepatan proses responsif (berkat parralel readout structure)
- praktis, keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC (camera on a chip)
- biaya produksi lebih murah (karena menggunakan wafer semikonduktor yang siap pakai)
- konsumsi daya yang rendah berkat integrasi sistem
- tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming
Kelemahannya :
- gambar yang dihasilkan tidak setajam gambar yang dihasilkan oleh sensor CCD
- kemungkinan terjadinya noise lebih besar
- proses pematangan teknologi (untuk menyamai kualitas CCD perlu biaya besar)
- piksel dengan transistor didalamnya menurunkan sensitivitas piksel (area penerima cahaya menjadi berkurang)
- piksel yang mampu mengeluarkan tegangan sendiri kurang baik dalam hal keseragaman kinerja (uniformity)
Tegangan dikirim menuju chip pengkonversi sinyal analog menjadi digital (analog to digital converter - A/D converter) melalui sebuah saluran dengan cara serial (seperti pada sistem register geser).
Piksel pada sensor CCD merubah cahaya menjadi elektron dan output dari sensor CCD memberikan hasil berupa tegangan, alias benar-benar piranti analog. Maka itu pada kamera bersensor CCD, proses analog-to-digital conversion (ADC) dilakukan diluar chip sensor.
Susunan komponen sensornya sederhana, namun untuk mendapatkan data digital, sensor CCD membutuhkan piranti pendukung yang rumit. Karena sensor CCD masih menghasilkan output berupa tegangan, maka sensor CCD sering disebut dengan piranti analog.
Keuntungannya :
- gambar yang dihasilkan menjadi lebih tajam dengan tingkat noise yang rendah
- matang secara teknologi
- desain sensor sederhana (lebih murah)
- sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range)
- tiap piksel punya kinerja yang sama (uniform)
Kelemahannya :
- respon dari kamera ini relatif lebih lambat. Untuk menghasilkan data digital, sensor ini membutuhkan piranti lain (chip dan rangkaian elektronik pendukung)
- harga sensor ini pun relatif mahal plus konsumsi dayanya juga tinggi
- desain sistem keseluruhan (CCD plus ADC) jadi lebih rumit
- sensitif terhadap smearing atau blooming (kebocoran piksel) saat menangkap cahaya terang
Prinsip kerja sistem CCD
CMOS (Complementary metal–oxide–semiconductor)
CMOS merupakan teknologi yang relatif baru serta dipakai pada industri semikonduktor. Sensor-sensor cahaya menerima cahaya kemudian diubah langsung menjadi data digital. A/D converter terletak pada masing-masing komponen sensor.
Oleh karena itu piranti CMOS lebih sering disebut piranti digital. Susunan komponen di dalam CMOS memang lebih rumit namun keuntungannya komponen ini tidak memerlukan banyak piranti pendukung untuk mendapatkan data digital.
Tiap piksel pada sensor CMOS mampu menghasilkan tegangan keluaran sendiri (berkat transistor yang ada pada setiap piksel) sehingga memungkinkan membuat chip CMOS yang terintegrasi dengan rangkaian ADC.
Oleh karena itu piranti CMOS lebih sering disebut piranti digital. Susunan komponen di dalam CMOS memang lebih rumit namun keuntungannya komponen ini tidak memerlukan banyak piranti pendukung untuk mendapatkan data digital.
Tiap piksel pada sensor CMOS mampu menghasilkan tegangan keluaran sendiri (berkat transistor yang ada pada setiap piksel) sehingga memungkinkan membuat chip CMOS yang terintegrasi dengan rangkaian ADC.
Keuntungannya :
- kecepatan proses responsif (berkat parralel readout structure)
- praktis, keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC (camera on a chip)
- biaya produksi lebih murah (karena menggunakan wafer semikonduktor yang siap pakai)
- konsumsi daya yang rendah berkat integrasi sistem
- tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming
Kelemahannya :
- gambar yang dihasilkan tidak setajam gambar yang dihasilkan oleh sensor CCD
- kemungkinan terjadinya noise lebih besar
- proses pematangan teknologi (untuk menyamai kualitas CCD perlu biaya besar)
- piksel dengan transistor didalamnya menurunkan sensitivitas piksel (area penerima cahaya menjadi berkurang)
- piksel yang mampu mengeluarkan tegangan sendiri kurang baik dalam hal keseragaman kinerja (uniformity)
Prinsip kerja sistem CMOS
Gambar di atas adalah modul CMOS siap pakai, biasanya untuk kamera ponsel atau webcam atau bahkan spycam. Lihatlah betapa simpelnya modul tersebut, cukup sebuah lensa dengan sensor CMOS didalamnya dan kabel data untuk antar muka. Modul seperti di atas tidak mungkin menggunakan sensor CCD karena keluaran CCD masih berupa tegangan analog yang perlu dikonversi dulu jadi data digital. Maka itu untuk alasan kepraktisan dan efisiensi, hampir semua kamera pada ponsel memakai sensor CMOS sederhana seperti gambar di atas.
ada beberapa perbedaan mendasar dari sensor CCD dan CMOS.
• Sensor CCD, seperti yang disebutkan di atas, kualitasnya tinggi, gambarnya low-noise. Sensor CMOS lebih besar kemungkinan untuk noise.
• Sensitivitas CMOS lebih rendah karena setiap piksel terdapat beberapa transistor yang saling berdekatan. Banyak foton mengenai transistor dibandingkan diodafoto.
• Sensor CMOS menggunakan sumber daya listrik yang lebih kecil.
