Charge-Coupled Device - tecnologia de sensor mais antiga, ainda valorizada pela ciência de cores e obturador global.
Detalhes Técnicos
CCDs profissionais de cinema atingem resoluções de 1920×1080 a 4096×2160 pixels com tamanhos de sensor entre 2/3 de polegada (8,8×6,6 mm) e Super35 (24,89×18,66 mm). A eficiência quântica geralmente fica entre 40-60%, e a relação sinal-ruído entre 60-65 dB. CCDs operam com registradores de deslocamento vertical e horizontal: após a exposição, as cargas são transferidas linha por linha para o registrador vertical, depois coluna por coluna para o registrador de leitura horizontal e, finalmente, para o amplificador de saída. CCDs Full-Frame expõem toda a área do sensor, enquanto CCDs Interline distinguem entre fotodiodos e canais de transferência blindados. CCDs Frame-Transfer utilizam duas áreas idênticas para exposição e armazenamento temporário.
História e Desenvolvimento
Willard Boyle e George Smith desenvolveram o princípio do CCD em 1969 nos Bell Labs, pelo qual receberam o Prêmio Nobel em 2009. A Sony lançou a primeira câmera de vídeo CCD (HVC-2200) em 1975. A Panavision introduziu a primeira câmera de cinema digital de 35mm com CCD, a Genesis, em 1988. Nos anos 90, sistemas 3-CCD da Sony, Panasonic e JVC dominaram a produção de vídeo profissional. A partir de 2000, CCDs com a Sony F900 (2,2 megapixels) alcançaram qualidade de cinema. O auge foi entre 2005-2010 com câmeras como a RED One (Sensor Mysterium 4K).
Uso Prático no Cinema
George Lucas filmou "Star Wars Episódio II" inteiramente em digital em 2002 com câmeras Sony HDW-F900 e CCDs de 2,2 megapixels. Danny Boyle utilizou câmeras Canon XL-H1 com CCDs de 1/3 de polegada para as sequências nas favelas em "Quem Quer Ser um Milionário" (Slumdog Millionaire) em 2008. CCDs fornecem gradiente de brilho linear sem efeitos de rolling shutter devido ao Global Shutter e produzem um clipping caracteristicamente suave em superexposições. No entanto, a leitura sequencial limita as taxas de quadros a um máximo de 60p com resolução total. Alto consumo de energia (15-25 Watts) e geração de calor exigem refrigeração ativa em tomadas mais longas.
Comparação e Alternativas
Sensores CMOS substituíram amplamente os CCDs a partir de 2010, pois permitem leitura paralela de pixels, menor consumo de energia (5-10 Watts) e taxas de quadros mais altas. No entanto, os CCDs superam os CMOS em alcance dinâmico e comportamento de ruído nas sombras. Enquanto CCDs geralmente atingem 11-12 stops de latitude, sensores CMOS modernos alcançam 14-15 stops. Câmeras de tubo (tubos de imagem) foram substituídas por CCDs; negativos de filme ainda oferecem maior resolução do que sensores digitais. Atualmente, CCDs são usados principalmente em câmeras científicas e astronomia.