Teknologi Sensor CMOS Mengejar Teknologi Sensor CCD

Pertanyaan awal masih belum terjawab. Jika kita sudah mengetahui perbedaan keduanya secara fundamental, lalu manakah yang lebih baik, CCD ataukah CMOS? Jawabannya tidak bisa semudah dan sesederhana itu, terutama karena pengembangan kedua jenis sensor tersebut berjalan dalam kurun waktu yang tidak berbeda jauh. Memang benar, sensor CMOS sempat mengalami ketertinggalan pengembangan dan produksi atas sensor CCD hingga jarak waktu sekitar 25 tahun. Namun setelah ditemukannya berbagai metode dan teknologi fabrikasi yang semakin canggih, riset dan pengembangan sensor CMOS berjalan sangat cepat dan intensif, hingga pada saat ini sensor CMOS dapat mengejar ketertinggalan tersebut dengan baik dan pada akhirnya bisa mengimbangi nyaris semua yang dimiliki oleh sensor CCD.

Karena perbedaan mereka sudah menyentuh aspek fundamental (perbedaan arsitektur fisik dan elektronik), maka perbandingan diantara mereka tidak dapat kita bagi dua secara dikotomis ke dalam terminologi "lebih bagus" atau "lebih jelek". Marilah kita telaah lebih jauh lagi.

Dengan arsitektur sensor CCD yang sangat menekankan fungsi penangkapan cahaya dan menaruh sederetan fungsi lainnya di prosesor, maka kelebihan sensor CCD atas sensor CMOS adalah:

01.	Para teknokrat punya keleluasaan lebih besar untuk mendesain dan menempatkan dioda peka cahaya yang lebih kondusif terhadap jalannya proses penangkapan cahaya yang optimal. Sensor CCD menjanjikan performa warna yang lebih akurat, ketajaman yang lebih baik dengan rentang kontras yang lebih lebar.
02.	Dengan fungsi sensor CCD yang hanya berkonsentrasi untuk penangkapan cahaya, maka sensor CCD menjanjikan tingkat keseragaman sinyal keluaran yang lebih tinggi dan lebih akurat. Karena semua dioda peka cahaya yang ada dalam sebuah sensor CCD hanya bertugas untuk menangkap cahaya, maka kesemua dioda peka cahaya tersebut bisa dijamin untuk menghasilkan kualitas sinyal yang lebih seragam.
03.	Sensor CCD menjanjikan kemampuan shuttering (electronic shutter) yang lebih baik dan lebih sederhana, dengan hasil yang lebih baik.

Sedangkan bagi sensor CMOS dimana sensornya itu sendiri sudah dilengkapi dengan sederetan fungsi fotografis yang lebih kompleks, beberapa kelebihannya atas sensor CCD adalah:

01.	Sensor CMOS lebih responsif dan lebih gesit, dikarenakan fungsi-fungsi yang tadinya dilakukan oleh prosesor, kini langsung dilakukan oleh sensor CMOS tersebut secara pixel per pixel.
02.	Sensor CMOS memiliki kemampuan Windowing, Anti-blooming, Biasing dan Clocking yang lebih baik daripada sensor CCD.
03.	Sensor CMOS juga terkenal hemat energi. Dengan sifatnya yang cepat dan responsif serta hemat energi, sensor CMOS sangat cocok digunakan di kamera-kamera profesional beresolusi tinggi yang banyak digunakan di lapangan dimana sumber listriknya terbatas atau frekuensi pengisian baterainya terbatas.

Dari segi kemudahan fabrikasi dan skala keekonomian, kedua sensor tersebut semakin kompetitif dari hari ke hari. Dengan demikian pembicaraan diantara keduanya sudah bukan lagi berkisar pada kelebihan dan kekurangannya masing-masing, melainkan lebih ke aplikasi apakah yang akan digunakan sebagai "rumah" bagi masing-masing sensor. Ada aplikasi yang optimal dengan sensor CCD, ada aplikasi yang optimal dengan sensor berbasis sensor CMOS.

Namun dikarenakan ketertarikan produsen kamera yang lebih besar untuk mengembangkan sensor sensor CMOS, maka masyarakat fotografi jauh lebih mengenal sensor CMOS ketimbang sensor CCD. Ini juga merupakan imbas kampanye pemasaran salah satu merek dominan yang kesemua DSLR-nya menggunakan sensor CMOS tanpa kecuali.

