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在視頻監(jiān)控攝像機領(lǐng)域里，圖像傳感器是決定圖像分辨率的關(guān)鍵因素之一。作為監(jiān)控攝像機的核心部件，圖像傳感器不僅決定著圖像的質(zhì)量，同時也是攝像機成本高低的重要因素。目前，CCD和CMOS圖像傳感器在安防監(jiān)控領(lǐng)域都有著各自的市場份額。在IP監(jiān)控領(lǐng)域，CMOS比CCD具備更好的圖像性能、更低的成本、更高的集成度、更低的功耗和更快的速度，因而在網(wǎng)絡(luò)攝像機中的應(yīng)用不斷增加，CMOS圖像傳感器將在高清監(jiān)控中大面積普及。

 

 CCD與CMOS的技術(shù)特點

 

據(jù)了解，CCD與CMOS的技術(shù)特點主要在于成像過程、集成度、功耗、性能指標(biāo)等方面。

 

 

CCD和CMOS使用相同的光敏材料，因而受光后產(chǎn)生電子的基本原理相同，但是讀取過程不同：CCD是在同步信號和時鐘信號的配合下以幀或行的方式轉(zhuǎn)移，整個電路非常復(fù)雜，讀出速率慢;CMOS則以類似DRAM的方式讀出信號，電路簡單，讀出速率高。

 

 

 采用特殊制造工藝的CCD讀出電路比較復(fù)雜，很難將A/D轉(zhuǎn)換、信號處理、自動增益控制、精密放大和存儲功能集成到一塊芯片上，一般需要多個芯片組合實現(xiàn)，同時還需要一個多通道非標(biāo)準供電電壓。借助于大規(guī)模集成制造工藝，CMOS圖像傳感器能非常容易地把上述功能集成到單一芯片上，多數(shù)CMOS圖像傳感器同時具有模擬和數(shù)字輸出信號。

 

 

CCD需多種電源供電，功耗較大，體積也比較大。CMOS只需一個單電源(3V～5V)供電，其功耗相當(dāng)于CCD的1/10，高度集成CMOS芯片可以做的相當(dāng)小。

 

 

CCD技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，而CMOS正處于蓬勃發(fā)展時期，雖然目前高端CMOS圖像質(zhì)量暫時不如CCD，但有些指標(biāo)(如傳輸速率等方面)已超過CCD。

 

由于CMOS具有諸多優(yōu)點，國內(nèi)外許多機構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用CMOS圖像傳感器開發(fā)出眾多產(chǎn)品。 CMOS傳感器關(guān)鍵技術(shù)取得突破 CMOS傳感器的技術(shù)發(fā)展跟隨摩爾定律快速發(fā)展，尤其是幾年來在市場需求的推動下，關(guān)鍵技術(shù)不斷取得突破。對于用戶關(guān)注的CMOS的照度和噪點等問題，實際上可見光下CMOS的信噪比遠高于CCD。 一方面，隨著國際 CMOS大廠的不斷改進，CMOS還繼續(xù)在成像的通透性、對實物的色彩還原能力等方面迎頭趕上。研發(fā)了感光度增強技術(shù)，進而通過使用大尺寸傳感器提高開口率，這正是提高CMOS感光能力的最直接辦法。即便是在噪音控制方面，有公司將專門的噪聲檢測算法直接整合于CMOS圖像傳感器的控制邏輯中。通過這項技術(shù)，固定噪聲就可以成功剔除了。更何況CMOS的價格遠低于CCD設(shè)備。另一方面，在ISP中采用多種技術(shù)革新，如去噪技術(shù)來提升CMOS的噪點問題。

 

