צילום דיגיטלי: עידן ה-CMOS כבר כאן
חיישני CMOS, שהחליפו את הנגטיב ממצלמות הפילם, זמינים בשוק הצילום הדיגיטלי כבר זמן מה, אך רק כעת ניתן לקבוע כי עידן ה-CMOS החל באופן רשמי. הצפי: עידן ה-CCD יגיע אל סופו
כאשר פרצה אל חיינו מהפכת הצילום הדיגיטלי, חיישני ה-CMOS התמקמו בחלק התחתון והזול של השוק, והשאירו לחיישני ה-CCD להשתלט על הנתח המקצועי והמתקדם יותר.
למי שאינו בקיא, נספר כי ה-CMOS (קיצור של Complementary Metal-Oxide Semiconductor) הוא אחד משני סוגי רכיבים בצילום הדיגיטלי (השני הוא ה-CCD), אשר מחליף את הנגטיב במצלמות הפילם. מדובר ברכיב המורכב מתאים הקולטים אור במצלמה והופכים אותו למתח חשמלי. האותות החשמליים מיצרים קובץ מפת סיביות (bit map) של הצילום. על כל תא הקולט אור קיימים מסנני צבע של צבעי
היסוד אדום, ירוק וכחול- RGB וכך התמונה המתקבלת היא צבעונית ולא שחור לבן. גודל ה-CMOS יקבע את איכות ורזולוציה הקובץ הסופי.
ה-CCD - קיצור של Charge Coupled Device - פועל באופן דומה, אך קיימים כמה הבדלים טכנולוגים בין שני הרכיבים. בעבר, ה-CCD היה ידוע כאיכותי יותר לעומת ה-CMOS, המכניס "רעש" לתמונות ואיכות התמונות שהפיק נחשבה ירודה. הסיבה: גודלו המזערי של חיישן ה-CMOS, שלא אפשר הפקת תמונות באיכות סבירה.
הרעיון מאחורי CMOS תמיד קסום ליצרנים. באותה התקופה (גם היום) עלות הייצור של חיישני CCD גבוהה בהרבה מזו של ה-CMOS. זאת, נוסף על העובדה כי את חיישן ה-CMOS ניתן לייצר בכל מפעל לייצור שבבי מחשב כמו זיכרונות או מעבדים. המגמה כיום בשוק, כאשר יצרנים רבים מצליחים להשיק מצלמות חדשות כל חצי שנה, דוחפת להורדת מחירים. אחת הדרכים לעשות זאת תהיה בעזרת שילוב חיישן ה-CMOS בכל המצלמות.
קנון הייתה הראשונה
הייתה זאת קנון שהצליחה להשיק לראשונה ובהצלחה רבה, מצלמת רפלקס דיגיטלית בעלת חיישן CMOS. ה-Canon EOS D30, שהושקה במאי, 2000, הייתה מצלמת הרפלקס הדיגיטלית הראשונה במחיר שמתקרב להיות שפוי.
קנון השיקה מאז חמישה חיישני CMOS נוספים - אחד מהם שרד ושופר במהלך השנים (D60-10D). אך רק בימים אלה מסתמנת מגמה של מעבר המוני לחיישני CMOS מצד יצרנים נוספים, בהם גם ניקון, המשיקה חיישני CMOS במצלמות הרפלקס שלה. אולם, בניגוד למה שניתן לחשוב, ניקון אינה האויבת הנצחית של
קנון בשוק זה אלא סוני.
סוני שולטת בשוק ה-CCD. כמעט כל מצלמת ניקון, פנטקס, אולימפוס ומינולטה מהשורה הראשונה עושה שימוש בחיישן סוני כזה או אחר (ייתכן שגם חלק ממצלמות קנון). ניתן לנחש כי אף אחד מהיצרנים אינו מרגיש נוח עם הסידור וכי כל אחד חפץ ביכולת לתכנן ולייצר חיישנים משלו.
CMOS נגד CCD
הסיבה לכך שחיישני ה-CMOS לא השתלטו על שוק הצילום עד כה נוגעת לצורת העבודה של CMOS. בניגוד לחיישני ה- CCD, ה-CMOS עושה שימוש במעגלים שנמצאים על גבי התא הרגיש לאור כדי להמיר את המידע, להעבירו הלאה ולבצע אתחול.
אותם המעגלים בנויים ממספר טרנזיסטורים אשר יושבים על חלק מתא החיישן ומונעים מחלק מהאור להיכנס. כתוצאה מכך, חלק קטן יותר מהתא חשוף לאור מאשר בחיישני CCD סטנדרטיים. אם לא די בכך, בחישני CCD מעגלי השליטה והבקרה יושבים מחוץ לחיישן או בסמוך לו. בחיישני CMOS לעומת זאת, חלק "מהאלקטרוניקה" מהווה את הפיקסל עצמו ולכן, החיישן רגיש יותר לאלקטרונים טועים וייצור אלקטרונים כתוצאה מפעילות המעגלים. לאחר ההגברה הנוספת שדרושה לחיישן CMOS כתוצאה מרגישות נמוכה יותר, אותם אלקטרונים מתורגמים לבסוף כרעש.
