CMOS- vs. CCD-Sensoren

[lox]

Hallo,

Mit der D300 kommt bald die zweite Nikon-Kamera mit CMOS-Sensor [EDIT: Die dritte, da die D70 auch einen CMOS-Sensor hatte], während die erste VF-DSLR D3 einen CCD-Chip trägt. Canon dagegen setzt ausschließlich auf CMOS-Sensoren. Mich interessiert mal der technische Hintergrund, was man sich von CMOS- bzw. CCD-Sensoren für Vorteile verspricht. Ist das Rauschverhalten unterschiedlich? Werden CMOS-Chips in der Praxis auch anders ausgelesen? Ist bezüglich des Dynamik-Umfangs ein Unterschied zu erwarten? Wird ein Teil der Kamera-Logik in CMOS-Chips implementiert, der bei CCD-Sensoren von Software erledigt werden muss?

Würde mich freuen, wenn einer dazu was erhellendes auf Lager hat.

--lox

 

[Der Junge mit der Nikon]

Mit der D300 kommt bald die zweite Nikon-Kamera mit CMOS-Sensor [EDIT: Die dritte, da die D70 auch einen CMOS-Sensor hatte], während die erste VF-DSLR D3 einen CCD-Chip trägt.

Davon stimmt ja nun leider fast gar nix. Ja, die D300 bekommt einen CMOS-Sensor. Die D3 aber auch. Vorher hatten schon die D2X und D2Xs einen CMOS-Sensor, nicht aber die D70. Im weitesten Sinne könnte man noch die D2H und D2Hs dazurechnen, da der LBCAST einem CMOS ähnlicher als einem CCD ist.

Und auch Canon hat CCDs verwendet, nämlich in der 1D.

 

[pr3m1um]

die d70 hatte doch einen 6mp sony sensor!?

 

[ManniD]

die d70 hatte doch einen 6mp sony sensor!?

Ja und die D100 auch, genau wie die D40, D50 und D200. Alles CCD's.

 

[lox]

Ja, die D300 bekommt einen CMOS-Sensor. Die D3 aber auch.Vorher hatten schon die D2X und D2Xs einen CMOS-Sensor, nicht aber die D70.

Und auch Canon hat CCDs verwendet, nämlich in der 1D.

Stimmt, hatte ich falsch gelesen. So ist das, wenn man schlecht recherchierten Quellen Glauben schenkt.
Über die ausgelaufenen Canon-Modelle kann ich mich nicht auslassen.

Wie auch immer, was hat es denn nun auf sich mit CMOS- vs. CCD?

--lox

 

[Palestina]

Stimmt ganz genau was Manni sagt!

Dann aber zu der Frage, ein Unterschied ist das die einzelnen Pixel beim CCD Zeilenweise ausgelesen werden, beim CMOS wird jeder Pixel wohl einzelnd ausgelesen. Das verhindert ein sogenanntes "überlaufen" der Pixel. Klarer gesagt ein CMOS Sensor soll absolut "Shortbandingfrei" sein!

CMOS Sensoren sollen angeblich stärker für das Rauschen anfällig sein, wobei Canon allerdings bisher das Gegenteil bewiesen hat!

Dann war da noch etwas mit dem Stromverbrauch, weiß aber jetzt nicht mehr welcher Sensor der größere Stromfresser ist!

Wenn das falsch ist, was ich geschrieben habe, bitte verbessern, bin nicht unfehlbar!


Da gibt es auch bestimmt noch mehr Unterschiede!

Grüße Oliver!

 

[yddub]

CCD Sensoren werden Zeilenweise ausgelesen. Die eketrischen Ladungen werden wie bei einer Eimerkette in schieberegistern (charge coupled Device) vertikal um eine zeile nach unten verschoben. Am unteren Rand gibt es dann ein horizontales Register, mit dem die Ladungen dann zum Analog Digital Wandler transportiert werden. ist das horizontale Register ausgelesen, werden die Ladungen in den vertikalen Registern wieder eine Position in der vertikalen verschoben. Das horiziontale Register ist wieder gefüllt und die Ladungen werden nacheinander ausgelesen.

Pro vertikale Pixelspalte eines Sensors ist also auch ein vertikales Register vorhanden beim CCD mit plätzen je nach Anzahl der Pixel in einer Zeile.

Das ganze führt beim CCD dazu, das man nur das gesamte Bild auslesen kann.



Beim CMos Sensor kann theoretisch jeder einzelnde Bildpunkt seperat ausgelesen werden.wie genau ist recht spezielles Halbleiterwissen und schwer zu erklären bzw nachzuvollziehen...

