O sensor dentro de uma câmera digital é um dispositivo fascinável, contendo milhões de minúsculos fotosites — diodos sensíveis à luz individuais que coletam dados da imagem. Cada um define um elemento de imagem (pixel) e, junto com todos os pixels gerados pelo sensor, compõem a fotografia digital. Sensores de imagem vêm em duas construções comuns: dispositivo de carga acoplada (CCD) e semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS). CCD e CMOS funcionam de formas diferentes; cada um tem seus pontos fortes e fracos.
Sensores convertem atividade de fótons de luz em pequena carga elétrica (efeito fotoelétrico). Em chip CCD, a carga de cada pixel é transferida para fora do sensor através de um ou dois nós de saída, onde cargas são convertidas em tensão, bufferizadas e transferidas como sinal analógico, onde processamento posterior digitaliza a informação da foto. Cada fotosite em CCD só coleta luz, enquanto sensores CMOS processam informação e convertem para digital em cada fotosite, limitando espaço dedicado à coleta de luz.
Vantagem chave do sensor CCD: capacidade de usar obturador global, expondo todos os pixels à cena ao mesmo tempo. Em muitos aspectos, permite resultados similares a filme. Exemplo: fotógrafo faz panning (acompanhamento) de ciclista em corrida; fundo mostra blur tanto em filme quanto em CCD, enquanto CMOS com obturador rolling (expõe pixels sequencialmente) estica a imagem com o movimento do panning.
Comparado a CMOS, chips CCD se destacam na coleta de luz, mas não fazem muito com os dados além de descarregá-los do chip do sensor. Como dados de CCD limitam-se a dois canais de leitura, troca de dados é muito mais lenta que CMOS, que não só converte pixels para digital, mas pode sair por muitos canais. Pense num canal como uma torneira. Com 1-2 torneiras, CCD enche a pia razoavelmente rápido. Com 8 ou 16, CMOS enche instantaneamente.
Sensores CCD podem exibir traço único: pontos brilhantes de luz sobrecarregam uma coluna inteira de pixels, efeito chamado "smearing" (borrão vertical). Similar a flare de lente na aparência, é defeito que pode ser usado criativamente ou minimizado com técnica. CMOS é imune a smearing. Tecnologia CMOS melhorou rapidamente nos últimos anos, devido a uso em câmeras de smartphones. Porém, propriedades de CCD cobrem aplicações que CMOS não cobre, como fotografia infravermelha e ultravioleta.
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