Melihat betapa cepatnya teknologi sensor CMOS bisa mengejar ketertinggalannya atas teknologi sensor CCD selama 25 tahun hingga bisa sematang sekarang, kami sangat yakin bahwa suatu saat tidaklah mustahil kualitas hasil foto dari sensor CMOS bisa menyamai apa yang dihasilkan oleh sensor CCD. Ini ditambah lagi dengan fakta bahwa karena bertumpunya banyak fungsi manajemen cahaya di dalam sensor CMOS itu sendiri sehingga kinerja prosesor menjadi lebih lowong, para teknokrat dapat dengan leluasa memprogram prosesor dengan algoritma yang semakin hari semakin canggih dan semakin eksotis. Saat ini kita semua telah melihat dahsyatnya kualitas Sony CMOS Sensor di Sony DSLR-A900 dan Sony DSLR-A850.

Perbedaan Antara Sensor Gambar CCD dan CMOS di Kamera Digital

Kamera digital menjadi barang umum mengikuti penurunan harga jualnya. Salah satu penggerak dibalik penurunan harga adalah dengan diperkenalkannya sensor CMOS. Sensor CMOS sangat jauh lebih murah untuk dirakit dibandingkan sensor CCD.

Kedua sensor CCD (charge-coupled device) dan 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 sell akan mentransform cahaya dari sebagian kecil gambar yang ditangkap menjadi elektron. Kedua sensor tersebut melakukan pekerjaan tersebut dengan berbagai macam teknologi yang ada.

Langkah berikut adalah membaca nilai dari setiap sel di dalam gambar. Dalam kamera CCD, nilai tersebut dikirimkan ke dalam sebuah chip dan sebuah konverter analog ke digital mengubah setiap nilai piksel menjadi nilai digital. Dalam kamera CMOS, ada beberapa transistor dalam setiap piksel yang memperkuat dan memindahkan elektron dengan menggunakan kabel. Sensor CMOS lebih fleksibel karena membaca setiap piksel secara individual.

Sensor CCD memerlukan proses pembuatan secara khusus untuk menciptakan kemampuan memindahkan elektron ke chip tanpa distorsi. Dalam arti kata sensor CCD menjadi lebih baik kualitasnya dalam ketajaman dan sensitivitas cahaya. Lain halnya, chip 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 piksel terdapat beberapa transistor yang saling berdekatan. Banyak foton mengenai transistor dibandingkan diodafoto.
* 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 dipabrikasi dengan cara produksi mikroprosesor yang umum sehingga lebih murah dibandingkan sensor CCD.
* Sensor CCD telah diproduksi masal dalam jangka waktu yang lama sehingga lebih matang. Kualitasnya lebih tinggi dan lebih banyak pikselnya.

Berdasarkan perbedaan tersebut, Anda dapat lihat bahwa sensor CCD lebih banyak digunakan di kamera yang fokus pada gambar yang high-quality dengan piksel yang besar dan sensitivitas cahaya yang baik. Sensor CMOS lebih ke kualitas dibawahnya, 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 baterenya 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.

CMOS vs CCD

Tugas kali ini akan saya paprkan mengenai sensor CMOS dan CCD. Saya akan mencoba menjelaskan apa itu CMOS dan CCD, Technology pada CMOS dan CCD serta Update CMOS dan CCD yang terbarunya.

PENGERTIAN

Apa itu CMOS ?. Complementary Metal Oxide Semiconductor atau biasa disingkat CMOS merupakan teknologi penempelan sirkuit pada cip silikon. Complementary Metal Oxide Semiconductor atau CMOS pada awalnya dikenal sebagai teknologi yang dipakai untuk membuat prosesor mikro dan memori komputer, seperti Pentium. Hasil pada resolusinya lebih tinggi dari CCD. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti:

1. sensor gambar,
2. pengubah data, dan
3. trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi.

Apa itu CCD ?. Charge Couple Device atau biasa disingkat CCD merupakan chip pengganti film yang digunakan pada kamera digital untuk merekam objek. CCD terdiri atas jutaan sensor kecil cahaya. Besar kecilnya CCD diukur dalam satuan yang disebut dengan megapixel. Semakin besar pixel maka semakin bagus hasil gambarnya.

Setelah penjelasan singkat menegnai apa itu CMOS dan CCD sekarnag ini akan kita lanjutkan bahasan mengenai perbedaan dari kediua sensor tersebut.

