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在視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)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?cái)z像機(jī)的核心部件，圖像傳感器不僅決定著圖像的質(zhì)量，同時(shí)也是攝像機(jī)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(chǎng)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(jī)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(diǎn)

 

據(jù)了解，CCD與CMOS的技術(shù)特點(diǎn)主要在于成像過(guò)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(guò)程不同：CCD是在同步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的配合下以幀或行的方式轉(zhuǎn)移，整個(gè)電路非常復(fù)雜，讀出速率慢;CMOS則以類(lèi)似DRAM的方式讀出信號(hào)，電路簡(jiǎn)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(hào)處理、自動(dòng)增益控制、精密放大和存儲(chǔ)功能集成到一塊芯片上，一般需要多個(gè)芯片組合實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要一個(gè)多通道非標(biāo)準(zhǔn)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(shí)具有模擬和數(shù)字輸出信號(hào)。

 

 

CCD需多種電源供電，功耗較大，體積也比較大。CMOS只需一個(gè)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(shí)期，雖然目前高端CMOS圖像質(zhì)量暫時(shí)不如CCD，但有些指標(biāo)(如傳輸速率等方面)已超過(guò)CCD。

 

由于CMOS具有諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外許多機(jī)構(gòu)已經(jīng)應(yīng)用CMOS圖像傳感器開(kāi)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(lái)在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，關(guān)鍵技術(shù)不斷取得突破。對(duì)于用戶(hù)關(guān)注的CMOS的照度和噪點(diǎn)等問(wèn)題，實(shí)際上可見(jiàn)光下CMOS的信噪比遠(yuǎn)高于CCD。 一方面，隨著國(guó)際 CMOS大廠的不斷改進(jìn)，CMOS還繼續(xù)在成像的通透性、對(duì)實(shí)物的色彩還原能力等方面迎頭趕上。研發(fā)了感光度增強(qiáng)技術(shù)，進(jìn)而通過(guò)使用大尺寸傳感器提高開(kāi)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(zhuān)門(mén)的噪聲檢測(cè)算法直接整合于CMOS圖像傳感器的控制邏輯中。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，固定噪聲就可以成功剔除了。更何況CMOS的價(jià)格遠(yuǎn)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(lái)提升CMOS的噪點(diǎn)問(wèn)題。

 

此外，從工藝上來(lái)講，CCD每提升100萬(wàn)像素就需要對(duì)其生產(chǎn)線進(jìn)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(huà)，單位電極的間隙就被限制在0.4微米以?xún)?nèi)，進(jìn)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(dòng)態(tài)范圍CMOS器件已經(jīng)出現(xiàn)，這一技術(shù)消除了對(duì)快門(mén)、光圈、自動(dòng)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(duì)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(dòng)態(tài)范圍、高靈敏度、數(shù)字化、多功能化的多元化的細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展。隨著CMOS圖像傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)度，CMOS傳感器在安防攝像機(jī)的應(yīng)用會(huì)不斷增大。

 

隨著CMOS傳感器和ISP芯片技術(shù)的快速進(jìn)步，廣大攝像機(jī)廠家將會(huì)有更多的功能豐富的方案選擇，CMOS傳感器在安防攝像機(jī)中將會(huì)得到越來(lái)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(shí)代，無(wú)論是模擬攝像機(jī)還是標(biāo)清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，使用最廣泛的是CCD。而在高清監(jiān)控時(shí)代，情況將會(huì)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(shì)對(duì)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?xún)r(jià)比決定，誰(shuí)既能保證比較好的圖像品質(zhì)又不貴誰(shuí)就勝出。

 

 從目前的趨勢(shì)來(lái)看，CMOS勝出的機(jī)會(huì)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(chǎng)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(zhuān)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(shì)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(shì)。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(diǎn)。

 

 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(duì)較高的分辨率，在60幀/秒等高幀率下能夠達(dá)到720P或1080P。雖然標(biāo)準(zhǔn)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(mén)寬度以擷取場(chǎng)景內(nèi)快速移動(dòng)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(xiàng)省電功能。此外，對(duì)于數(shù)字或網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)來(lái)說(shuō)，接口選項(xiàng)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(jī)與CMOS攝像機(jī)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下各有優(yōu)勢(shì)，但隨著CMOS工藝和技術(shù)的不斷提升，以及高端CMOS價(jià)格的不斷下降，未來(lái)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將更多選擇CMOS。

 

 

隨著CMOS技術(shù)的改進(jìn)，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(dá)到可以媲美CCD的效果。作為百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(shì)。隨著目前市場(chǎng)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(jī)自身的劣勢(shì)已變得越來(lái)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。