東莞邁視勁爆推出百萬高清網絡攝像機,此款產品一經推出,即在各地引起轟動。這是東莞邁視為貼合安防行業以及廣大客戶的需求,經過很長一段時間的研發和綜合各個廠家之前研發中所遇到的問題,總結并認真測試后而推出的新款陣列百萬高清網絡攝像機。在此先將網絡攝像機的起源和相關的技術分析呈現給大家。來電有驚喜!
安徽安慶百萬高清網絡攝像機/安徽池州陣列紅外攝像機
自從上世紀60年代末期,美國貝爾實驗室提出固態成像器件概念后,固體圖像傳感器便得到了迅速發展,成為傳感技術中的一個重要分支,它是PC機多媒體不可缺少的外設,也是監控系統攝像機的核心器件。CMOS與CCD技術自誕生以來,它們的搶位之爭自誕生至今就沒有停止過。正如您所知道的一樣,目前安防監控攝像機的圖像傳感器基礎技術,主要也是CCD和CMOS兩種技術。目前市面上的模擬攝像機多是CCD為主,而網絡攝像機特別是東莞邁視的百萬像素級高清網絡攝像機,尤以CMOS技術應用居多。其實CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器的研究幾乎是同時起步,但由于受當時工藝水平的限制,CMOS圖像傳感器圖像質量差、分辨率低、噪聲降不下來和光照靈敏度不夠,因而沒有得到重視和發展,通常用于一些電腦攝像頭、手機攝像頭等對畫質要求不高的電子產品等設備上,以至于CMOS成了低端的代名詞。而CCD器件因為有光照靈敏度高、噪音低、像素多等優點一直主宰著圖像傳感器市場。由于集成電路設計技術和工藝水平的提高,CMOS圖像傳感器過去存在的缺點,現在都可以找到辦法克服,而且它固有的優點更是CCD器件所無法比擬的,因而它再次成為近年來研究的熱點。現在CMOS圖像傳感器不但應用于市場上千萬像素級的中高端DSLR單反相機,也成為安防監控行業百萬像素高清網絡攝像機首選圖像傳感器件。
安徽安慶百萬高清網絡攝像機/安徽池州陣列紅外攝像機
CMOS和CCD技術的差異
CCD與CMOS傳感器是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器,兩者都是利用感光二極管(photodiode)進行光電轉換,將圖像轉換為數字數據,而其主要差異是數字數據傳送的方式不同。 這種轉換的原理與 “太陽能電池”效應相近,光線越強、電力越強;反之,光線越弱、電力也越弱的道理,將光影像轉換為電子數字信號。
比較 CCD 和 CMOS 的結構,ADC的位置和數量是最大的不同。簡單的說,CCD每曝光一次,在快門關閉后進行像素轉移處理,將每一行中每一個像素(pixel)的電荷信號依序傳入“緩沖器”中,由底端的線路引導輸出至 CCD 旁的放大器進行放大,再串聯 ADC 輸出;相對地,CMOS 的設計中每個像素旁就直接連著 ADC(放大兼類比數字信號轉換器),訊號直接放大并轉換成數字信號。
安徽安慶百萬高清網絡攝像機/安徽池州陣列紅外攝像機
CMOS和CCD傳感器比較
由于構造上的基本差異,我們可以看出兩者在性能上的表現之不同。CCD的特色在于充分保持信號在傳輸時不失真(專屬通道設計),透過每一個像素集合至單一放大器上再做統一處理,可以保持資料的完整性;CMOS的制程較簡單,沒有專屬通道的設計,因此必須先行放大再整合各個像素的資料。
項目
CCD
CMOS
設計
單一感光器
感光器連接放大器
靈敏度
等同面積下高
感光開口小,靈敏度低
成本
線路品質影響程度高,成本高
CMOS整合集成,成本低
解析度
連接復雜度低,解析度高
新CMOS技術具有極高解析度
噪點比
單一放大,噪點低
百萬放大,噪點高
功耗比
需外加電壓,功耗高