Sebenernya dari kedua sensor tersebut perbedaannya hanyalah pada masalah "teknologi". Kalo kita berbicara mengenai teknologi pastilah tiap tahun berkembang sesuai dengan zaman. Setiap perusahaan akan mengembangkannya sesuai dengan kebutuhan zaman agar dapat diterima dikalangan masyarakat.

Bentuk dari CMOS dan CCD adalah berupa sekeping chip untuk menangkap cahaya, menggantikan fungsi film pada era kamera film. Perbedaan keduanya ada pada teknis bagaimana tiap piksel itu memproses cahaya yang ditangkapnya.

1. CMOS : Tiap piksel pada sensor CMOS mampu menghasilkan tegangan keluaran sendiri (berkat adanya transistor pada setiap piksel) sehingga memungkinkan membuat chip CMOS yang terintegrasi dengan rangkaian ADC (analog-to-digital conversion).

2. CCD : Piksel pada sensor CCD akan merubah cahaya menjadi elektron & output dari sensor CCD memberikan hasil berupa tegangan, alias benar-benar piranti analog. Maka itu pada kamera bersensor CCD, ADC dilakukan diluar chip sensor.

Kelebihan dan Kekurangan CMOS:

Kelebihan :

• Praktis,
• Keping sensor sudah termasuk rangkaian ADC (camera on a chip)
• Hemat daya berkat integrasi sistem
• Kecepatan proses responsif (karena adanya parralel readout structure)
• Tiap piksel punya transistor sendiri sehingga terhindar dari masalah smearing atau blooming

Kekurangan:

• Proses pematangan teknologi (untuk menyamai kualitas CCD perlu biaya besar)
• Piksel dengan transistor didalamnya menurunkan sensitivitas piksel (mengakibatkanarea penerima cahaya menjadi berkurang)
• Piksel yang mampu mengeluarkan tegangan sendiri kurang baik dalam hal keseragaman kinerja (uniformity)

Kelebihan dan kekurangan CCD:

Kelebihan:

• Matang secara teknologi
• Desain sensor sederhana (lebih murah)
• Sensitivitas tinggi (termasuk dynamic range)
• Tiap piksel punya kinerja yang sama (uniform)

Kekurangan:

• Desain sistem keseluruhan (CCD + 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

Technology

Beberapa kamera CCD : Nikon D60, Fujifilm FinePix S5 Pro, Nikon D80, Nikon D40X, Canon PowerShot G9, Canon PowerShot Pro1, Ricoh GR Digital.

Bberapa kamera 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.

Teknologi CMOS sering digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Digunakan juga dalam banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Namun semakin berkembangnya zaman kamera CMOS mampu meningkatkan kerja sistem keaman mobil.

Singkat cerita, jika kita sedang berkendara dimalam hari sensor ini mampu memberikan pencahayaan yang cukup jauh tanpa mengganggu pengemudi yang berlawan arah dengan kita. Ini bekerja setelah ditambahkannya sistem pecahayaan inframerah yang dipasang pada lampu depan. Kelemahan kamera/ pencitra CMOS ada pada kemampuan dalam kondisi kabut dan bersalju.

Teknologi CCD

Ada dua jenis kamera satu shot yang lambat, tipe scan dengan CCD rangkaian linear dan dengan rangkaian area. Kamera jenis scan dengan CCD rangkaian linear dipasang di belakang kamera format besar. Saat menekan tombol shutter, rangkaian CCD linear melakukan scan pada gambar seperti scanner.

Kamera dengan CCD rangkaian area juga melakukan proses scan dengan gerak sedikit berbeda, horisontal dan vertikal perlahan-lahan. Kedua jenis kamera itu menghasilkan resolusi yang sangat tinggi dan membutuhkan pencahayaan yang konstan.

Teknologi CCD juga terdapat dalam camera Toshiba Camelio BW10 yang dapat menangkap pencahayan di dalam air. Dan dapat menghasilkan image yang cukup jelas dengan standart harga.

DEPTH OF FIELD

Hunting kali ini saya mencoba permainan “Very shallow depth of field” atau yang biasa disebut ruang tajam yang sangat sempit. Dengan menggunakan lensa Canon EF 50mm f/1.8 II ini saya lebih tertarik dengan permainan ruang tajam yang sangat sempit agar dihasilkan blur pada background maupun pada foreground. Blur inilah yang biasa dalam dunia fotografi dikenal dengan sebutan BOKE/BOKEH (berasal dari bahasa jepang).

