Hvad er CCD – den klassiske billedsensortype med høj billedkvalitet
CCD, forkortelse for Charge-Coupled Device, er en billedsensorteknologi der dominerede digitale kameraer fra de første kommercielle digitaliseringer i 1970\’erne og 80\’erne og frem til midten af 2000\’erne, hvor CMOS-teknologien gradvist overtog markedslederskabet og i dag er standarden i langt de fleste kamerasystemer. CCD-sensoren opererer ved at opsamle elektroner i hvert photosite under eksponeringen og derefter flytte de samlede elektriske ladninger sekventielt fra pixel til pixel igennem sensorens registre til et centralt analogt output-kredsløb, der behandler og digitaliserer signalet via en enkelt eller meget få analog-til-digital-konvertere. Det er denne sekventielle ladningsoverførselsmekanisme der har givet teknologien sit navn og der adskiller den fundamentalt fra CMOS-sensorens lokale og parallelle signalbehandling direkte ved hvert photosite.
Den primære kvalitetsmæssige fordel ved CCD-teknologien var den ekstremt ensartede og støjsvage signalbehandling, der opstod fordi det analoge signal fra alle photosites passerede igennem den samme, præcist kalibrerede output-konverter. Det betød at CCD-kameraerne i sin storhedstid producerede billeder med en farvenøjagtighed og en lavfrekvent støjkarakter der var svær at matche af de samtidige CMOS-designs, og det er grunden til at CCD stadig i dag bruges i visse videnskabelige og astronomiske kameraapplikationer, der kræver det absolutte maksimum af signal-fidelity og støjminimerring.
CMOS-teknologiens overtagelse af markedet var ikke primært drevet af overlegen billedkvalitet men af de markante praktiske fordele CMOS tilbyder i produktionssammenhæng: langt lavere strømforbrug der muliggør lettere og batterisparingsorienteret kameradesign, markant hurtigere udlæsningshastighed der er fundamental for burst-fotografering og videofunktionalitet, og en lavere produktionsomkostning der muliggør bredere tilgængelighed og hurtigere teknologifornyelse. I takt med at CMOS-teknologien har indhentet og i de fleste praktiske parametre oversteget CCD-kvaliteten, er CCD\’s begrænsninger i hastighed og energiforbrug blevet den afgørende faktor for dets fraværelse fra moderne kamerasystemer.
Astrofotografi er et felt, der stadig anvendes CCD-sensorer i stor udstrækning, dels af historiske og infrastrukturmæssige årsager og dels fordi visse specialiserede CCD-designs med store photosites og ekstremt lav read noise stadig er optimerede til den svag-lys-registrering der er karakteristisk for astronomiske observationer. Modificerede CCD-kameraer med nedkølingssystemer der reducerer sensortemperaturen til under nul grader celsius, og dermed reducerer varme-støjen markant, er standard i professionel astrofotografi.
Tip: Ejer du et ældre kamera med CCD-sensor og er utilfreds med burst-hastighed og batterilevetid men tilfreds med billedkvaliteten, er dette præcis den historiske afvejning der definerede CCD\’s svaghed. Et nyere CMOS-kamera vil i næsten alle praktiske situationer levere en overlegen kombination af billedkvalitet, hastighed og batterilevetid, men det ændrer ikke den historiske teknologis bidrag til fotografiets udvikling.