تفاوت سنسورهاى CCD و CMOS

نگاهى به تفاوت سنسورهاى CCD و CMOS

همانطور كه در گذشته خوانديد، تفاوت اساسى دوربين هاى ديجيتال با دوربين هاى اپتيكال (فيلمى) در آن بود كه دوربين هاى ديجيتال فاقد فيلم بودند. اين دوربين ها حاوى يك سنسور بودند كه نور را به بارهاى الكتريكى تبديل مى كردند.

ابعاد سنسورهاى تصويرى از ابعاد فيلم كوچك تر است. براى مثال ابعاد هر فريم از يك فيلم ۱۳۵ معمولى ۲۴ ميليمتر در ۳۶ ميليمتر است. اما سنسورى كه براى ايجاد يك تصوير ۳/۱ مگاپيكسل استفاده مى شود حدوداً ۵ ميليمتر در ۷ ميليمتر است.

تفاوت سنسورها

تفاوت سنسورها

سنسورهاى تصويرى انواع مختلفى دارند. سنسور تصويرى كه توسط اكثر دوربين هاى ديجيتال استفاده مى شود از نوع CCD (Charge Coupled Device) است. برخى ديگر از دوربين ها از سنسور CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) استفاده مى كنند. اگرچه سنسورهاى CMOS به زودى گسترش مى يابند و استفاده از آنها در دوربين هاى ديجيتال رايج تر مى شود، اما هيچگاه نمى توانند جاى سنسورهاى CCD را بگيرند.

هر سنسور CCD مجموعه اى از ديودهاى حساس به نور كوچك است كه فوتون (نور) را به الكترون (بار الكتريكى) تبديل مى كند. اين ديودها كه فتوسايت ناميده مى شوند، به نور حساس هستند. هر اندازه نور شديدترى به يك فتوسايت تابيده شود، بار الكتريكى بيشترى در آن فتوسايت القاء مى شود.
سنسورهاى CMOS نيز به روش مشابهى نور را به بار الكتريكى تبديل مى كنند. پس از اين مرحله مقاديرى بار الكتريكى روى هر فتوسايت بايد خوانده شود. تفاوت اساسى اين دو سنسور در روش خواندن مقادير بارهاى الكتريكى است. در سنسورهاى CCD بار الكتريكى به همان صورت وارد يك تراشه مى شود و به صورت درايه اى از درايه هاى يك ماتريس دو بعدى قابل خواندن است. سپس مقدار اين درايه ها (كه هنوز آنالوگ هستند) توسط يك مبدل آنالوگ به ديجيتال به اطلاعات رقمى تبديل مى شود. در سنسورهاى CMOS هر پيكسل چندين ترانزيستور به همراه دارد كه وظيفه آنها تقويت بارهاى الكتريكى در لحظه دريافت نور است. اگرچه تقويت نور توسط ترانزيستورها در هر پيكسل مستلزم وجود مدارات پيچيده ترى نسبت به سنسورهاى CCD است، اما از آنجا كه تك تك پيكسل هاى اين سنسورها به صورت مجزا قابل دسترسى هستند، اين سنسورها از قابليت انعطاف بيشترى برخوردارند.
براى جلوگيرى از ايجاد اعوجاج ضمن انتقال بارها در تراشه، سنسورهاى CCD به روش ويژه اى توليد مى شوند. حاصل به كار بردن اين پروسه ويژه، تصاوير با كيفيت ترى از لحاظ صحت داده هاى خوانده شده و حساسيت نور است. از سوى ديگر سنسورهاى CMOS به همان روشى توليد مى شوند كه اكثر تراشه ها و پردازنده هاى كامپيوترى ساخته مى شوند. اختلاف روش توليد، تفاوت هاى زيادى بين سنسورهاى CCD و CMOS ايجاد كرده است:

–         سنسورهاى CCD تصاويرى با كيفيت بالا و بدون نويز ايجاد مى كند. در حالى كه تصاوير حاصل از سنسورهاى CMOS عموماً نسبت به دريافت نويز مستعد ترند.

