Skrót od angielskiego Charge Coupled Device.

W aparatach cyfrowych, odpowiednikiem kliszy fotograficznej, jest matryca światłoczuła. Na rynku dostępne są trzy rodzaje tego typu sensorów: CCD, CMOS i LBCAST JFET. Wciąż najpowszechniej używanym i najbardziej znanym, jest układ CCD.

Przykładowa matryca CCD wraz z płytką montażową:

Matryca CCD jest detektorem. W pewnym uproszczeniu, można powiedzieć, że zbudowana jest z pikseli, których zadaniem jest wychwytywaniem fotonów, które nań padają. Następnie fotony te, zostają zamienione na napięcie elektryczne. Wszystko to dzieje się dzięki efektowi fotoelektrycznemu wewnętrznemu, który polega na wybijaniu elektronów przez fotony, co prowadzi do powstanie różnicy potencjału, czyli napięcia elektrycznego. Następnie poprzez elektrody zgromadzone na końcu każdego rzędu pikseli, zgromadzony sygnał trafia do wzmacniacza, po czym opuszcza chip.

GENEROWANIE OBRAZU

Matryca CCD sama w sobie nie rozróżnia barw, lecz służy jedynie jako liczydło dla padających na nią fotonów. Dzięki temu wiemy jakie natężenie miało światło padające na poszczególne piksele. Aby uzyskać informacje o barwie, projektanci posłużyli się bardzo sprytną sztuczką. Przed samym sensorem umieszczony jest filtr barwny składający się z 3 podstawowych kolorów: czerwony, zielony i niebieski (taki schemat kolorów podstawowych nazywany jest RGB, od pierwszych liter angielskich nazw Red, Green, Blue). To jest najczęściej stosowanym układ kolorów w filtrze, nazywany schematem (filtrem) Bayera.

Aby uzyskać obraz, informacje sczytane z matrycy, trafiają do procesora, który za pomocą skomplikowanych algorytmów przetwarza uzyskane dane i efekt wyjściowy zapisuje do pliku (format pliku zależy już od naszego wyboru i najczęściej jest to plik RAW, TIFF lub JPEG).

RODZAJE MATRYC CCD

Sensory CCD możemy klasyfikować na dwa sposoby. Pierwszy z nich wynika z ich wielkości. Różni producenci montują w swoich produktach, przetworniki różnych wielkości. Najmniejsze stosowane są w najtańszych cyfrówkach i mogą mieć jedynie 4.54x3.42 [mm] (rozmiary matryc często podaje się jako długość ich przekątnej wyrażonej w calach i tak ten model to 1/3.2"). W średniej klasy kompaktach stosuje się matryce o wymiarach 7.20x5.35 [mm] (1/1.8"), a w nowoczesnych lustrzankach stosuje się obecnie matryce o wymiarach klatki filmu małoobrazkowego, czyli 36.00x24.00 [mm] (te nazywa się "full frame" i nie podaje się zazwyczaj długości ich przekątnej). Jak łatwo zauważyć, zasada jest prosta - im większa matryca tym lepiej. Dzięki temu na dużej matrycy możemy umieścić piksele o większych rozmiarach, a zarazem więcej ich tam można "upakować". Efektem tego jest większa zdolność aparatu do zbierania światła, dzięki czemu zdjęcia są lepszej jakości (mają lepsza dynamikę barwną, kontrast etc.).

Drugi podział wynika z technologii produkcji tych sensorów. Poza typowymi matrycami, o jakich była mowa produkuje się również następujące:

- Fujifilm Super CCD:
W tradycyjnych matrycach, pojedynczy piksel jest kwadratem. W sensorach Fujifilm piksele są ośmiokątami. Dzięki temu, odległości pomiędzy środkami sąsiednich pikseli są mniejsze niż w tradycyjnych produktach.

Wynikiem tego, są większe piksele na matrycy o tych samych rozmiarach, co bezpośrednio przekłada się na lepszą jakość zdjęć. Jednakże, na uzyskanych zdjęciach, piksele muszą być kwadratowe. Wiąże się to z koniecznością interpolowania danych pozyskanych z pikseli. Efekt tego jest taki, że w praktyce 6 megapikselowa matryca Super CCD, pozwala uzyskać obraz o rozdzielczości zaledwie 4 megapikseli.

- Fujifilm Super CCD SR i SR II (ang. Super Dynamic Range - Podwyższona Dynamika Barwna)

Jest to technologia, będąca bezpośrednim rozwinięciem poprzedniej, z tą różnicą, że każdy piksel składa się z dwóch fotodiod zamiast jednej. Pierwsza i większa fotodioda odpowiada za rejestrowanie cieni i typowych detali, zaś druga mniejsza, odpowiada za rejestrowanie natężenia oświetlenia. W drugiej ewolucji tego rozwiązania obie fotodiody zamontowane są oddzielnie, tak aby optymalnie wykorzystać przestrzeń pomiędzy pikselami.

Muszę jednak, dopowiedzieć, że owe "typowe matryce" również ewoluują. Głównym producentem matryc CCD jest firma Kodak. To jej pracownicy w głównej mierze przyczynili się do tak szybkiego rozwoju tej technologii. Obecnie największe matryce dostępne na rynku mają rozdzielczość 22 megapiksele i wyprodukowane zostały właśnie w laboratoriach tego amerykańskiego giganta. Największa matryca wyprodukowana w ogóle w laboratoriach Kodaka ma natomiast 55 MPix, a przedstawiciele tej firmy oznajmiają, że już niedługo stworzą sensor o niebotycznie wielkiej liczbie - 100 megapikseli!