Charge-Coupled Device - tecnología de sensor más antigua apreciada por la ciencia del color y el obturador global.
Detalles Técnicos
Los CCDs de cine profesionales alcanzan resoluciones de 1920×1080 a 4096×2160 píxeles con tamaños de sensor entre 2/3 de pulgada (8,8×6,6 mm) y Super35 (24,89×18,66 mm). La eficiencia cuántica suele ser del 40-60%, y la relación señal-ruido de 60-65 dB. Los CCDs funcionan con registros de desplazamiento vertical y horizontal: después de la exposición, las cargas se transfieren línea por línea al registro vertical, luego columna por columna al registro de lectura horizontal y, finalmente, al amplificador de salida. Los CCDs Full-Frame exponen toda la superficie del sensor, mientras que los CCDs Interline distinguen entre fotodiodos y canales de transferencia blindados. Los CCDs Frame-Transfer utilizan dos áreas idénticas para la exposición y el almacenamiento intermedio.
Historia y Desarrollo
Willard Boyle y George Smith desarrollaron el principio CCD en 1969 en Bell Labs, por lo que recibieron el Premio Nobel en 2009. Sony lanzó la primera videocámara CCD (HVC-2200) en 1975. Panavision introdujo la primera cámara de cine digital de 35 mm con CCD, la Genesis, en 1988. En la década de 1990, los sistemas 3-CCD de Sony, Panasonic y JVC dominaron la producción de vídeo profesional. A partir del año 2000, los CCDs alcanzaron calidad cinematográfica con la Sony F900 (2,2 megapíxeles). El punto álgido fue entre 2005 y 2010 con cámaras como la RED One (sensor Mysterium 4K).
Uso Práctico en Cine
George Lucas rodó "Star Wars Episodio II" completamente en digital en 2002 con cámaras Sony HDW-F900 y CCDs de 2,2 megapíxeles. Danny Boyle utilizó cámaras Canon XL-H1 con CCDs de 1/3 de pulgada para las secuencias de los barrios marginales en "Slumdog Millionaire" en 2008. Los CCDs proporcionan un gradiente de brillo lineal sin efectos de "rolling shutter" gracias al Global Shutter y generan un recorte suave característico en las sobreexposiciones. Sin embargo, la lectura secuencial limita las frecuencias de imagen a un máximo de 60p con resolución completa. El alto consumo de energía (15-25 vatios) y la generación de calor requieren refrigeración activa para tomas largas.
Comparación y Alternativas
Los sensores CMOS han reemplazado en gran medida a los CCDs a partir de 2010, ya que permiten la lectura paralela de píxeles, un menor consumo de energía (5-10 vatios) y mayores frecuencias de imagen. Sin embargo, los CCDs superan a los CMOS en rango dinámico y comportamiento del ruido en las sombras. Mientras que los CCDs alcanzan típicamente 11-12 pasos de diafragma, los sensores CMOS modernos logran 14-15 pasos. Las cámaras de tubo (tubos de imagen) fueron reemplazadas por los CCDs, y los negativos de película siguen ofreciendo mayor resolución que los sensores digitales. Hoy en día, los CCDs se utilizan principalmente en cámaras científicas y astronomía.