此外，從工藝上來講，CCD每提升100萬像素就需要對其生產(chǎn)線進行改造，研發(fā)生產(chǎn)的成本比較高。如果CCD尺寸仍然維持在2/3英寸的話，單位電極的間隙就被限制在0.4微米以內(nèi)，進而導(dǎo)致制造中產(chǎn)生的損品率與生產(chǎn)成本大幅度攀升。 在各主力廠商的不斷努力下，新的CMOS器件不斷推陳出新，高動態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對快門、光圈、自動增益控制及伽瑪校正的需要。另外由于CMOS先天的可塑性，可以做出高分辨率像素的大型 CMOS感光器而成本卻不上升多少。相對于CCD的停滯不前相比，CMOS作為新生事物而展示出了蓬勃的活力。CMOS圖像傳感器正在向高分辨率、高動態(tài)范圍、高靈敏度、數(shù)字化、多功能化的多元化的細分市場發(fā)展。隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷進度，CMOS傳感器在安防攝像機的應(yīng)用會不斷增大。

 

隨著CMOS傳感器和ISP芯片技術(shù)的快速進步，廣大攝像機廠家將會有更多的功能豐富的方案選擇，CMOS傳感器在安防攝像機中將會得到越來越多的應(yīng)用。

 

 CMOS比CCD更適合高清監(jiān)控

 

在標(biāo)清監(jiān)控時代，無論是模擬攝像機還是標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機，使用最廣泛的是CCD。而在高清監(jiān)控時代，情況將會有所改變。盡管CMOS傳感器圖像品質(zhì)總體上還不如CCD，但它在成本上的優(yōu)勢對CCD還是造成了非常大的威脅。當(dāng)然，兩者博弈的結(jié)果最終將由性價比決定，誰既能保證比較好的圖像品質(zhì)又不貴誰就勝出。

 

 從目前的趨勢來看，CMOS勝出的機會明顯更大。

 

一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的靈敏度正在得到快速改善，據(jù)悉目前市場上致力于CMOS研究的廠商已經(jīng)研發(fā)出靈敏度性能與CCD接近的720P與1080P專用CMOS器件。另一方面，盡管相同尺寸的CCD傳感器分辨率優(yōu)于CMOS傳感器，但如果不考慮尺寸限制，CMOS在量率上的優(yōu)勢可以有效克服大尺寸感光原件制造的困難，這樣CMOS在更高分辨率下

 

將更有優(yōu)勢。另外，CMOS響應(yīng)速度比CCD快，因此更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。

 

 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中使用的CMOS圖像傳感器必須具有相對較高的分辨率，在60幀/秒等高幀率下能夠達到720P或1080P。雖然標(biāo)準的視頻幀率為30fps，但60fps的幀率為攝像頭廠商提供了更大的靈活性，可以調(diào)整快門寬度以擷取場景內(nèi)快速移動的物體。

 

高清視頻監(jiān)控轉(zhuǎn)向CMOS圖像傳感器的原因之一是CMOS具有更低功耗的固有特性。功耗更低的CMOS圖像傳感器還綜合了多項省電功能。此外，對于數(shù)字或網(wǎng)絡(luò)攝像機來說，接口選項的數(shù)量增多，千兆位以太網(wǎng)、HDCCTV和同軸線纜IP等都可作為高清視頻的接口選擇。

 

 因此，盡管CCD攝像機與CMOS攝像機在不同的應(yīng)用場景下各有優(yōu)勢，但隨著CMOS工藝和技術(shù)的不斷提升，以及高端CMOS價格的不斷下降，未來高清網(wǎng)絡(luò)攝像機將更多選擇CMOS。

 

 

隨著CMOS技術(shù)的改進，其低照效果和噪聲控制得到了很大的改善，在低照這方面已將達到可以媲美CCD的效果。作為百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機的核心部件，CMOS圖像傳感器以已經(jīng)有逐漸取代CCD感光器的趨勢。隨著目前市場上視頻監(jiān)控系統(tǒng)向高清化與智能化的方向發(fā)展，CCD攝像機自身的劣勢已變得越來越突出，而CMOS能更好地適應(yīng)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、集成化、高清化與智能化方向發(fā)展的需要。