直接放大,功耗低
信息讀取方式
需外部電路控制,復雜
直接讀取電流(或電壓)信號,簡單
速度
速度慢
快速,是CCD10倍以上
整體來說,CCD 與 CMOS 兩種設計的應用,反應在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪點與耗電量等,不同類型的差異。首先我們還是從CCD和CMOS的不同工作原理說起:
安徽安慶百萬高清網絡攝像機/安徽池州陣列紅外攝像機
工作原理差異:CCD在工作時,上百萬個像素感光后會生成上百萬個電荷,所有的電荷全部經過一個“放大器”進行電壓轉變,形成電子信號,因此,這個“放大器”就成為了一個制約圖像處理速度的“瓶頸”,所有電荷由單一通道輸出,就像千軍萬馬從一座橋上通過,當數據量大的時候就發生信號“擁堵”,而百萬像素高清網絡攝像機格式卻恰恰需要在短時間內處理大量數據,因此,在安防監控產品中使用單CCD無法滿足高速讀取高清數據的需要。而CMOS則不同,每個像素點都有一個單獨的放大器轉換輸出,因此CMOS沒有CCD的“瓶頸”問題,能夠在短時間內處理大量數據,輸出高清影像,因此也能都滿足高清網絡攝像機的需求。
ISO 感光度差異:由于 CMOS 每個像素包含了放大器與A/D轉換電路,過多的額外設備壓縮單一像素的感光區域的表面積,因此 相同像素下,同樣大小之感光器尺寸,CMOS的感光度會低于CCD。
成本差異:CMOS 應用半導體工業常用的 MOS制程,可以一次整合全部周邊設施于單晶片中,節省加工晶片所需負擔的成本和良率的損失;相對地 CCD 采用電荷傳遞的方式輸出資訊,必須另辟傳輸通道,如果通道中有一個像素故障(Fail),就會導致一整排的訊號壅塞,無法傳遞,因此CCD的良率比CMOS低,加上另辟傳輸通道和外加 ADC 等周邊,CCD的制造成本相對高于CMOS。
解析度差異:在第一點“感光度差異”中,由于 CMOS 每個像素的結構比 CCD 復雜,其感光開口不及CCD大, 相對比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時,CCD感光器的解析度通常會優于CMOS。不過,如果跳脫尺寸限制,目前業界的CMOS 感光原件已經可達到1400萬 像素 / 全片幅的設計,CMOS 技術在良率上的優勢可以克服大尺寸感光原件制造上的困難,特別是全片幅 24mm-by-36mm 這樣的大小。
噪點差異:由于CMOS每個感光二極體旁都搭配一個 ADC 放大器,如果以百萬像素計,那么就需要百萬個以上的 ADC 放大器,雖然是統一制造下的產品,但是每個放大器或多或少都有些微的差異存在,很難達到放大同步的效果,對比單一一個放大器的CCD,CMOS最終計算出的噪點就比較多。
安徽安慶百萬高清網絡攝像機/安徽池州陣列紅外攝像機
耗電量差異:CMOS的影像電荷驅動方式為主動式,感光二極體所產生的電荷會直接由旁邊的電晶體做放大輸出;但CCD卻為被動式, 必須外加電壓讓每個像素中的電荷移動至傳輸通道。而這外加電壓通常需要12伏特(V)以上的水平,因此 CCD 還必須要有更精密的電源線路設計和耐壓強度,高驅動電壓使 CCD 的電量大約是CMOS的3到10倍。CCD礙于原理特性,無法與時序電路、控制電路、模擬數字轉換等相關芯片電路一同整合封裝,而CMOS卻可以,因此在功能體積上CMOS能比CCD更小。CMOS光電傳感器在節能方面具有很大優勢,使得攝像機的體積也就做得更小。
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