–         – به دليل حضور چندين ترانزيستور در هر پيكسل از سنسورهاى CMOS اين سنسورها از حساسيت كمترى برخوردارند. بسيارى از فوتون هايى كه به سطح سنسور مى رسند، به جاى برخورد با فوتوديودها به ترانزيستورها برخورد مى كنند.

–         – سنسورهاى CMOS انرژى بسياركمى مصرف مى كنند. در حاليكه مصرف انرژى (به دليل پردازش پيچيده اطلاعات) در سنسورهاى CCD حدود ۱۰۰ برابر بيشتر از سنسورهاى CMOS است.
– سنسورهاى CMOS توسط كليه كارخانه ها و خطوط توليد تراشه هاى سيليكونى قابل توليد هستند. به همين دليل نسبت به سنسورهاى CCD بسيار ارزان ترند.

–         – از آنجا كه مدت زيادى از عمر سنسورهاى CCD مى گذرد و اين سنسورها به ميزان بسيار زيادى در توليد دوربين هاى ديجيتال استفاده شده اند، از نظر دانش فنى توليد، بسيار كامل تر از سنسورهاى CMOS هستند.

–         براساس اين تفاوت ها واضح است كه سنسورهاى CCD بيشتر در دوربين هايى استفاده مى شوند كه بايد از كيفيت و حساسيت بالاترى برخوردار باشند. در عوض دوربين هايى كه از سنسورهاى CMOS استفاده مى كنند داراى وضوح، حساسيت و كيفيت كمترى هستند اما ارزان ترند و عمر باترى بسيار طولانى ترى دارند


تلاش براى ساده كردن تكنولوژى اطلاعات

پيروزى بر پيچيدگى

جان مائدا مى گويد: «كامپيوتر مرا دشمن خودش مى داند، به هر چيزى كه دست مى زنم كار نمى كند.» آن ابزارهاى (Plug and play) مانند پرينترها و دوربين هاى ديجيتال را در نظر بگيريد كه هر كامپيوتر شخصى على الظاهر به طور خودكار به محض آن كه اين وسايل از طريق سوراخى به نام پورت USB در پشت كامپيوتر به آن وصل مى شوند آنها را شناسايى مى كند. آقاى مائدا مى گويد هر گاه يكى از چنين ابزارهايى را به كامپيوترش وصل مى كند، يك پيغام خطاى طولانى و غيرقابل فهم از سوى ويندوز بر روى صفحه مونيتور ظاهر مى شود. اما او بر مبناى تجربه تلخش مى داند كه جان كلام در اين پيغام طولانى جواب منفى است.

مشكلات آقاى مائدا در نگاه اول ممكن است خيلى شايسته توجه به نظر نرسد. چه كسى است كه مختل شدن ويندوز و رى بوت شدن (reboot) آن بدون اين كه شما آن را آغاز كرده باشيد، دان لود كردن بى پايان برنامه هاى ضد ويروس براى بازيابى هارديسك هاى در شرف نابودى وررفتن با كابل ها و دستگاه براى به كار انداختن پرينتر گاهى قطع اميد كردن را تجربه نكرده باشد؟ با اين حال آقاى مائدا يك كاربر پير تكنولوژى هراس نيست. او داراى درجه فوق ليسانس علوم كامپيوتر و درجه دكترا در طراحى ميانجى ها (interface) (كامپيوتر) است و در حال حاضر استاد طراحى كامپيوتر در موسسه تكنولوژى ماساچوست (MIT) است.