העתיד כבר כאן
עידן ה-CMOS הגיע, ויש שני זרזים המבשרים עליו. הראשון נוגע לרצון היצרניות להוריד את מחירי המצלמות ולפתח את החיישנים לבדן. מאחר ו-CMOS קל יותר וזול יותר לייצור, אפילו חברות הצילום הפחות מצליחות יכולות להרשות לעצמן לחתום חוזה עם חברה לייצור CMOS. הבעיה האמיתית נעוצה במחיר הפיתוח. למשל,
יידרשו שנים ומימון רב לחברה כמו אולימפוס לתכנן חיישן CMOS פעיל באיכות גבוהה. לכן, סביר להניח כי יצרני מצלמות רבים ירכשו תחילה חיישני CMOS מחברות פיתוח כמו סוני ופנסוניק.
הזרז השני הוא טכנולוגי. היום ברור כי המירוץ אחר מיליוני הפיקסלים הוא זה שמכתיב את הקצב. השוק "עיוור" לאיכות גוף, מהירות תגובה, איכות עדשה, צריכת סוללה וכו'. הסטנדרט המקובל בשוק עולה במיליוני פיקסלים נוספים, וחיישני ה-CCD מתקשים להתמודד במצב זה.
הבעיה נובעת מפריקת המידע של החיישן. כל תא ממיר פוטונים לאלקטרונים בשלב האינטגרציה (החשיפה). לאחר מכן מתבצעת העברה של אותם האלקטרונים אל התא השכן. בפעימת העבודה הבאה כל תא מעביר שוב את המטען שקיבל לתא הסמוך. התהליך מתרחש שוב ושוב עד ליציאת כל האלקטרונים מהחישן. הדבר דורש זמן רב ומעכב את המוכנות לצילום הפריים הבא.
חיישני CMOS בנויים בצורה אחרת. אמנם, כל תא פיקסל בחיישן ה-CMOS הופך פוטונים לאלקטרונים, בדומה לחיישן ה- CCD. אולם, חיישני CMOS מכילים "אלקטרוניקה" על גבי התא, אשר הופכת את האלקטרונים למתח כבר בבית התא.
מבנה ה-CMOS מאפשר גישה באמצעות כתובות לכל תא ותא בחיישן. בדומה למודל זיכרון, ניתן לקרוא את המתח מכל תא ותא בנפרד או בצורה של קבוצת תאים יחד. תכונה זו מאפשרת ליצרנים לקרוא את המידע מהתאים בעזרת כמה ערוצים בו זמנית ולקצר באופן משמעותי את הזמן הדרוש כדי לקרוא את המידע מכל החיישן. בשיטה זו, ניתן להשתמש בחיישן CMOS בעל עשרות מיליוני פיקסלים ולקבל קצב צילום של 5 תמונות בשנייה.
למשל, מצלמת ה-Nikon D2X מנצלת 4 ערוצים כדי לפנות את כל 12 מיליון הפיקסלים בחישן הAPS שלה תוך אפשרות צילום של 5 תמונות בשנייה.
9.5 מיליון פיקסלים בתוך אריזת 1/1.8"
המירוץ אל עבר מיליוני הפיקסלים והירידה במחיר המצלמות מכתיבים מעבר ל-CMOS. וכיצד תנהג סוני? כתבה מעניינת שפורסמה לאחרונה במגזין יפני רימזה כי סוני מתכוונת לנסות את מזלה בשוק החיישנים הקטנים המיועדים למצלמות 'כוון וצלם', אך ברור כי זהו לא מהלך שהולך להתבצע בשנה שנתיים הקרובות.
לעת עתה, CCD ימשיך לשלוט בגדלים הסטנדרטים כמו 1/1.8" ו2/3". אולם, לפי סוני ופנסוניק, חיישני CMOS בעלי גודל פיקסל של 2 מיקרון נמצאים בתהליכי פיתוח לקראת מתן איכות תמונה גבוהה. רק כדי לסבר את האוזן, בגודל פיקסל כזה אנו צפויים לקבל חיישן בעל 9.5 מיליון פיקסלים בתוך אריזת 1/1.8", כמו ב-Canon G6.
המעבר
המעבר ל-CMOS, שכבר התרחש במצלמות המקצועיות (ומצלמות בפורמט הבינוני) מתקרב לכיוון מצלמות החובבנים המתקדמות. שילוב חיישני ה-CMOS במצלמות דיגיטליות דמויות רפלקס בעלות עדשה קבועה הוא בלתי נמנע. הצורך בשמירת מחירי תחרות, קצב צילום וכמות הפיקסלים עם שוק הDSLR מחייב מעבר לחיישני CMOS ברזולוציה גבוהה ובאיכות טובה.
בשלב ראשון, אין מן הנמנע שנראה חיישני CMOS בגודל APS במצלמות דמויות DSLR. בשלב שני, ייתכן ונחזה בחיישני CMOS בפורמטים קטנים יותר בגודל של 2/3". אך אני סבור כי לבסוף חיישני CMOS יחליפו גם את חישני ה-CCD הפופולריים יותר, בגודל 1/1.8".
למרות שתערוכת PMA2005 כבר בפתח ובעוד מספר ימים נוכל לצפות בחדשות טריות מצד היצרניות הגדולות, אנו סבורים כי שימוש ראשון בחיישן CMOS במצלמות חובבניות או מצלמות דמוי DSLR צפוי להירשם לקראת 2006.