Welche Bauart nun weniger Bildrauschen hat sei mal dahingestellt. von dem WARUM mal ganz zu schweigen...

lg yddub

 

[kiva]

eine Bitte an die Mods/Admins:

Ich glaube dieses Thema ist im allgemeinen Bereich - Technik besser aufgehoben, da es nicht Herstellerspezifisch ist.

 

[HaPeWe]

Mich interessiert mal der technische Hintergrund, was man sich von CMOS- bzw. CCD-Sensoren für Vorteile verspricht. Ist das Rauschverhalten unterschiedlich? Werden CMOS-Chips in der Praxis auch anders ausgelesen? Ist bezüglich des Dynamik-Umfangs ein Unterschied zu erwarten? Wird ein Teil der Kamera-Logik in CMOS-Chips implementiert, der bei CCD-Sensoren von Software erledigt werden muss?

Der Wikipedia-Artikel zum CMOS-Sensor liefert viele der gesuchten technischen Hintergründe:
http://de.wikipedia.org/wiki/CMOS-Sensor

Spekulation:

In naher Zukunft wird der CMOS seine Vorteile zunehmend ausspielen und den Consumermarkt bei den DSLR dominieren.

CCDs werden vermutlich nur bei auf extreme Rauschfreiheit getrimmte AL-Kameras (evtl. primär im digitalen Mittelformat) und bei sehr kleinen Sensoren mit hohen Anforderungen an die Bildqualität eingesetzt, bei FT/APS und KB werden wohl die CMOS die Vorherrschaft übernehmen.

Mit zunehmenden Pixelzahlen wird sicherlich der Wunsch nach geringer auflösenden RAW-Dateien (eine 6MP-RAW aus dem 24MP Sensor) laut, diese Möglichkeit liefert der CMOS durch das einzelne Auslesen der Pixel ohne Zwischenbuffer.

Die Serienbildgeschwindigkeiten werden steigen. Schon bei dem "kleinen" 10MP icx493aqa Sony-Sensor (aus der D80/A100/K10D usw.) überschritt die Betriebsspannung des Sensors mit 6V die von vier AA-Akkus gelieferten 4,8V (wohl einer der Gründe, warum Pentax bei der K10D auf LiIon-Akkus umgestiegen ist).
Der icx483aqa aus der D200 mit ca. 6 FPS näherte sich mit seiner Betriebsspannung schon der Spannung von LiIon-Akkus - mehr als diese 6FPS sind beim APS-CCD wohl ohne zusätzliche Technik nicht machbar.

Dennoch glaube ich nicht, dass es für den Anwender Sinn macht darauf zu achten ob ein CMOS oder ein CCD eingesetzt wird. Nicht die theoretischen Eigenschaften der Sensortechnik, sondern die praktischen der gewählten Kamera sind doch für den Käufer relevant.

 

[yddub]

Dennoch glaube ich nicht, dass es für den Anwender Sinn macht darauf zu achten ob ein CMOS oder ein CCD eingesetzt wird. Nicht die theoretischen Eigenschaften der Sensortechnik, sondern die praktischen der gewählten Kamera sind doch für den Käufer relevant.

Sehe ich genauso. Ob ich nun eine Kamera mit CMOS oder CCD Sensor habe, sollte nicht so entscheidend sein...Da kann man sich lieber den Kopf drüber zerbrechen ob man vielleicht doch eine Kamera mit X3 Foveon oder mit Fuji Super CCD kauft

g Buddy

 

[Berschi]

Sehe ich genauso. Ob ich nun eine Kamera mit CMOS oder CCD Sensor habe, sollte nicht so entscheidend sein...Da kann man sich lieber den Kopf drüber zerbrechen ob man vielleicht doch eine Kamera mit X3 Foveon oder mit Fuji Super CCD kauft

g Buddy

Bliebe noch die Frage, warum dann Nikon bei seinen leistungsfähigsten Neuerscheinungen auf CMOS umgestiegen ist? Nur im Einsteigerbereich sind hier zur Zeit noch CCD-Sensoren implementiert. Bei einer eventuell bald kommenden D90 wird es interessant werden, welcher Sensortyp verwendet wird.

Gruß
Peter

 

[ManniD]

Bliebe noch die Frage, warum dann Nikon bei seinen leistungsfähigsten Neuerscheinungen auf CMOS umgestiegen ist?

Die D2Xs hatte eh schon immer CMOS, der LBCAST ist auch eher ein CMOS.

Aber was möchtest du uns damit sagen?

 

[Berschi]

Die D2Xs hatte eh schon immer CMOS, der LBCAST ist auch eher ein CMOS.

