Ada sebuah pertanyaan yang lumayan sering ditanyakan kepada saya: “Apa sih bedanya sensor CCD dan CMOS pada kamera digital? Kamera mana yang lebih bagus, yang memakai sensor CCD atau sensor CMOS?” Pihak produsen kamera memang kerap tidak menjelaskan secara lengkap perbedaan dari kedua jenis sensor gambar tersebut. Sebelum membahas lebih lanjut, terlebih dahulu saya sampaikan bahwa saat ini, baik sensor CCD maupun CMOS mampu memberikan hasil foto yang sama baiknya. Perbedaan utama keduanya hanyalah masalah teknologi.
Kamera digital sekarang ini sudah menjadi barang umum mengikuti penurunan harga jualnya. Salah satu penggerak di belakang penurunan harga adalah dengan diperkenalkannya sensor CMOS. Sensor CMOS sangat jauh lebih murah untuk dirakit dibandingkan sensor CCD.
Baik sensor CCD (Charge-Coupled Device) maupun CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor) berfungsi sama yaitu mengubah cahaya menjadi elektron. Untuk mengetahui cara sensor bekerja kita harus mengetahui prinsip kerja sel surya. Anggap saja sensor yang digunakan di kamera digital seperti memiliki ribuan bahkan jutaan sel surya yang kecil dalam bentuk matrik dua dimensi. Masing-masing sel akan mentransform cahaya dari sebagian kecil gambar yang ditangkap menjadi elektron. Kedua sensor tersebut melakukan pekerjaan tersebut dengan berbagai macam teknologi yang ada.
Sensor CCD (Charge-Coupled Device)
Sensor CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor)
Langkah berikut adalah membaca nilai dari setiap sel di dalam gambar. Dalam kamera bersensor CCD, nilai tersebut dikirimkan ke dalam sebuah chip dan sebuah konverter analog ke digital mengubah setiap nilai pixel menjadi nilai digital. Dalam kamera bersensor CMOS, ada beberapa transistor dalam setiap pixel yang memperkuat dan memindahkan elektron dengan menggunakan kabel. Sensor CMOS lebih fleksibel karena membaca setiap pixel secara individual.
Sensor CCD memerlukan proses pembuatan secara khusus untuk menciptakan kemampuan memindahkan elektron ke chip tanpa distorsi. Dalam kata lain, sensor CCD menjadi lebih baik kualitasnya dalam ketajaman dan sensitivitas cahaya. Lain halnya, chip sensor CMOS dibuat dengan cara yang lebih tradisional dengan cara yang sama untuk membuat mikroprosesor. Karena proses pembuatannya berbeda, 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 pixel terdapat beberapa transistor yang saling berdekatan. Banyak foton mengenai transistor dibandingkan dioda-foto.
• 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 difabrikasi dengan cara produksi mikroprosesor yang umum sehingga lebih murah dibandingkan sensor CCD.
• Sensor CCD telah diproduksi massal dalam jangka waktu yang lama sehingga lebih matang. Kualitasnya lebih tinggi dan lebih banyak pixelnya.
• Sensitivitas CMOS lebih rendah karena setiap pixel terdapat beberapa transistor yang saling berdekatan. Banyak foton mengenai transistor dibandingkan dioda-foto.
• 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 difabrikasi dengan cara produksi mikroprosesor yang umum sehingga lebih murah dibandingkan sensor CCD.
• Sensor CCD telah diproduksi massal dalam jangka waktu yang lama sehingga lebih matang. Kualitasnya lebih tinggi dan lebih banyak pixelnya.
Berdasarkan perbedaan tersebut, dapat lihat bahwa sensor CCD lebih banyak digunakan di kamera yang fokus pada gambar yang high-quality dengan pixel yang besar dan sensitivitas cahaya yang baik. Sensor CMOS lebih ke kualitas di bawahnya, resolusi dan sensitivitas cahaya yang lebih rendah. Akan tetapi pada saat ini sensor CMOS telah berkembang hampir menyamai kemampuan sensor CCD. Kamera yang menggunakan sensor CMOS biasanya lebih murah dan umur baterainya lebih lama.
Saat ini banyak kamera digital murah yang menggunakan sensor CMOS daripada CCD. Apa kelemahan dan kekurangan CMOS dibanding CCD? CMOS memiliki keunggulan dimana ongkos produksi murah sehingga harga kamera lebih terjangkau. Sedangkan CCD memiliki keunggulan dimana sensor lebih peka cahaya, jadi pada kondisi redup (sore/ malam) tanpa bantuan lampu kilat masih bisa mengkap obyek dengan baik, sedangkan pada CMOS sangat buram.
CCD dibuat dengan lebih sensitif dan dengan responsibility tinggi. itu menyebabkan ISO yang di gunakan paling rendah 200. dengan kontras yang tinggi membuat sangat noise pada ISO tinggi. Sedangkan CMOS, tidak sesensitif CCD, dengan power yang rendah menghasilkan gambar yang lebih soft. Dengan kontras yang tidak begitu tinggi, membuat gambar masih terlihat baik di ISO yang tinggi.
Lebih lanjut mengenai perbedaan keduanya, inilah plus minus sensor CCD dan CMOS saat ini :
Sensor CCD
Plus :
• matang secara teknologi
• desain sensor sederhana (lebih murah)
• sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range)
• tiap piksel punya kinerja yang sama (uniform)
• matang secara teknologi
• desain sensor sederhana (lebih murah)
• sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range)
• tiap piksel punya kinerja yang sama (uniform)
Minus :
• desain sistem keseluruhan (CCD plus ADC) jadi lebih rumit dan boros daya
• kecepatan proses keseluruhan lebih lambat dibanding CMOS
• sensitif terhadap smearing atau blooming (kebocoran piksel) saat menangkap cahaya terang
• desain sistem keseluruhan (CCD plus ADC) jadi lebih rumit dan boros daya
• kecepatan proses keseluruhan lebih lambat dibanding CMOS
• sensitif terhadap smearing atau blooming (kebocoran piksel) saat menangkap cahaya terang
Sensor CMOS
Plus :
• praktis, keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC (camera on a chip)
• hemat daya berkat integrasi sistem
• kecepatan proses responsif (berkat parralel readout structure)
• tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming
• praktis, keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC (camera on a chip)
• hemat daya berkat integrasi sistem
• kecepatan proses responsif (berkat parralel readout structure)
• tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming
Minus :
• 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)
• 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)
Kamera-kamera yang menggunakan sensor CCD: Nikon D60, Fujifilm FinePix S5 Pro, Nikon D80, Nikon D40X, Canon PowerShot G9, Canon PowerShot Pro1, Ricoh GR Digital, dll
Kamera-kamera yang menggunakan sensor CMOS: Nikon D2Xs, Nikon D3, Nikon D300, Canon EOS 450D, Canon EOS-1D Mark III, Canon EOS-1Ds Mark III, Canon EOS 5D, Pentax K20D, Samsung GX-20, Sigma SD14, dll
Prinsip Kerja Sistem Sensor CCD
Prinsip Kerja Sistem Sensor CMOS
Pilih yang mana
Baik sensor CCD maupun CMOS memang berbeda total secara teknologi dan 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 aplikasi yang mau digunakan, memilih lensa yang berkualitas dan melatih teknik memotret yang baik. In the end, it will always be the image, content and the story it tells… whatever camera you use… Happy Shooting!
