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提升畫(huà)質(zhì) CMOS圖像傳感器成主流技術(shù)
2012年12月22日 08:51:53來(lái)源:中國(guó)安防展覽網(wǎng)整理點(diǎn)擊量:2863
導(dǎo)讀CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的技術(shù)元件,CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中,它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更低,功耗也低得多,這也是市場(chǎng)很多采用USB接口的產(chǎn)品無(wú)須外接電源且價(jià)格便宜的原因。盡管在技術(shù)上有較大的不同,但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大,只是CMOS攝像頭對(duì)光源的要求要高一些,但現(xiàn)在該問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決。評(píng)判一款產(chǎn)品性能好壞,總有幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于CCD和CMOS傳感器來(lái)說(shuō),同
中國(guó)安防展覽網(wǎng)訊 CCD是應(yīng)用在攝影攝像方面的技術(shù)元件,CMOS則應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中,它的優(yōu)點(diǎn)是制造成本較CCD更低,功耗也低得多,這也是市場(chǎng)很多采用USB接口的產(chǎn)品無(wú)須外接電源且價(jià)格便宜的原因。盡管在技術(shù)上有較大的不同,但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大,只是CMOS攝像頭對(duì)光源的要求要高一些,但現(xiàn)在該問(wèn)題已經(jīng)基本得到解決。評(píng)判一款產(chǎn)品性能好壞,總有幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于CCD和CMOS傳感器來(lái)說(shuō),同樣也有幾個(gè)硬性指標(biāo)。
圖像傳感器發(fā)展硬性指標(biāo)
傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)有像素、靶面尺寸、感光度、電子快門(mén)、幀率、信噪比等。
像素:傳感器上有許多感光單元,它們可以將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換成電荷,從而形成對(duì)應(yīng)于景物的電子圖像。而在傳感器中,每一個(gè)感光單元對(duì)應(yīng)一個(gè)像素(Pixels),像素越多,代表著它能夠感測(cè)到更多的物體細(xì)節(jié),從而圖像就越清晰。像素越高,意味著成像效果越清晰。
靶面尺寸:據(jù)天地偉業(yè)的郭輝介紹:“圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸來(lái)表示,和電視機(jī)一樣,通常這個(gè)數(shù)據(jù)指的是這個(gè)圖像傳感器的對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度,如常見(jiàn)的有1/3英寸,靶面越大,意味著通光量越好,而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。比如1/2英寸可以有比較大的通光量,而1/4英寸可以比較容易獲得較大的景深。”
感光度:即是通過(guò)CCD或CMOS以及相關(guān)的電子線(xiàn)路感應(yīng)入射光線(xiàn)的強(qiáng)弱。感光度越高,感光面對(duì)光的敏感度就越強(qiáng),快門(mén)速度就越高,這在拍攝運(yùn)動(dòng)車(chē)輛,夜間監(jiān)控的時(shí)候尤其顯得重要。
電子快門(mén):是比照照相機(jī)的機(jī)械快門(mén)功能提出的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。其控制圖像傳感器的感光時(shí)間,由于圖像傳感器的感光值就是信號(hào)電荷的積累,感光越長(zhǎng),信號(hào)電荷積累時(shí)間也越長(zhǎng),輸出信號(hào)電流的幅值也越大。電子快門(mén)越快,感光度越低,適合在強(qiáng)光下拍攝。