Aber was möchtest du uns damit sagen?

Dass es ja wohl einen Grund haben muss.
Entweder günstigere Herstellungskosten bei gleicher Qualität, oder ist vielleicht die Entwicklung mittlerweile im CMOS-Bereich an den CCD vorbei gezogen?
Ich kann mich nämlich auch noch erinnern, dass die CCD immer als die rauschärmeren im Vergleich zu den CMOS-Chips galten (zumindest war das bei den Webcams so).

Im übrigen war das eine Frage und nicht dass ich euch was sagen will

Gruß
Peter

 

[ManniD]

Entweder günstigere Herstellungskosten bei gleicher Qualität, oder ist vielleicht die Entwicklung mittlerweile im CMOS-Bereich an den CCD vorbei gezogen?

Der CMOS bietet viel Vorteile, geringerer Stromverbrauch z.B.. Schau dir die D300 an, um auf 8fps zukommen, muss man sie mit einem stärkeren Akku füttern. Scheint also nicht unerheblich zu sein. Wie es sich bei den Herstellkosten verhält weiß ich auch nicht.

 

[HaPeWe]

Bliebe noch die Frage, warum dann Nikon bei seinen leistungsfähigsten Neuerscheinungen auf CMOS umgestiegen ist?

Wegen einigen funktionalen Eigenschaften, in erster Linie wohl die Serienbildgeschwindigkeit (mehr als 6 FPS geht derzeit bei APS-CCDs noch nicht und würde wohl auch ein kleines Kraftwerk statt eines Akkus erfordern) sowie das partielle Auslesen (DX-Modus).

 

[Wayne]

Ein riesen Vorteil für manche leute ist die Tatsache, das die in der 1D und D70 verbauten CCD sensoren eine sync zeit von 1/500 haben, was bei nem CMOS mit madigen 1/250 nicht zu erreichen ist.

 

[codi]

Ein riesen Vorteil für manche leute ist die Tatsache, das die in der 1D und D70 verbauten CCD sensoren eine sync zeit von 1/500 haben, was bei nem CMOS mit madigen 1/250 nicht zu erreichen ist.

Was hat denn die X-Syncronzeit mit dem Sensor zu tun?

Früher war die X-Syncronzeit die kürzeste Belichtungszeit bei der der Verschluss noch komplett geöffnet wird. Bei kürzen Belichtungszeiten läuft gibt er nur einen mehr oder weniger schmalen Spalt frei, der horizontal oder vertikal über den Sensor läuft um das Bild zu belichten. Da man der Blitz eine viel kürzer Zeit leuchtet als die Belichtungszeit, sieht man diesen Spalt auf Bildern die mit kürzen Belichtungszeiten als der X-Syncronzeit mit Blitz fotografiert werden.

Hat sich daran in den letzten Jahren was geändert?

Gruß
Codi

 

[Der Junge mit der Nikon]

Was hat denn die X-Syncronzeit mit dem Sensor zu tun?

Früher war die X-Syncronzeit die kürzeste Belichtungszeit bei der der Verschluss noch komplett geöffnet wird. Bei kürzen Belichtungszeiten läuft gibt er nur einen mehr oder weniger schmalen Spalt frei, der horizontal oder vertikal über den Sensor läuft um das Bild zu belichten. Da man der Blitz eine viel kürzer Zeit leuchtet als die Belichtungszeit, sieht man diesen Spalt auf Bildern die mit kürzen Belichtungszeiten als der X-Syncronzeit mit Blitz fotografiert werden.

Hat sich daran in den letzten Jahren was geändert?

Ja. Man kann die Verschlusszeit auch durch Anschalten und Abschalten des Sensors regeln. Das geht aber nur bei CCDs (frag mich bitte nicht warum, es ist aber so), so dass diese Option bei CMOS und LBCAST nicht zur Verfügung steht.

 

[Michl0815]

Ja. Man kann die Verschlusszeit auch durch Anschalten und Abschalten des Sensors regeln. Das geht aber nur bei CCDs (frag mich bitte nicht warum, es ist aber so), so dass diese Option bei CMOS und LBCAST nicht zur Verfügung steht.

Warum haben dann DSLR mit CCD überhaupt einen mechanischen Verschluss?

Grüße

Michl

 

[Loco]

Ein riesen Vorteil für manche leute ist die Tatsache, das die in der 1D und D70 verbauten CCD sensoren eine sync zeit von 1/500 haben, was bei nem CMOS mit madigen 1/250 nicht zu erreichen ist.

D70 schafft auch X-Sync weit jenseits der 1/500.