Charge-Coupled Device - technologie de capteur plus ancienne appréciée pour la science des couleurs et l'obturateur global.
Détails techniques
Les capteurs CCD professionnels atteignent des résolutions de 1920×1080 à 4096×2160 pixels pour des tailles de capteurs allant de 2/3 de pouce (8,8×6,6 mm) à Super35 (24,89×18,66 mm). L'efficacité quantique se situe typiquement entre 40 et 60%, et le rapport signal/bruit entre 60 et 65 dB. Les CCD fonctionnent avec un registre à décalage vertical et horizontal : après l'exposition, les charges sont transférées ligne par ligne vers le registre vertical, puis colonne par colonne vers le registre de lecture horizontal, et enfin vers l'amplificateur de sortie. Les CCD "Full Frame" exposent toute la surface du capteur, tandis que les CCD "Interline" distinguent les photodiodes des canaux de transfert blindés. Les CCD "Frame Transfer" utilisent deux zones identiques pour l'exposition et le stockage temporaire.
Histoire et développement
Willard Boyle et George Smith ont développé le principe du CCD en 1969 chez Bell Labs, pour lequel ils ont reçu le prix Nobel en 2009. Sony a lancé la première caméra vidéo CCD (HVC-2200) en 1975. Panavision a introduit la première caméra de cinéma numérique 35 mm à CCD, la Genesis, en 1988. Dans les années 1990, les systèmes 3 CCD de Sony, Panasonic et JVC ont dominé la production vidéo professionnelle. À partir des années 2000, les CCD ont atteint la qualité cinéma avec la Sony F900 (2,2 mégapixels). Le point culminant s'est situé entre 2005 et 2010 avec des caméras comme la RED One (capteur Mysterium 4K).
Utilisation pratique au cinéma
George Lucas a tourné "Star Wars Episode II" entièrement en numérique en 2002 avec des caméras Sony HDW-F900 et des capteurs CCD de 2,2 mégapixels. Danny Boyle a utilisé des caméras Canon XL-H1 avec des capteurs CCD de 1/3 de pouce pour les séquences de bidonville dans "Slumdog Millionaire" en 2008. Les CCD fournissent un dégradé de luminosité linéaire sans effets de "rolling shutter" grâce au "Global Shutter" et génèrent un "clipping" caractéristique doux dans les surexpositions. Cependant, la lecture séquentielle limite les fréquences d'images à un maximum de 60p à pleine résolution. Une consommation électrique élevée (15-25 watts) et le dégagement de chaleur nécessitent un refroidissement actif lors de prises de vues prolongées.
Comparaison et alternatives
Les capteurs CMOS ont largement remplacé les CCD à partir de 2010, car ils permettent une lecture parallèle des pixels, une consommation électrique plus faible (5-10 watts) et des fréquences d'images plus élevées. Cependant, les CCD surpassent les CMOS en termes de plage dynamique et de comportement du bruit dans les ombres. Alors que les CCD atteignent typiquement 11 à 12 diaphragmes, les capteurs CMOS modernes atteignent 14 à 15 diaphragmes. Les caméras à tube (tubes d'image) ont été remplacées par les CCD, tandis que les négatifs argentiques offrent toujours une résolution plus élevée que les capteurs numériques. Aujourd'hui, les CCD sont principalement utilisés dans les caméras scientifiques et en astronomie.