目前數(shù)碼技術(shù)、半導(dǎo)體制造技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，數(shù)碼產(chǎn)品的市場以驚人的速度再增長，組成視訊、影音產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件--圖像傳感器(Sensor)就成為當(dāng)前以及未來業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注的對象。圖像傳感器主要有CCD和CMOS兩種芯片，而在我們目前的高清安防監(jiān)控領(lǐng)域，兩種芯片技術(shù)都有所應(yīng)用。
圖像傳感器的發(fā)展及應(yīng)用
眼睛是人的視覺圖像來源，而圖像傳感器就是視頻采集設(shè)備的圖像接受裝置。圖像傳感器按形態(tài)分類一般有兩類：線型圖像傳感器、面型圖像傳感器。線型圖像傳感器多用在掃描儀、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等設(shè)備中。而面型圖像傳感器則廣泛的應(yīng)用在我們熟知的安防監(jiān)控攝像機(jī)、手機(jī)攝像頭、汽車倒車影像攝像機(jī)、平板電腦等產(chǎn)品中。
剛剛我們說到，圖像傳感器有CCD與CMOS芯片兩種。早期，我們通常認(rèn)為圖像畫質(zhì)優(yōu)秀的設(shè)備都采用CCD傳感器，而低成本產(chǎn)品則使用CMOS傳感器。但是新的CMOS芯片技術(shù)已經(jīng)克服了早期CMOS傳感器的技術(shù)弱點(diǎn)，傳感器的設(shè)計上相比老產(chǎn)品提升了低照性能、曝光模式等。拿目前流行的背照式CMOS傳感器來說，在傳統(tǒng)的CMOS圖像傳感器中，感光二極管位于電路晶體管后方，光線會通過微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管，那么進(jìn)光量就會因遮擋而受到影響。背照式CMOS傳感器在圖像傳感器原件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上做了優(yōu)化，它將感光層的原件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光線從背面直射進(jìn)去以增大芯片的感光量，這樣背照式CMOS圖像傳感器比傳統(tǒng)CMOS傳感器在感光靈敏度上有質(zhì)的飛躍，在低照度環(huán)境下，采用背照式CMOS傳感器的高清攝像機(jī)在聚焦能力、圖像畫質(zhì)表現(xiàn)、圖像噪點(diǎn)控制等方面有了極大的性能提升。
天地偉業(yè)最新推出的300萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和1080P高清陣列紅外高速球產(chǎn)品就使用背照式CMOS傳感器，背照式CMOS優(yōu)秀的低照性能配合設(shè)備上集成的LED Array，相比傳統(tǒng)的CMOS產(chǎn)品，由于背照式CMOS傳感器的良好的感紅外性能和性能優(yōu)異的Sensor QE，大幅提升了攝像機(jī)在低照及有紅外補(bǔ)光時的夜間效果。
背照式CMOS圖像傳感器除了優(yōu)秀的低照等性能外，還具有更好的高感光控噪性能。也就是說在ISO提高之后，噪點(diǎn)會比CCD少得多。這在低照環(huán)境下的圖像采集有很大優(yōu)勢，高幀率性能更好。背照式CMOS傳感器往往都是高速芯片，眾多芯片均支持全高清畫質(zhì)每秒60幀或更高幀率的圖像輸出，而在這方面CCD傳感器比較吃力?，F(xiàn)在主流的采用背照式CMOS傳感器的高清攝像機(jī)大多支持1080P@30fps全高清視頻或720P@60fps。而我們常見的CCD傳感器攝像機(jī)只能夠720p@25fps，支持1080P格式的CCD傳感器造價高昂。背照式CMOS傳感器像素可以再高些。雖說無論是背照CMOS或是CCD，都可以提高有效像素。但是背照式CMOS的構(gòu)造決定了傳感器面積不變的情況下，可以將有效像素進(jìn)一步提高，畫質(zhì)也能夠保持得比較好。相比之下CCD盲目提高像素的話，畫質(zhì)就會很差，而且隨著像素提高，芯片尺寸也在變大造成成本幾何倍數(shù)上升。
CCD傳感器制造工藝較復(fù)雜，采用CCD傳感器的攝像機(jī)價格都會相對比較高。事實(shí)上經(jīng)過技術(shù)改造，目前CCD和CMOS的實(shí)際效果的差距已經(jīng)減小了不少。而且CMOS芯片的制造成本和功耗都要遠(yuǎn)低于CCD，所以很多高清攝像機(jī)廠家采用CMOS圖像傳感器。成像方面：在相同像素下CCD的成像通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保證基本準(zhǔn)確。而CMOS的產(chǎn)品目前畫面通透性一般，對實(shí)物的色彩還原能力偏弱，曝光模式由于大多使用Rolling Shutter模式造成高速運(yùn)動物體傳感器在捕捉時存在畸變的問題，CMOS的成像質(zhì)量和CCD傳感器在畫質(zhì)要求較為嚴(yán)格的場景中還是有一定距離的。但由于低廉的價格以及高度的整合性，因此在日益迅速發(fā)展的高清攝像機(jī)市場中還是得到了廣泛的應(yīng)用。
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