Farih.co.id
Home Smartphone Apa Itu Sensor Kamera Bertumpuk dan Bagaimana Cara Kerjanya?

Apa Itu Sensor Kamera Bertumpuk dan Bagaimana Cara Kerjanya?

camera sensor closeup 1

Sebagian besar ponsel cerdas menampilkan pulau kamera yang lebih tebal daripada bagian tubuh lainnya. Namun, meski menghitung tonjolan tambahan itu, mereka lebih tipis dan mengambil foto dan video yang terlihat lebih baik daripada rekan mereka beberapa tahun yang lalu.


Pada tahun-tahun pertama fotografi on-the-go, diperlukan gadget yang lebih tebal: ingat kamera point-and-shoot dari tahun 2000-an? Saat ini, semuanya dikemas dalam perangkat setipis setengah inci, terkadang bahkan kurang. Sensor gambar yang ditumpuk adalah yang memungkinkan hal ini.


Memahami Fotografi Digital

Perbedaan antara kamera analog dan digital adalah yang pertama menggunakan film yang terbuat dari bahan fotosensitif untuk merekam gambar, sedangkan yang kedua memiliki sensor elektronik. Dalam sensor tersebut, setiap piksel (titik individu yang membentuk gambar digital) adalah informasi pencahayaan yang ditangkap oleh bagian yang sangat kecil dari sensor (satu untuk setiap piksel dalam foto).

Ada dua jenis sensor kamera digital, CCD (singkatan dari Charge-Coupled Device) dan CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Semua kamera smartphone modern menggunakan yang terakhir, jadi itulah teknologi yang akan kami jelaskan di bawah.

Sensor CMOS terdiri dari beberapa elemen. Fotodioda adalah yang paling penting: menghasilkan sinyal listrik ketika menerima cahaya. Sinyal itu disimpan oleh transistor tepat di sebelah fotodioda, yang menerjemahkan sinyal menjadi informasi digital dan mengirimkannya ke sirkuit elektronik.

Sirkuit itu bertanggung jawab untuk menafsirkan data itu dan meneruskannya, bersama dengan miliaran piksel lainnya, ke Image Signal Processor (ISP) yang membuat gambar akhir.

Masa Awal Kamera Ponsel

Hingga tahun 2008, sensor CMOS memiliki masalah serius: kabel yang diperlukan untuk mengirimkan informasi piksel ke ISP melewati antara fotodioda dan lensa, menghalangi sebagian cahaya. Struktur yang sama digunakan untuk sensor CCD, yang lebih peka terhadap cahaya, tetapi untuk CMOS, itu berarti foto yang lebih gelap, lebih berisik, dan lebih buram.

Itu diselesaikan dengan ide sederhana: memindahkan fotodioda di atas kabel sehingga menerima lebih banyak cahaya, sehingga meningkatkan kualitas gambar. Itu disebut sensor Back-Side Illuminated (BSI), berlawanan dengan sensor sebelumnya yang Front-Side Illuminated.

sensor kamera sisi depan yang diterangi fsi versus sisi belakang yang diterangi bsi-1
Kredit Gambar: Cmglee/Wikimedia Commons

Singkatnya, iPhone 4, yang memulai reputasi Apple dalam fotografi smartphone, adalah salah satu ponsel pertama yang menggunakan jenis sensor ini. Saat ini, hampir semua kamera smartphone menggunakan sensor BSI.

Stacked Sensor Meningkatkan Kualitas Foto dan Mengurangi Ukuran

Bahkan setelah melepas kabel, masih ada hal yang harus diperbaiki pada sensor CMOS. Salah satunya adalah sirkuit yang bertanggung jawab untuk memproses informasi transistor. Itu melilit fotodioda. Oleh karena itu, sekitar setengah dari cahaya yang mencapai setiap piksel berakhir di bagian sensor yang tidak menangkap cahaya apa pun.

perbandingan antara sensor bsi cmos dan stacked cmos sensor-1
Kredit Gambar: Sony

Pada tahun 2012, sensor CMOS bertumpuk pertama dibuat. Alih-alih membungkus fotodioda, sirkuit ditempatkan di bawahnya. Karena (sebagian) menggantikan substrat yang digunakan untuk kekakuan struktural, tidak ada penambahan ketebalan. Bahkan, sejak saat itu, perbaikan dalam proses penumpukan, baik oleh Sony maupun produsen lain yang mengadopsi teknologi tersebut, menghasilkan sensor yang lebih tipis, yang memungkinkan ponsel lebih tipis.

Bagaimana dengan Penumpukan Lebih Banyak?

Dengan memindahkan sirkuit di bawah fotodioda, orang akan mengira lapisan atas hanya akan ditempati oleh bagian penangkap cahaya, bukan? Salah.

Ingat transistor? Itu duduk tepat di samping fotodioda, mengambil ruang penangkap cahaya yang lebih berharga. Solusinya? Lebih menumpuk!

Insinyur telah melakukannya sebelumnya. Pada 2017, Sony mengumumkan sensor kamera dengan RAM antara fotodioda dan sirkuit, memungkinkan video gerak lambat super 960FPS. Itu adalah masalah menerapkan ide yang sama ke bagian dari sensor yang ada.

Sekarang, fotodioda akhirnya berada di bagian paling atas dari sensor, dan fotodioda saja. Ini secara efektif menggandakan sinyal yang dapat ditangkap oleh fotodioda dan yang dapat disimpan oleh transistor.

Sensor Digital Kamera DSLR

Efek paling cepat adalah menggandakan informasi cahaya yang harus dikerjakan setiap piksel. Dan, seperti semua hal dalam fotografi, lebih banyak cahaya berarti gambar lebih detail.

Namun, karena transistor juga menggandakan kapasitasnya, ia dapat menerjemahkan sinyal listrik dari fotodioda menjadi informasi digital dengan lebih baik. Salah satu penerapan yang mungkin dari hal ini adalah mengurangi noise gambar, yang semakin meningkatkan tampilan foto.

Stacked Sensors untuk Masa Depan yang Lebih Cerah

Sementara sensor bertumpuk tunggal — fotodioda dan transistor dalam satu lapisan, sirkuit di bawahnya — telah ada selama beberapa waktu, yang bertumpuk ganda (satu lapisan untuk setiap bagian) masih agak baru. Mereka sebagian besar digunakan dalam kamera profesional, dengan ponsel pertama yang menampilkan sensor seperti itu, Sony Xperia 1 V, dirilis pada Mei 2023.

Itu berarti teknologinya masih dalam masa pertumbuhan. Seiring dengan beberapa peningkatan lain yang telah dilakukan dalam fotografi seluler sejauh ini, sensor bertumpuk berarti kamera smartphone berada di jalur menuju masa depan yang lebih cerah—atau haruskah kita mengatakan gambar yang lebih cerah?

Comment
Share:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Ad