CMOS ou CCD : le combat final

C’est la sempiternelle interrogation qui revient à chaque achat d’une nouvelle camera : CMOS ou CCD ? C’est une question qui me tient à cœur car je pratique la photo depuis très longtemps. Mais nous ne perdons cependant pas de vue ce qui vous intéresse véritablement : la gestion des changements de luminosité. Et je vais me mouiller en me risquant à donner une réponse à la question : quel est le capteur le plus adapté au FPV ?

Jetons les deux technologies dans l’arène et voyons si l’analogique pulvérise le digital. Si les photodiodes battent les photosites. Bref, voyons qui que c’est le plus fort. Car le combat dure depuis les années 60, date du premier CCD. Dans les années 70, le papa du CMOS est venu bataillé lui aussi. Le voici d’ailleurs en personne qui présente une conférence, ici.

Et maintenaaaaant: la baston !

Présentation rapide des combattants :

1 – Le CCD ( Charged Couple Device ).

Tactique de combat : Recueillir la lumière sur son champs de photosites. Chacun d’entre eux accumule la lumière et détermine la couleur en fonction de la tension relevée, grâce à un filtre de Bayer. Le CCD propose donc une stratégie simple et efficace : basée sur le traitement individuel des photosites. La tension est lue et convertie, c’est un signal analogique.

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Les CCD ont évolué. La technologie est parfaitement maîtrisée aujourd’hui. Ces capteurs ont toujours la réputation d’être les meilleurs. Mais les choses ne sont pas si simples.

 

2 – Le CMOS ( Complementary Metal Oxyde Conductor )

Au début, les capteurs CMOS équipaient les appareils d’entrée de gamme. Mais c’était il y a très longtemps et finalement le fait qu’ils soient si populaires a contribué à leur développement technologique. Des années plus tard, ils sont au même niveau que les CCD. Ils équipent de nos jours nombre de réflexs pros. Et ce n’est pas peu dire.

Tactique de combat : le champ de photodiodes est à l’origine du fonctionnement du capteur CMOS, ces photodiodes sont sensibles à une seule des couleurs primaires ( RGB ). Selon qu’elles sont sensibles à la couleur en question, on obtient des 0 et des 1 qui deviennent des couleurs. C’est un signal digital.

wpid-surface-capteur-cmos1296222562-mamini1Une différence de taille

Le CMOS est d’une conception plus compacte et consomme moins que le CCD, notamment car son hardware est intégré. Alors que le CCD nécessite un traitement physiquement séparé. Cette différence est en partie à l’origine de l’écart de prix. Dans les petits appareils, on privilégie donc le CMOS.

Le combat

En ce qui nous concerne, c’est la dynamique qui tranchera. Soit l’amplitude entre la sensibilité basse et la gestion des hautes lumières. Plus simplement : la capacité de ces capteurs à encaisser les hautes lumières et à gérer les basses lumières. Vous voyez dans les documents ci dessous que le gagnant commence à prendre le dessus.

 

Fig_31 (1)
CMOS à gauche. Une différence un peu trop flagrante. Le combat serait perdu d’avance… quoique

ccmod

maxresdefault
Ici c est différent. Avantage CMOS

La fin du combat ?

Le CCD vient de coller une beigne au CMOS. Mais ce dernier sait encaisser car il est bien planqué dans nos cameras FPV. Il a quelques coups spéciaux en réserve :

  • Faible consommation électrique (100 x moins que CCD)

  • Cadence de lecture élevée

Cependant, le CCD est de plus en plus utilisé dans ces mêmes caméras. Alors pourquoi trouvait-on au départ dans nos cameras FPV des CMOS alors que maintenant on y voit davantage de CCD ?

D’après moi c’est car ces petites caméras étaient avant tout destinées au marché de la sécurité.  Pourquoi croyez-vous qu’on les trouve chez Surveilzone, ( ici ) ?

CMOS inside
CMOS inside

Le vainqueur

Ce qui est vrai pour le marché de la haute définition est des cadences de lecture élevées ne l’est pas en ce qui concerne l’usage que nous faisons de ces petites cameras FPV. Je pense donc que les CCD sont plus adaptés pour le vol en immersion. Principalement car nous subissons des changements rapides de luminosité quand nous pilotons.

Il est vital que les capteurs réagissent vite que les hautes lumières cèdent la place aux ombres lorsque nous passons d’une vue dégagée vers des sous bois plus sombres.