Depth of Field (DoF) adalah daerah ketajaman gambar yang terekam dan terlihat pada hasil foto.  Beberapa faktor yang menentukan ruang tajam (DoF) yaitu:

1. Bukaan Diafragma. Semakin kecil bukaan diafragma yang digunakan maka akan semakin luas ruang tajam yang dihasilkan dan sebaliknya.
2. Jarak pemotretan. Semakin jauh jarak pemotretan maka ruang tajam yang dihasilkan pun semakin luas dan sebaliknya.
3. Panjang fokus lensa. Semakin besar panjang fokus lensa, semakin sempit ruang tajamnya dan sebaliknya. Mengenai hal ini, pembesaran gambarlah yang lebih berperan di mana semakin gambar diperbesar, akan semakin memperjelas perbedaan antara daerah gamabr yang masih tajam dan yang tidak (blur).

Tapi sebenarnya hanya poin pertama dan kedua saja yang lebih mempengaruhi ruang tajam (DoF) pada foto yang di rekam. Berikut adalah hasil permainan ruang tajam yang sangat sempit (very shallow depth of field):

Sistem Operasi Windows 7 Lebih Aman Dibandingkan Windows XP

Microsoft telah merilis hasil studi tentang keamanan pada OS Windows XP, Vista dan Windows 7,  berdasarkan hasil pengamatan pada tahun 2010 lalu. Menurut Microsoft, Windows 7 64bit adalah OS paling aman dari virus, malware, dan serangan keamanan lainnya. Windows 7 secara keseluruhan 4-5 kali lebih aman dibandingkan dengan Windows XP yang pada hasil studi kali ini adalah OS dengan tingkat keamanan paling rendah. 

Laporan ini mengambil sampel perseribu pengguna, yang pada setiap 1.000 pengguna Windows 7 64bit terdapat 2,5 komputer yang terinfeksi dan pada Windows 7 32bit angka tersebut naik menjadi 3,8 komputer yang terinfeksi. 15,9 infeksi perseribu pengguna Windows XP SP3 dan pada SP2 angka tersebut menyentuh 19,3 komputer yang terinfeksi. Windows Vista berada ditengah-tengah yang menandakan kalau keamanan pada Vista lebih baik dari XP tetapi tidak lebih baik dari Windows 7.

Persamaan dari Windows Vista dan Windows 7 adalah tingkat infeksi pada penguna komputer 64bit lebih rendah daripada komputer 32bit. Hal ini dikarenakan pengguna sistem 64bit biasanya adalah orang-orang yang sudah sangat mengerti teknologi sehingga lebih paham dan menguasai kom puter yang dipakai nya. Tingkah laku seperti itu mencegah masuk nya virus dan malware lain untuk menginfeksi komputer karena tidak sembarang menginstall dan mengutak-atik komputer tanpa memperhatikan sisi keamanan. Selain itu pada sistem 64bit Microsoft menanamkan sebuah fitur yang bernama Kernel Patch Protection yang berfungsi untuk menjaga kernel Windows dari perubahan-perubahan tanpa ijin.

Lubang-lubang eksploitasi umumnya ditemukan pada aplikasi-aplikasi yang diinstall, pada sistem operasi, dan pada browser yang digunakan. Aplikasi bajakan adalah sumber virus terbesar yang bisa menginfeksi komputer. Memakai software original dan melakukan update antivirus secara berkala adalah pencegahan yang terbaik.

Badan Keamanan AS Akui Windows Lebih Aman

Dokumen resmi National Security Agency (NSA) Amerika Serikat (AS) mengungkap, pengguna sebaiknya menjauhi memakai sistem operasi (OS) terbuka, seperti Linux. Mengapa?

Dalam dokumen ‘Praktek terbaik mengamankan jaringan,’ NSA menunjuk Windows 7 dan Windows Vista mampu menawarkan fitur keamanan terbaik.

"Windows 7 dan Vista memberi perlindungan yang lebih baik karena fitur keamanan yang ada di OS itu dirancang sebagai default untuk membantu mencegah vector serangan,” papar NSA.

Selain itu, OS dengan mode 64-bit pada Windows bisa meningkatkan kekebalan sistem agar tak dapat diserang, lanjutnya. NSA melecehkan keberadaan alternatif open-source seperti Linux. Pasalnya, badan itu gagal menyorot fitur keamanan yang ada pada platform tersebut.