به طور خلاصه او يكى از پيشگام ترين نابغه هاى كامپيوتر است. آقاى مائدا به اين نتيجه رسيد كه اگر او به نمايندگى از همه مردم نتواند بر تكنولوژى مورد نياز براى استفاده موثر از كامپيوتر تسلط يابد، اكنون زمان اعلام كردن بحران است. بنابراين او در ابتداى سال ۲۰۰۴ يك برنامه پژوهشى جديد با نام «سادگى» (Simplicity) را در آزمايشگاه رسانه هاى MIT به راه انداخت. هدف او جست وجوى راه هايى براى خلاص شدن از آشفتگى امروز است.
آقاى مائدا همدلان بسيارى دارد. مرحوم مايكل درتوزوس در كتابش به سال ۲۰۰۱ به نام «انقلاب ناتمام» اعلام كرد كه: «اكنون زمانى است كه ما با خواسته هاى گسترده قيام كنيم: كامپيوترهاى ما را ساده تر بسازيد!»
دانالد نورمن طرفدار درازمدت سادگى طراحى با اين خواسته موافقت دارد و در كتابش با نام «كامپيوتر نامريى» مى نويسد: «تكنولوژى امروز مزاحمت آفرين و سلطه جويانه است، اين تكنولوژى ما را در وضعيتى از فقدان لحظات سكوت، داشتن زمان كمتر براى خودمان و با حسى از كاهش كنترل بر زندگى هايمان قرار مى دهد. انسان ها آنالوگ اند نه ديجيتال، زيستى اند نه مكانيكى. اكنون زمان تكنولوژى انسان مدار است يك تكنولوژى انسانى.»
صنعت تكنولوژى اطلاعات (IT) سابقه اى درازمدت از انكار كردن اين مشكل را دارد. گرگ پاپودوپولوس متخصص ارشد تكنولوژى در شركت Sun Microsystems سازنده كامپيوترهاى قدرتمند شركتى مى گويد كه امروز تكنولوژى اطلاعات «در حالتى است كه بايد از آن شرمنده بود، يك تكنولوژى عذاب آور.» رى  لين يك سرمايه گذار اهل مخاطره در شركت «كلاينزر پاركينزكافيلد و بايرز» يكى از برجسته ترين شركت هاى سرمايه گذارى در دره سيليكون توضيح مى دهد: «پيچيدگى تا به حال باعث عقب ماندن صنعت ما شده است، مقدار زيادى از سرمايه گذارى ها به علت پيچيدگى  نمود عملى پيدا نمى كند. شايد اين مسئله بزرگترين چالش اين صنعت باشد.» حتى ميكروسافت كه افرادى مانند آقاى لين آنها را مقصر اصلى اين وضع مى دانند، در اين مورد حالتى پوزش طلبانه دارد. كريس كاپوسلا رئيس «كاربردهاى دسك تاپ» در ميكروسافت مى پذيرد كه: «در حال حاضر اغلب افراد مى گويند كه اين تكنولوژى زندگى را پيچيده تر كرده است.»
هزينه هاى اقتصادى تكنولوژى اطلاعات را مشكل مى توان اندازه گرفت اما احتمالاً بسيار هنگفت هستند. گروه استانديش (Standish Group) يك گروه پژوهشى كه ميزان فروش تكنولوژى اطلاعاتى شركت را دنبال مى كند، مشخص كرده است كه ۶۶ درصد همه پروژه هاى تكنولوژى اطلاعاتى به علت پيچيدگى شان يا از همان ابتدا شكست مى خورند يا مدت نصب آنها به درازا مى انجامد. ۹۸ درصد پروژه هاى تكنولوژى اطلاعاتى بسيار بزرگ _ آنهايى كه بيش از ۱۰ ميليون دلار به ازاى هر پروژه هزينه مى برند _ نيازهاى مربوط را برآورده نمى كنند.

بر مبناى محاسبه شركت پژوهشى گارتنر براى پيچيدگى شبكه هاى كامپيوترى يك شركت متوسط در سال ۱۷۵ ساعت به نحوى برنامه ريزى نشده دچار اختلال هستند و به طور ميانگين باعث خسارتى بيش از ۷ ميليون دلار مى شوند. در راس همه خسارات اين كه كارمندان به طور متوسط يك هفته در سال را صرف سروكله زدن با كامپيوترهاى شخصى نافرمانشان مى كنند و كارمندان سيار مانند فروشندگان هر سال متحمل ۴۴۰۰ دلار هزينه اضافى مى شوند.