Si les cameras sont aujourd’hui meilleures pour notre pratique, c’est certainement car les fabricants y ont vu un marché. Ils ont donc protégé nos Foxeer et autres caméras dans une coque et les ont dotées de CCD.

Vainqueur par KO dynamique : le CCD

Si vous n’êtes pas d’accord, envoyez vos insultes, précisions et commentaires ci après. Merci.

Liens utiles : vous apprendrez pleins de choses utiles dans l’excellent article d’Alex, ici.

Un exemple de marketing ?

Quelle est cette technologie miracle ?

 

13 commentaires Ajoutez les votres
  1. Ccd bien meilleur que le cmos et depuis sa création… Le CMOS est moins cher à la fabrication..

    À part le smear qui est un des défauts un peu gênant du ccd ben…c’est mieux à tout point de vue.. Hyper had…etc…

    Juste un essai sur un helico rc d’une CMOS et on reprend vite le ccd…

    À tout

    Bulbo

  2. en tans que photographe je dit ccd bien meilleur
    en tans que drone racer je suis pas daccor
    j’ai une fatshark 700 ccd a 80€ une horreur pour voler dans des bois avec beaucoup de contraste et contrejour
    le fatshark cmos 600 a 30€ étais bien meilleur en latence et contraste
    la qualité d’image et relative a l’usage
    après 7 cam différent je suis arriver a un compromis la foxeer 600 cmos a 35€
    une ccd est plus fidèle a la réalité mais on ne veux pas la réalité mais voir une image uniform et pas trop contraste

  3. L’un ou l’autre son bon, cela dépend de l’électronique derrière, tout simplement 🙂
    On peut trouver l’un mieux à cause d’une expérience, mais cela vient pas du capteur
    mais du traitement.

    Alors je suis plus pour le cmos 🙂
    Mais le ccd sur certaines cam et bien aussi.

  4. très bel article , ça me rappelle mon BTS audiovisuel 🙂 .
    Dea cam fpv j’ai du en essayer une 20 ène différentes en avion, multi, etc .
    pour la prise de vu le cmos est genial mais pour le fpv rapide( basse altitude je dirais ) les CCD sont bien plus réactives.
    Pour répondre a quelques un ici, essayez les runcam PZ0420M, elle sont parfaites pour le fpvracing, elle ont la technologie WDR et sont a des prix abordables.
    PS je ne suis pas sponsorisé par Runcam lol.

  5. J’ai une question :
    Si on accepte la définition et le fonctionnement du capteur CMOS de l’article, comment on explique sa dynamique ?
    Elle devrait être nulle non ?
    J’ai de la lumière -> j’ai un 1 -> soit du rouge pur, bleu pur ou vert pur.
    J’en ai pas : j’ai du noir…
    Pourtant en pratique «on voit bien que» on a quand même une certaine plage dynamique sur un CMOS.

    Inversement, sur un capteur CCD à un moment donné il est faux de dire que le signal est analogique : c’est vrai au niveau de la photodiode et de son ampli, mais il finira de toute façon numérisé pour créer l’image finale.
    Et en fait il en est de même pour le CMOS : la transduction ( car c’est bien de cela qu’on parle ) est forcément analogique. Le signal est converti ensuite plus ou moins tard dans la chaine en signal numérique par rapport au CCD mais de toute façon au niveau d’une photodiode c’est analogique.

    Enfin, j’ai eu le malheur de tomber sur l’image illustratrice de la dynamique en lumière sur un autre site. Et c.etait le CCD qui etait présenté à gauche…

    http://www.optique-ingenieur.org/fr/cours/OPI_fr_M05_C06/co/Contenu_18.html

    Conclusion : à mon avis , article très mal expliqué sur la partie technique et en conséquence limite mensonger ( avec au moins un cas ambiguë sur une légende d’une photo d’illustration )
    Il faudrait améliorer ça 😉

    Cordialement,
    Guillaume

    1. Bonjour guillaume,

      je me pose une question concernant ce que vous dites de la numérisation du signal en sortie de ccd.

      Dans le cas d’un ccd noir et blanc a t-on forcément besoin d’une conversion ?
      Est ce la gestion des couleurs et la conversion de la matrice de capteurs qui fait intervenir cette conversion ?

      Car aujourd’hui beaucoup de micro caméra ont un signal analogique en sortie, donc est il numérisé puis retransformé en signal analogique ?

      Merci d’avance,

      Cordialement

      Antoine

  6. Explication très technique mais néanmoins intéressante ! Cela permet de faire un choix en toute connaissance de cause et de mieux comprendre les écarts de prix entre deux type de caméra 😉

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