幀率:既指單位時(shí)間所記錄或者播放的圖片的數(shù)量,連續(xù)播放一系列圖片就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)畫(huà)效果,根據(jù)人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng),當(dāng)圖片的播放速度大于15幅/秒的時(shí)候,人眼就基本看不出來(lái)圖片的跳躍;在達(dá)到24幅/s~30幅/s之間時(shí)就已經(jīng)基本覺(jué)察不到閃爍現(xiàn)象了。每秒的幀數(shù)(fps)或者說(shuō)幀率表示圖形傳感器在處理場(chǎng)時(shí)每秒鐘能夠更新的次數(shù)。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的視覺(jué)體驗(yàn)。
信噪比:是信號(hào)電壓對(duì)于噪聲電壓的比值,信噪比的單位用dB來(lái)表示。一般攝像機(jī)給出的信噪比值均是AGC(自動(dòng)增益控制)關(guān)閉時(shí)的值,因?yàn)楫?dāng)AGC接通時(shí),會(huì)對(duì)小信號(hào)進(jìn)行提升,使得噪聲電平也相應(yīng)提高。信噪比的典型值為45~55dB,若為50dB,則圖像有少量噪聲,但圖像質(zhì)量良好;若為60dB,則圖像質(zhì)量?jī)?yōu)良,不出現(xiàn)噪聲,信噪比越大說(shuō)明對(duì)噪聲的控制越好。
CMOS圖像傳感器漸成主流
隨著視頻監(jiān)控行業(yè)對(duì)圖像的要求朝著高品質(zhì)、高幀率、高動(dòng)態(tài)、低照度的方向邁進(jìn),以CCD傳感器為載體的高清攝像機(jī)在成本、分辨率等壓力下很難突破以上的技術(shù)瓶頸,使得CMOS傳感器技術(shù)的發(fā)展得以填補(bǔ)這一空間,從而越來(lái)越成為安防行業(yè)高清視頻圖像、高成像速度應(yīng)用的主流圖像傳感器技術(shù)。
在目前的監(jiān)控用高清攝像機(jī)產(chǎn)品中,以130萬(wàn)和200萬(wàn)像素為主,且200萬(wàn)及以下像素的產(chǎn)品在傳感器方面以CCD、CMOS平分秋色,200萬(wàn)像素以上的產(chǎn)品則主要以CMOS為主,但總體而言,高清攝像機(jī)在低照度、寬動(dòng)態(tài)方面的表現(xiàn)仍有待提高。
CMOS傳感器技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是:價(jià)格低廉,制造工藝簡(jiǎn)單,功耗低。同時(shí),經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展,CMOS傳感器在成像晶元技術(shù)以及成像工藝上取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其中,成像晶元技術(shù)從早期3T技術(shù),經(jīng)歷4T、5T、6T、7T,一直到新的8T技術(shù),使得CMOS的成像技術(shù)逐步走向成熟應(yīng)用,這一技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上規(guī)避了CMOS的缺點(diǎn),而優(yōu)點(diǎn)也得到了很大的增強(qiáng)。此外,CMOSSensor技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用方面也取得了很好的適應(yīng)性(如ITS/安防的高速抓拍、Anti-Blooming、Anti-Smear等等)。而CMOSSensor的半導(dǎo)體工藝使低成本、高清晰度、大畫(huà)面的成像效果成為可能。
目前,市場(chǎng)上專(zhuān)業(yè)供應(yīng)安防監(jiān)控用CMOS傳感器芯片的供應(yīng)廠(chǎng)商包括:索尼、Aptina,以及中國(guó)臺(tái)灣凌云光電子等。今年四月,CMOS成像解決方案提供商Aptina宣布推出AR0130CS圖像傳感器,這款1/3英寸的光學(xué)格式高清(720p/60fps)傳感器可通過(guò)其3.75微米的近紅外(NIR)探測(cè)像素提供主流監(jiān)控?cái)z像機(jī)的弱光(0Lux)性能。在此之前,Aptina還推出了寬動(dòng)態(tài)范圍(WDR)COMS解決方案,如AR0331SR(1080p/60fps)和MT9M034(720p/60fps),以及標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍的AR0330CS(1080p/60fps)。
另外,值得注意的是,松下近也推出了面向便攜式數(shù)碼相機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品的1/3.06"1340萬(wàn)像素SmartFSI圖像傳感器MN34130PL,該傳感器預(yù)計(jì)于今年12月開(kāi)始量產(chǎn)。這款新型MOS圖像傳感器成功地在小尺寸像素(1.12×1.12μm)上使用了大而深的高感光度光電二極管形成技術(shù),像素面積縮小了71%,信噪比比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了3.2倍,即使在暗處也可明亮如實(shí)地再現(xiàn)拍攝物體顏色。
關(guān)鍵詞
圖像傳感器攝像機(jī)原件監(jiān)控器件
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