• Sensor CCD menggunakan listrik yang lebih besar, kurang lebih 100 kali lebih besar dibandingkan sensor CMOS.
• Chip CMOS dapat dipabrikasi dengan cara produksi mikroprosesor yang umum sehingga lebih murah dibandingkan sensor CCD.
• Sensor CCD telah diproduksi masal dalam jangka waktu yang lama sehingga lebih matang. Kualitasnya lebih tinggi dan lebih banyak pikselnya.
Baik sensor CCD maupun sensor CMOS, keduanya sudah cukup lama dikembangkan meski pada awalnya kualitas CMOS memang kalah dibanding dengan CCD. Maka itu CCD awalnya lebih diutamakan untuk dipakai pada kamera digital sementara CMOS hanya ditujukan untuk dipakai di kamera ponsel. Lambat laun riset telah berhasil meningkatkan kualitas sensor CMOS dengan harapan bisa menyamai kualitas sensor CCD. Kini sensor CCD sendiri justru mulai dikembangkan untuk kamera ponsel, sebaliknya sensor CMOS yang semakin disempurnakan mulai diterapkan di kamera digital. Persilangan ini menandakan sudah tidak lagi ada perbedaan berarti dalam hal kualitas gambar antara keduanya. Kini pada kamera DSLR kelas menengah dan atas saat ini sudah memakai sensor CMOS, sementara DSLR ekonomis masih memakai CCD. Sebagian besar kamera non DSLR masih memakai sensor CCD.
Jadi, baik sensor CCD maupun CMOS memang berbeda total secara desain. CCD punya keunggulan dalam hal sensitivitas meski berpotensi terganggu saat berhadapan dengan cahaya terang. CMOS unggul dalam hal kecepatan hingga lebih cocok dipakai di kamera dengan fps (burst) tinggi. Namun keduanya sudah didesain untuk sanggup memberikan hasil foto yang berkualitas tinggi, jadi fokuskan saja pilihan pada hal-hal lain seperti memilih lensa yang berkualitas dan melatih teknik memotret yang baik.
ada beberapa perbedaan mendasar dari sensor CCD dan CMOS.
• Sensor CCD, seperti yang disebutkan di atas, kualitasnya tinggi, gambarnya low-noise. Sensor CMOS lebih besar kemungkinan untuk noise.
• Sensitivitas CMOS lebih rendah karena setiap piksel terdapat beberapa transistor yang saling berdekatan. Banyak foton mengenai transistor dibandingkan diodafoto.
• Sensor CMOS menggunakan sumber daya listrik yang lebih kecil.
• Sensor CCD menggunakan listrik yang lebih besar, kurang lebih 100 kali lebih besar dibandingkan sensor CMOS.
• Chip CMOS dapat dipabrikasi dengan cara produksi mikroprosesor yang umum sehingga lebih murah dibandingkan sensor CCD.
• Sensor CCD telah diproduksi masal dalam jangka waktu yang lama sehingga lebih matang. Kualitasnya lebih tinggi dan lebih banyak pikselnya.
Feature and Performance Comparison
Baik sensor CCD maupun sensor CMOS, keduanya sudah cukup lama dikembangkan meski pada awalnya kualitas CMOS memang kalah dibanding dengan CCD. Maka itu CCD awalnya lebih diutamakan untuk dipakai pada kamera digital sementara CMOS hanya ditujukan untuk dipakai di kamera ponsel. Lambat laun riset telah berhasil meningkatkan kualitas sensor CMOS dengan harapan bisa menyamai kualitas sensor CCD. Kini sensor CCD sendiri justru mulai dikembangkan untuk kamera ponsel, sebaliknya sensor CMOS yang semakin disempurnakan mulai diterapkan di kamera digital. Persilangan ini menandakan sudah tidak lagi ada perbedaan berarti dalam hal kualitas gambar antara keduanya. Kini pada kamera DSLR kelas menengah dan atas saat ini sudah memakai sensor CMOS, sementara DSLR ekonomis masih memakai CCD. Sebagian besar kamera non DSLR masih memakai sensor CCD.
Jadi, baik sensor CCD maupun CMOS memang berbeda total secara desain. CCD punya keunggulan dalam hal sensitivitas meski berpotensi terganggu saat berhadapan dengan cahaya terang. CMOS unggul dalam hal kecepatan hingga lebih cocok dipakai di kamera dengan fps (burst) tinggi. Namun keduanya sudah didesain untuk sanggup memberikan hasil foto yang berkualitas tinggi, jadi fokuskan saja pilihan pada hal-hal lain seperti memilih lensa yang berkualitas dan melatih teknik memotret yang baik.
sumber :
http://kamera-gue.web.id/2010/02/01/antara-sensor-ccd-dan-cmos/
http://gaptek28.wordpress.com/2010/09/02/untung-rugi-kamera-dengan-sensor-cmos/
http://maskres.blogspot.com/2009/01/perbedaan-antara-sensor-gambar-ccd-dan.html
http://kamera.dagdigdug.com/sensor-ccd-vs-cmos-20091201.html
http://kamera-gue.web.id/2010/02/01/antara-sensor-ccd-dan-cmos/
http://gaptek28.wordpress.com/2010/09/02/untung-rugi-kamera-dengan-sensor-cmos/
http://maskres.blogspot.com/2009/01/perbedaan-antara-sensor-gambar-ccd-dan.html
http://kamera.dagdigdug.com/sensor-ccd-vs-cmos-20091201.html
Read Users' Comments (0)
