Wat is een CMOS sensor?

Een beeldsensor speelt een belangrijke rol in fotokwaliteit

Simpel gesteld, vervangt de beeldsensor de film in je camera. Het is de lichtgevoelige plaat achter de lens in je body, waarop zich een negatief zwart-wit beeld vormt van de scène die je fotografeert. Hoe goed je foto wordt, hangt af van de grootte van de sensor en de kwaliteit ervan. Verkopers schermen met CCD en CMOS als verkoopargument. Maar wat betekenen die termen eigenlijk en waarvoor kies je? Dat trachten we je uit te leggen. Zodat je met kennis gewapend bent voor je die camera koopt.

Wat is een CMOS sensor?

Professionele fotografen hebben lang geaarzeld om de overstap te maken van analoge naar digitale fotografie. De CMOS sensor is aanwezig in digitale camera’s en zorgde ervoor dat digitale foto’s voldoende scherp en precies werden.

Omdat de sensor in de digitale camera aanvankelijk onvoldoende sterk was om te kunnen concurreren met foto’s die vanaf een negatief werden geprint. De digitaal genomen foto’s waren niet zo scherp en gedetailleerd. Ze bevatten veel ruis en konden minder groot worden afgedrukt. Maar de recente ontwikkelingen in de halfgeleider industrie hebben ervoor gezorgd dat computerchips steeds kleiner en krachtiger werden, zodat ze meer informatie op een kleinere oppervlakte konden opslaan. En zo is na de CCD een CMOS sensor ontstaan, die een steeds groter aandeel van de markt wegkaapt.

Beide sensortypes hebben hetzelfde doel: lichtbundels die via de lens in je camera komen, omzetten naar elektronische informatie, zodat een digitale foto kan worden gevormd. Maar dat pakken de CCD en CMOS sensor verschillend aan.

De CMOS sensor werkt zoals een zonnepaneel in je camera. Het is een vaste gevoelige plaat waarop bij wijze van spreken lichtemmertjes staan. Die vullen zich met het weerkaatste licht dat van je onderwerp afkomstig is en vervolgens je camera indringt. Waarna er een negatief beeld op de halfgeleider sensor verschijnt. Dat negatief wordt maar tijdelijk bijgehouden, tot de spanning op de beeldsensor wegvalt. Zo kun je telkens nieuwe beelden op de sensor vormen. Ook kort na elkaar, zoals bij reeksopnamen, wanneer je een korte sluitertijd instelt om je foto’s te nemen.

Aan de achterzijde van het kleine zonnepaneel in je camera geven de miljoenen lichtgevoelige pixel sensoren elk apart hun informatie door aan de beeldprocessor. Die interpreteert het negatief op de CMOS sensor en schrijft de beeldgegevens in computertaal weg naar de SD-geheugenkaart. De lange rij nullen en enen houdt de bestandsgegevens bij, die aan de voorkant van de sensor alweer werden gewist. Zodat je computer de gegevens kan lezen.

De beeldinformatie bestaat uit specifieke gegevens met betrekking tot: de belichting, het contrast en de verschillende kleuren in je foto. Waardoor je die aan de hand van beeldbewerkingssoftware verder kunt ontwikkelen en je foto ook kunt afdrukken.

digitale camera met CMOS sensor of CCD

De voordelen van CMOS sensor

De CCD sensor registreert alleen en kan zelf geen enkele verwerking doen. Behalve het opvangen van het licht gebeurt elke berekening door een zware, dure processor. Dat de CMOS sensor wel alles aan boord heeft om complexe berekeningen te maken op de vrij kleine oppervlakte van de chip, is zowat het grootste voordeel.

Iedere pixel van de miljoenen pixels op de CMOS sensor, heeft het vermogen om de foto te verbeteren. Zo worden per pixel correcties uitgevoerd met betrekking tot de scherpte en het contrast. En op datzelfde niveau wordt ook aan ruisonderdrukking gedaan.

Bovendien wordt de omzetting van analoog naar digitaal op de chip zelf uitgevoerd, waardoor de verdere verwerking van de gegevens uitsluitend digitaal gebeurt. Dat komt de interne communicatie tussen de cameraonderdelen ten goede en versnelt uiteraard ook dat proces. Waardoor er weinig andere hulpmiddelen nodig zijn om tot een goed eindresultaat te komen.

Zelfs al werk je in mindere lichtomstandigheden en vertrek je vanaf een slechtere belichting. De CMOS sensor trekt het recht. Wat een sterke verbetering van je digitale fotografie tot gevolg heeft voor in verhouding weinig geld.

Camera met CMos sensor

Het verschil tussen CMOS en CCD

Zowel CCD als CMOS sensoren zijn door de jaren heen beter geworden. Maar waar de eerste digitale camera’s werden uitgerust met een CCD, heeft de CMOS sensor de markt stilaan overgenomen. De kentering deed zich begin deze eeuw voor, toen Canon besliste om de CMOS sensor te integreren in zijn professionele EOS 1Ds spiegelreflexcamera. Om deze sensor vervolgens ook in te bouwen in zijn andere, vaak kleinere digitale camera’s, die door het grote publiek worden gebruikt.

Je vraagt je dan waarschijnlijk af: ‘Waarom?’ Wel, de CMOS sensor biedt grote voordelen ten aanzien van de CCD. Al hebben beide sensortypes hun eigen plus- en minpunten en zien ze er voor een leek zowat gelijk uit. Zo bestaan ze allebei uit rijen en kolommen en vertonen ze een patroon dat lijkt op een schaakbord.

