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    新闻动态
    文章作者:王婷婷 发布日期:
    CCD与CMOS 谁更适合高清?

    在现代安防监控中,高清与智能化是两大不可避免的主流趋势,而要实现高清与智能化的要求,图像传感器在其中的作用必不可少。而在图像传感器中,主要有CCD和CMOS两种芯片,在早期CCD芯片在标清时代得到来的很好的应用,但是随着高清是时代的到来,已经CMOS技术的改进,这两种芯片谁更适合高清呢?

    图像传感器CCD与CMOS两种芯片

    早期,我们通常认为图像画质优秀的设备都采用CCD传感器,而低成本产品则使用CMOS传感器。但是新的CMOS芯片技术已经克服了早期CMOS传感器的技术弱点,传感器的设计上相比老产品提升了低照性能、曝光模式等。

    CCD(ChargeCoupledDevice),即“电荷耦合器件”,以百万像素为单位。数码相机规格中的多少百万像素,指的就是CCD的分辨率。CCD是一种感光半导体芯片,用于捕捉图形,广泛运用于扫描仪、复印机以及无胶片相机等设备。与胶卷的原理相似,光线穿过一个镜头,将图形信息投射到CCD上。但与胶卷不同的是,CCD既没有能力记录图形数据,也没有能力永久保存下来,甚至不具备“曝光”能力。所有图形数据都会不停留地送入一个“模-数”转换器,

    一个信号处理器以及一个存储设备(比如内存芯片或内存卡)。CCD有各式各样的尺寸和形状,最大的有2×2平方英寸。1970美国贝尔实验室发明了CCD。二十年后,人们利用这一技术制造了数码相机,将影像处理行业推进到一个全新领域。

    CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor),即“互补金属氧化物半导体”。它是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导所需的大量资料。有人发现,将CMOS加工也可以作为数码相机中的感光传感器,其便于大规模生产和成本低廉的特性是商家们梦寐以求的。

    CCD与CMOS的区别体现在四个方面

    1、信息读取方式:CCD电荷耦合器存储的电荷信息,需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取,电荷信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三组不同的电源相配合,整个电路较为复杂。CMOS光电传感器经光电转换后直接产生电流(或电压)信号,信号读取十分简单。

    2、速度:CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,速度较慢;而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,速度比CCD电荷耦合器快很多。

    3、电源及耗电量:CCD电荷耦合器大多需要三组电源供电,耗电量较大;CMOS光电传感器只需使用一个电源,耗电量非常小,仅为CCD电荷耦合器的1/8到1/10,CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势。

    4、成像质量:CCD电荷耦合器制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS光电传感器集成度高,各光电传感元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰较严重,噪声对图像质量影响很大,使CMOS光电传感器很长一段时间无法进入实用。近年,随着CMOS电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。

    高清时代谁更合适?

    传感器作为摄像机的核心部件,决定着图像质量。被摄物体的图像经过镜头聚焦至传感器芯片上,传感器根据光的强弱进行处理,形成视频信号输出。CCD和CMOS是当前被普遍采用两种图像传感器,两者都利用感光二极管(photodiode)进行光电转换,将图像转换为数字数据,而其主要差异是数字数据传送的方式不同。以性能来区分,他们基本主要体现在灵敏度,噪点处理以及功耗等方面。在相同大小面积传感器的对比中,CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此,我们在市面常见的低照度标清摄像机基本都以CCD技术作为自己的传感设备。标清时代,CCD无疑比CMOS更受青睐。

    CCD制造工艺复杂,只掌握在少数厂家手中,导致其制造成本居高不下,CCD尺寸每增大一点,成本就呈几何数增长,因此如果监控要走高清化,CCD显然发展前景有限。而CMOS最大特点在于其成本低、功耗低。在获得相同像素数的情况下,价格更低,具有很高性价比可以不断朝更高像素、更高分辨率发展,而高清监控对成本是非常敏感的,也因此市面上大部分高清摄像机都采用CMOS。

    要做到高清,还需要在宽动态、自动白平衡、图像的锐利度、以及数字降噪、色彩调整、光线补偿等多方面技术协作。只有在这些综合性能都能够得到很好体现,并且彼此能够相互协调情况下,才可以说是高清的真正实现。CMOS与其他图像处理技术的结合要远远超过CCD,动态范围更高,响应速度也更快,更适合高清监控的大数据量特点。此外,随着技术的发展,CMOS的灵敏度也得到极大改善,在效果上,如今一些CMOS传感器与CCD已经不相上下。

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