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借IP高清監(jiān)控之勢(shì), CMOS傳感器躍居上位

發(fā)布時(shí)間:2012-11-08 來(lái)源:電子元件技術(shù)網(wǎng) 責(zé)任編輯:Hedyxing

導(dǎo)讀:IP高清監(jiān)控已經(jīng)漸漸成為主流,其最關(guān)鍵的部件是圖像傳感器,目前市場(chǎng)上大多數(shù)IP高清攝像機(jī)均采用CMOS作為感光元件,因此,CMOS傳感器以其多方優(yōu)勢(shì)占據(jù)主流位置,甚至已經(jīng)超過(guò)昔日呼風(fēng)喚雨的CCD。

借IP高清監(jiān)控之勢(shì), CMOS傳感器躍居上位
CMOS圖像傳感器

與CCD傳感器相比,CMOS傳感器在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)上的應(yīng)用具有優(yōu)勢(shì)。中瀛鑫科技吳勇華說(shuō),網(wǎng)絡(luò)高清CCD主要是索尼,CMOS傳感器芯片供應(yīng)商比較多,高端的如索尼、松下,中端的如美光,中低端的如Omnivision(蘋(píng)果手機(jī)用的也是這種)。CCD和CMOS傳感器在網(wǎng)絡(luò)高清上的表現(xiàn)主要由他們不同的處理技術(shù)決定,CCD采用全局曝光技術(shù),低照度下效果優(yōu)勢(shì)明顯,但工藝復(fù)雜,成品率低,價(jià)格居高不下;CMOS采用逐行曝光技術(shù),工藝簡(jiǎn)單,可大批量生產(chǎn),具有較強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì),但低照度下的效果有待繼續(xù)改善,不過(guò)高端的CMOS傳感器在低照度下的效果甚至好過(guò)CCD。毋庸置疑,CMOS傳感器是IP高清的主流技術(shù)趨勢(shì)。

海康威視于學(xué)海談到CCD傳感器在靈敏度、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器,而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、高整合度的特點(diǎn)。不過(guò),隨著CCD與CMOS傳感器技術(shù)的進(jìn)步,兩者的差異已經(jīng)逐漸縮小。然而CCD的成本高,集成度低,信息讀取慢,相比下CMOS的特點(diǎn)更適合當(dāng)下的高清相機(jī),將會(huì)引領(lǐng)高清相機(jī)的未來(lái)。浙江大華黃維儉說(shuō),CCD傳感器技術(shù)起步較早,技術(shù)相對(duì)成熟,具有感光度高、噪點(diǎn)低的優(yōu)點(diǎn),在成像質(zhì)量方面存在優(yōu)勢(shì),但是其處理速度相對(duì)較慢、功耗及成本較高,目前只在130萬(wàn)像素及200萬(wàn)像素上有所使用;CMOS傳感器則有處理速度相對(duì)較快、功耗低及成本低廉的優(yōu)點(diǎn),使其在高清監(jiān)控中發(fā)展迅速,經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間的技術(shù)的沉淀與創(chuàng)新,目前CMOS傳感器已克服了照度等問(wèn)題,再加上CMOS有著較高的動(dòng)態(tài)范圍,使CMOS產(chǎn)品在高清攝像機(jī)的地位越來(lái)越重要,市場(chǎng)上也是采用CMOS傳感器的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)占了大部分。波??萍伎锶空J(rèn)為在模擬時(shí)代,主要是都是CCD做模擬攝像機(jī),而到了數(shù)字高清時(shí)代,則是以CMOS為主的數(shù)字百萬(wàn)高清攝像機(jī)。CCD的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、解析力強(qiáng)、信噪比高、低照度效果好。但CCD不適于做數(shù)字高清攝像機(jī),且價(jià)格較貴,其核心技術(shù)被日系廠商把控,國(guó)內(nèi)廠家難以做深層次的開(kāi)發(fā)。而CMOS價(jià)格低廉、自主開(kāi)發(fā)程度高,符合開(kāi)放、合作的現(xiàn)代科技理念,此外近幾年隨著國(guó)內(nèi)有實(shí)力的高清廠商的研發(fā),CMOS攝像機(jī)在低照度、紅外性有了突破性的發(fā)展,其性能遠(yuǎn)超CCD模擬攝像機(jī)。