تونى پيكاردى يك محقق در شركت IDC يك شركت پژوهشى بزرگ ديگر به چالش برانگيزترين عدد در اين زمينه دست يافته است. هنگامى كه او از نمونه اى از شركت ها در ۱۵ سال پيش نظرخواهى كرد، متوجه شد كه آنها ۷۵ درصد بودجه تكنولوژى اطلاعاتى شان را صرف سخت افزارها و نرم افزارهاى جديد مى كنند و ۲۵ درصد بودجه شان صرف تثبيت سيستم هايى كه از قبل داشتند، مى شود. امروز اين نسبت معكوس شده است. ۷۰ تا ۸۰ درصد هزينه هاى تكنولوژى اطلاعاتى صرف حل كردن مشكلات سيستم هاى قبلى مى شود تا خريد سيستم هاى جديد. به گفته آقاى پيكاردى اين امر دال بر اين است كه امسال پيچيدگى تكنولوژى اطلاعات براى شركت ها در سراسر جهان ۷۵۰ ميليارد دلار هزينه به بار خواهد آورد. حتى اين بار مالى تحميل شده بر مصرف كنندگان را مورد محاسبه قرار نمى دهد، چه هزينه هاى صرف شده براى سرويس هاى كمك به مشترى ها و چه هزينه هاى ناشى از ابزارها و برنامه هايى كه به علت پيچيدگى قابل استفاده نيستند و چه ناكامى مشتريان در انجام برنامه هايشان.

چرا اكنون

البته شكايت ها درباره تكنولوژى پيچيده جديد نيستند. تكنولوژى اطلاعاتى از هنگامى كه ۴۵ سال پيش اولين ICها ساخته شده اند هر سال پيچيدگى بيشترى پيدا كرده است. اما در سه سال گذشته اتفاقاتى رخ داده كه وضعيتى فوريتى به وجود آورده است.

آشكارترين تغيير ركود ايجاد شده در تكنولوژى اطلاعاتى متعاقب دورانى از شكوفايى در اواخر دهه ۱۹۹۰ است، صنعت تكنولوژى اطلاعاتى پس از يك دهه رشد سريع در سال ۲۰۰۱ شروع به تنزل كرد. به گفته پيپ كوبورن، يك تحليلگر تكنولوژى در بانك سرمايه گذارى UBS «در سه سال گذشته فرمول قديمى ابتدا محصول را توليد كن، مشتريان خودشان مى آيند. تاثير خود را از دست داده است.» مشتريان ديگر به دنبال تكنولوژى «داغ» نيستند بلكه خواستار تكنولوژى هاى «سرد» مانند نرم افزارهاى تلفيقى هستند كه به آنها كمك مى كند كه بتوانند با سيستم هاى پيچيده اى كه در سال هاى شكوفايى خريده اند، كار كنند.

استيون ميلونويچ يك تحليلگر در بانك مريل لينچ دليل ديگرى درباره اهميت يافتن سادگى ارائه مى دهد. او استدلال مى كند كه صنعت تكنولوژى اطلاعاتى با موج هاى ۱۵ ساله پيشرفت مى كند. در اولين موج در طول دهه ۱۹۷۰ و اوايل دهه ۱۹۸۰ شركت ها كامپيوترهاى بزرگ و پيچيده را نصب مى كردند، در موج دوم آنها تمركزشان را بر كامپيوترهاى شخصى قرار دادند كه با كامپيوترهاى «سرور» (server) ارتباط برقرار مى كرد و در موج سوم اكنون در حال رخ دادن است. آنها شروع به وصل كردن هر ابزارى كه مشتريان ممكن است استفاده كنند از كامپيوترهاى دستى گرفته تا تلفن هاى موبايل به اينترنت هستند.

