CCD

技術的詳細

プロフェッショナルな映画用CCDは、1920×1080から4096×2160ピクセルまでの解像度を、2/3インチ（8.8×6.6 mm）からSuper35（24.89×18.66 mm）のセンサーサイズで実現します。量子効率は通常40-60%、信号対雑音比は60-65 dBです。CCDは垂直および水平シフトレジスタで動作します。露光後、電荷はラインごとに垂直レジスタに転送され、次にカラムごとに水平読み出しレジスタに転送され、最終的に出力アンプに送られます。フルフレームCCDはセンサー全面を露光するのに対し、インターラインCCDはフォトダイオードとシールドされた転送チャネルを区別します。フレーム転送CCDは、露光と中間バッファリングのために2つの同一の領域を使用します。

歴史と発展

ウィラード・ボイルとジョージ・スミスは1969年にベル研究所でCCDの原理を開発し、2009年にノーベル賞を受賞しました。ソニーは1975年に初のCCDビデオカメラ（HVC-2200）を発売しました。パナビジョンは1988年にGenesisで初のデジタル35mm CCDフィルムカメラを導入しました。1990年代には、ソニー、パナソニック、JVCの3CCDシステムがプロフェッショナルビデオ制作を席巻しました。2000年以降、ソニーF900（2.2メガピクセル）などのCCDは映画品質に達しました。2005年から2010年にかけては、RED One（4K Mysterium Sensor）などのカメラで頂点を迎えました。

映画での実用

ジョージ・ルーカスは2002年に「スター・ウォーズ エピソード2」をソニーHDW-F900カメラと2.2メガピクセルCCDで全編デジタル撮影しました。ダニー・ボイルは2008年に「スラムドッグ$ミリオネア」で、スラム街のシーケンスにCanon XL-H1カメラ（1/3インチCCD）を使用しました。CCDはローリングシャッター効果のないグローバルシャッターによるリニアな階調再現を提供し、オーバーエクスポージャーで特徴的なソフトなクリッピングを生み出します。しかし、逐次読み出しは、フル解像度での最大フレームレートを60pに制限します。高い消費電力（15-25ワット）と発熱は、長時間の撮影ではアクティブな冷却を必要とします。

比較と代替手段

CMOSセンサーは、並列ピクセル読み出し、低消費電力（5-10ワット）、および高フレームレートを可能にするため、2010年以降、CCDに取って代わりました。しかし、CCDはダイナミックレンジとシャドウ部のノイズ性能においてCMOSを上回ります。CCDは通常11-12段のダイナミックレンジを達成するのに対し、最新のCMOSセンサーは14-15段に達します。チューブカメラ（撮像管）はCCDに置き換えられましたが、フィルムネガは依然としてデジタルセンサーよりも高い解像度を提供します。現在、CCDは主に科学カメラや天文学で使用されています。