天地偉業(yè)馬可威認(rèn)為CCD特有的工藝,具有低照度效果好、信噪比高、通透感強(qiáng)、色彩還原能力佳等優(yōu)點(diǎn),在交通、醫(yī)療等高端領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。由于其成像方面的優(yōu)勢(shì),在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還會(huì)延續(xù)采用,但同時(shí)由于其成本高、功耗大也制約了其市場(chǎng)發(fā)展的空間。CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝,具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特點(diǎn),最近幾年在寬動(dòng)態(tài)、低照度方面發(fā)展迅速。市場(chǎng)上推出的最新的超低照度、超寬動(dòng)態(tài)等CMOS SENSOR產(chǎn)品,效果表現(xiàn)優(yōu)秀,相比早期的CCD傳感器在低照性能上已經(jīng)沒(méi)有差距。CMOS傳感器大多使用Rolling Shutter(卷簾快門(mén))曝光模式,在捕捉高速運(yùn)動(dòng)物體時(shí),會(huì)有扭曲、畸變現(xiàn)象。

金三立張智安采訪中說(shuō),在同等面積下,CCD的優(yōu)勢(shì)是靈敏度較高、色彩還原真實(shí)、整體圖像品質(zhì)好、解析度高、噪點(diǎn)控制好、低照度下成像效果好,然而其功率大、成本高。信息讀取方式上,CCD需外部電路控制,較為復(fù)雜。CMOS優(yōu)勢(shì)是信號(hào)讀取速度快、低功耗、集成度高、成本低,略顯不足的是其靈敏度稍低,但信息讀取方式上看,CMOS直接讀取電流(或電壓)信號(hào),速度是CCD的10倍以上。蘇州科達(dá)郭俊偉也談到CCD目前最大的優(yōu)勢(shì)在于global shutter,因此目前成為高清卡口相機(jī)的不二選擇,缺點(diǎn)就是像素難以繼續(xù)提高,發(fā)熱量較大;而CMOS本身像素可以做的更高且發(fā)熱量小,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,CMOS在低照度、噪聲等方面已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步,目前高清監(jiān)控相機(jī)中CMOS占據(jù)了相對(duì)較大的比例。保千里陳德銀對(duì)于此問(wèn)題詳細(xì)談到,感光器件是攝像機(jī)最為核心的部分,在模擬攝像機(jī)及標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中,CCD最為廣泛使用。

但隨著百萬(wàn)像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的出現(xiàn),其主要采用高分辨率的逐行掃描方式,逐行掃描的CMOS傳感器比隔行掃描CCD芯片更有優(yōu)勢(shì),其依次掃描每條電視線,而不是將電視線分成奇數(shù)和偶數(shù)線條后再疊加成一副完整圖像。采用隔行掃描,快速運(yùn)動(dòng)的物體在奇數(shù)場(chǎng)掃描和偶數(shù)場(chǎng)掃描中的位置存在較大差異,導(dǎo)致畫(huà)面模糊不清,對(duì)于交通等領(lǐng)域而言,需要的是清晰、無(wú)鋸齒的運(yùn)動(dòng)車(chē)輛圖像,CMOS在像素密度上的優(yōu)勢(shì)使其處于領(lǐng)先地位。目前,130萬(wàn)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)沿襲模擬的優(yōu)勢(shì),較多采用CCD,而200萬(wàn)像素以上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則更多傾向于CMOS。CCD的特點(diǎn)是靈敏度高,但其響應(yīng)速度較低,而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢(shì)之外,成本、功耗等優(yōu)勢(shì)更為廠家青睞;當(dāng)然“金無(wú)赤足,人無(wú)完人”,CMOS存在著不足,其在低照度環(huán)境下噪點(diǎn)較多,如果沒(méi)有補(bǔ)光措施,在低照度環(huán)境下使用很難達(dá)到理想效果。

從以上各家企業(yè)的觀點(diǎn)可看出,CMOS傳感器已經(jīng)在大幅蠶食CCD市場(chǎng),未來(lái)有可能完全取代CCD傳感器,IP高清監(jiān)控這一主流發(fā)展趨勢(shì)無(wú)疑是CMOS傳感器快速發(fā)展的強(qiáng)大推力。
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