FazendoVídeo | leitura do CCD
o CCD é composto por uma grade de pixels e, ao lado de cada um deles existe, no chip onde reside o CCD, um acumulador de carga elétrica denominado registrador. No desenho abaixo, os quadrados amarelos representam os pixels e os azuis os registradores:
O circuito eletrônico que faz a leitura do CCD na realidade transfere cargas elétricas entre os registradores. O processo todo assemelha-se à uma linha de montagem de uma indústria. Quando a primeira linha é lida, o circuito mede a carga elétrica gerada pelo primeiro pixel da linha (A) e a armazena no registrador R3 da linha de baixo; a seguir, mede a carga do segundo pixel (B) e a armazena em R4, e assim por diante até o final da linha. Neste momento, os registradores localizados na linha 2 ficaram com a representação do que foi lido na linha 1.
Quando a seguir o primeiro pixel da linha 2 vai ser lido e sua carga vai ser armazenada no primeiro registrador da linha de baixo (linha 3), o circuito move o conteúdo do registrador de cima (linha 2) para a linha 4 e assim por diante, registrador a registrador. Agora, a representação da linha 1 está nos registradores da linha 4 e a da linha 2 nos registradores da linha 3.
O processo real pode diferir em alguns detalhes da sequência descrita acima, mas, de maneira geral, é o que ocorre dentro do CCD. Em outras palavras, os pixels vão sendo lidos e as cargas vão sendo montadas e transferidas para baixo, conforme indicam as linhas laranjas no desenho. E à medida que os registradores da última linha vão caindo na linha laranja horizontal vão sendo transferidos para fora do chip, como pacotes sendo montados em uma linha de produção contínua. A disposição desses pacotes - acoplados uns aos outros - levou ao termo Coupled de Charge Coupled Device. Desta forma, neste ponto 'X' de saída do desenho, tem-se um sinal contínuo sendo gerado, o sinal de vídeo.
Os riscos luminosos verticais que surgem em determinadas situações na imagem gravada ilustram o processo de transferência de carga dos registradores.
O desenho acima mostra um processo sequencial de leitura, linha após linha (denominado progressive scan), no entanto na maioria das vezes as linhas são lidas de forma alternada (pares/ímpares, em um processo denominado interlace).
Neste sistema o sinal obtido da leitura do CCD correspondente a uma determinada linha na realidade não é formado unicamente por esta linha: existe um truque utilizado para reduzir a cintilação da imagem, especialmente detalhes nas bordas de objetos e desenhos com linhas muito finas. Este problema, chamado twitter, ocorreria quando uma fina linha horizontal da imagem recaísse exatamente sobre uma determinada linha do CCD, por exemplo se a câmera focalizasse à distância um fio de eletricidade no poste bem esticado, formando uma linha horizontal. Neste caso, este pedaço da imagem passaria a aparecer somente em um dos dois campos par / ímpar. Se o fio fosse mais grosso, poderia ocupar duas linhas do CCD por exemplo, e com isso estaria sempre visível. Para o olho humano, que observando a tela à distância não distingue as linhas, a situação não causaria problemas. Mas no caso do fio mais fino sim, pois seria percebida uma alternância claro / escuro naquele local: o efeito twitter. Nas antigas câmeras que empregavam tubos de imagem como o vidicom p.ex., o efeito era evitado fazendo com que a trajetória do feixe de elétrons no tubo se sobrepusesse ligeiramente à linha adjacente. No caso do CCD, como a dimensão das linhas é fixa, a leitura de uma linha não pode incluir "parte" da linha anterior / seguinte. Assim, para contornar e atenuar este problema foi desenvolvido um processo onde o sinal de duas linhas adjacentes é sempre somado para criar-se uma única linha.
Assim, para formar o conjunto das linhas ímpares, são lidas e somadas as linhas (1) e (2) para formar assim a linha [1], as linhas (3) e (4) para formar a linha [3], as linhas (5) e (6) para formar a linha [5] e assim por diante, em um processo denominado Row-Pair Summation. Para formar o conjunto das linhas pares, as linhas (2) e (3) são lidas e somadas para formar a linha [2], as linhas (4) e (5) para formar a linha [4] e assim por diante. A figura abaixo esquematiza este processo, que na câmera é efetuado através de um filtro eletrônico denominado low-pass:
Como consequência positiva desta leitura dupla de linhas (Dual-Row Readout) , além da diminuição do efeito da cintilação acima citado, a sensibilidade do CCD é aumentada (o sinal de cada pixel passa a ser a soma dos sinais de dois pixels, o da linha superior e o da linha inferior situado abaixo do mesmo). Como consequência negativa, a resolução vertical real da imagem diminui cerca de 25% (é o chamado fator Kell). Assim, no sistema NTSC, apesar da quantidade de linhas visíveis na tela ser 483 (as demais 42, que totalizam 525 são utilizadas para controle), com o sistema interlaced a resolução real torna-se 360 linhas.
A leitura do CCD produz um sinal analógico que, nos sistemas digitais, é levado a outro chip, externo ao CCD, para efetuar-se ali a conversão analógico-digital, o ADC (analog to digital converter).