به گفته آقاى ميلونويچ دوران كامپيوترهاى بزرگ تحت تسلط تكنولوژى انحصارى (بالاتر از همه IBM) بود كه عمدتاً براى خودكار كردن دفاتر عقبى شركت ها مورد استفاده قرار گرفت. در دوران كامپيوترهاى شخصى، استانداردهاى بالفعل (مانند ميكروسافت) حاكم بودند و تكنولوژى براى پردازنده هاى كلمات و برنامه هاى صفحه گسترده (Spreadsheet) مورد استفاده قرار گرفت تا كارايى را در دفاتر جلويى شركت ها بيفزايند، به اين ترتيب تعداد افرادى كه از تكنولوژى استفاده مى كردند به ده برابر افزايش يافت.

به گفته ميلونويچ در عصر اينترنت استانداردهاى قانونى (دوژوره) استانداردهايى كه كنسرسيوم هاى صنعتى بر روى آن توافق مى كنند مسلط مى شوند و از هر كارمند منفرد انتظار مى رود كه از تكنولوژى استفاده كند و در نتيجه ده برابر افزايش بيشتر در تعداد كاربران به وجود مى آيد.
به علاوه مرزهاى بين دفتر، ماشين و خانه به طور فزاينده اى در حال محو شدن است و نهايتاً كاملاً ناپديد خواهد شد. در كشورهاى ثروتمند انتظار مى رود كه تقريباً همه جمعيت به طور مداوم به اينترنت متصل باشند چه به عنوان كارمند و چه به عنوان مصرف كننده. اين وضع بالاخره تكنولوژى اطلاعاتى مانند برق و تلفن را فراگير و همه جا حاضر خواهد كرد. بنابراين تاكيد به سمت ساختن ابزارها و شبكه هايى معطوف خواهد شد كه استفاده از آنها ساده تر است.

آقاى كوبورن از بانك UBS يك مشاهده جمعيت شناختى را به يافته هاى بالا اضافه مى كند. به گفته او امروزه حدود ۷۰ درصد جمعيت جهان به اصطلاح «آنالوگ» هستند، يعنى افرادى كه «از تكنولوژى مى هراسند» و براى آنها ناراحتى ناشى از تكنولوژى «تنها ناشى از زمانى كه بايد صرف آشنا شدن با تكنولوژى هاى جديد كنند نيست، بلكه مربوط به رنج احساس گيج و منگ شدن در هر لحظه در مسير استفاده از تكنولوژى هم مى شود.» ۱۵ درصد ديگر به قول او «مهاجران ديجيتال» هستند. افرادى در دهه ۳۰ زندگى كرده اند كه در دوره جوانى با اين تكنولوژى آشنا شده اند و بالاخره ۱۵ درصد ديگر «بوميان ديجيتال» هستند، نوجوانان و جوانانى كه نمى توانند زندگى را بدونIM( Instant Messaging = پيام دادن فورى) تصور كنند. اما به گفته كوبورن يك دهه بعد تقريباً همه جمعيت بوميان يا مهاجران ديجيتال خواهند بود، همچنان كه آدم هاى آنالوگ سالمند به افراد ديجيتال تغيير مشى مى دهند تا از انزواى اجتماعى پرهيز كنند. بار ديگر براى اين تغيير مشى دهندگان نياز عظيمى به سادگى به وجود خواهد آمد.

پرسش اين است كه آيا اين نوع تكنولوژى مى تواند حتى از اين هم ساده تر شود و اگر اين امر امكان دارد چگونه مى شود آن را انجام داد.

آگوست 8th, 2013 | دسته : الکترونیک |


افزودن نظر:



فروشگاه دی وی دی اسکای داک
مهندس +1 یادت نره !
 دانلود پروژه و پایان نامه