Maar daar stopt elke gelijkenis. Want de verschillen tussen de sensoren zijn duidelijk. De CCD sensor zet het opgevangen licht in de pixels om naar een analoog signaal dat daarna opnieuw moet worden vertaald naar digitale gegevens. Waaraan rood, blauw en groen wordt toegevoegd om tot een mooie kleurenfoto te komen. Met een groot dynamisch bereik en weinig ruis.

Elke pixel is erg lichtgevoelig. Maar omdat lijn voor lijn van het beeld wordt verwerkt, is de snelheid waarmee dat gebeurt erg laag en is de beeldsensor niet geschikt om met live view te gebruiken. Bovendien is de ontwikkelingskost van een CCD sensor hoog. En de sensor verbruikt ook veel energie, waardoor de batterij in de camera snel leegloopt.

De CMOS sensor heeft dat nadeel niet. Hij is minder energieverslindend, waardoor je de batterij in je toestel langer kunt gebruiken. Vooral wanneer het buiten kouder wordt, merk je meteen het verschil. Daarvoor zijn verschillende redenen. Het licht dat op de CMOS sensor valt, wordt door de individuele pixel sensoren zelf grotendeels verwerkt. En de informatie van de pixels wordt apart, maar gelijktijdig naar de processor gestuurd, waardoor de verwerkingstijd aanzienlijk korter wordt.

De respons van de sensor is beter en het signaal dat wordt doorgestuurd, blijft digitaal. Doordat het aantal omzettingen tot een absoluut minimum wordt beperkt, is een minder krachtige processor nodig. Daardoor kan de ontwikkelingskost laag worden gehouden, hoewel de beeldsensor uit meer elementen bestaat en de productie ervan ook complexer is.

wat is een CMos sensor

Verschillende soorten CMOS sensoren

De verwerking op chipniveau zorgt er ook voor dat CMOS sensoren in verschillende formaten kunnen worden ontwikkeld, die stuk voor stuk een behoorlijk goed tot uitstekend niveau halen. Alle sensoren hebben dezelfde eigenschappen. Maar in de compact camera zit een kleinere sensor dan in de bridge camera. En die heeft op zijn beurt weer een kleinere sensor dan de systeem– of spiegelreflexcamera. Wat op zich wel belangrijk is. Want de grootte van de sensor bepaalt samen met het aantal pixels dat zich op de CMOS sensor bevindt op welk formaat je jouw foto’s zonder kwaliteitsverlies kunt printen.

Want bij kleinere sensoren moet je rekening houden met de cropfactor en vaak ook een iets lagere resolutie. Waardoor er sneller ruis optreedt, wanneer je de foto’s op groot formaat afdrukt. De full frame sensor met een afmeting van 36 x 24 mm is de grootste sensor in de camera. De afmetingen ervan komen overeen met het negatief uit de analoge camera. Deze sensor komt vooral voor in de spiegelreflexcamera’s en systeemcamera’s.

In een goedkopere camera van dat formaat zit vaak een ietwat kleinere ASP-C sensor verwerkt, met een cropfactor 1,5 of 1,6 en een afmeting van 24 x 16 mm, zoals in de Nikon D7500. Een goede bridge camera heeft, als het wat meezit, een 1 inch sensor van 12 x 9 mm. Terwijl andere camera’s met een vaste lens, zoals compact camera’s, het mogelijk moeten stellen met een CMOS sensor van 6 x 4 mm. Maar ook die werkt nog steeds supersnel en geeft mooie printresultaten op maximaal A4-fotopapier.

Ontwikkelingen in CMOS

En zo lijkt de CMOS sensor het pleit stilaan te winnen van de oudere CCD sensor, die veel duurder is, trager werkt en niet te combineren valt met live view. Al kan het nog even duren voor het doek valt. Duidelijk is in ieder geval wel dat CMOS niet alleen zijn historische achterstand heeft ingehaald, maar intussen ook een alsmaar grotere voorsprong neemt op zijn naaste concurrent.

Met ontwikkelingen die het stilaan mogelijk maken om met een 133 megapixelsensor aan hoge snelheid 8K video’s op te nemen en haarscherpe posterfoto’s te schieten, met een afmeting van 7.680 bij 4.320 pixels. Die in RAW-formaat veel beter en bovendien met meer opties kunnen worden ontwikkeld, nadat ze met de CMOS technologie werden opgeslagen. Zodat uiteindelijk een ongeëvenaarde fotoprint ontstaat.

Het feit dat zelfs camerafabrikant Sony dat inziet, is een teken aan de wand. Het merk dat sinds de eerste camcorder traditioneel voor CCD koos en er goede ervaringen mee opdeed in de filmindustrie, heeft bekendgemaakt te willen stoppen met de productie van de batterij verslindende CCD sensor.

Sony is er intussen ook van overtuigd geraakt dat CMOS de toekomst is en werkt zelfs mee aan de verdere verbetering ervan. Zodat in de laatste nieuwe CMOS sensor niet alleen de eigen pluspunten zullen worden aangescherpt, maar het er ook heel sterk op lijkt dat hij er de meeste voordelen van de CCD bijkrijgt.

Sta je bijgevolg voor de keuze, denk dan niet langer na en ga resoluut voor CMOS.

Lees ook de volgende artikels

Related Posts

Privacy Preferences
When you visit our website, it may store information through your browser from specific services, usually in form of cookies. Here you can change your privacy preferences. Please note that blocking some types of cookies may impact your experience on our website and the services we offer.