東莞邁視勁爆推出百萬(wàn)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),此款產(chǎn)品一經(jīng)推出,即在各地引起轟動(dòng)。這是東莞邁視為貼合安防行業(yè)以及廣大客戶(hù)的需求,經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的研發(fā)和綜合各個(gè)廠家之前研發(fā)中所遇到的問(wèn)題,總結(jié)并認(rèn)真測(cè)試后而推出的新款陣列百萬(wàn)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。在此先將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的起源和相關(guān)的技術(shù)分析呈現(xiàn)給大家。來(lái)電有驚喜!
安徽安慶百萬(wàn)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)/安徽池州陣列紅外攝像機(jī)
自從上世紀(jì)60年代末期,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室提出固態(tài)成像器件概念后,固體圖像傳感器便得到了迅速發(fā)展,成為傳感技術(shù)中的一個(gè)重要分支,它是PC機(jī)多媒體不可缺少的外設(shè),也是監(jiān)控系統(tǒng)攝像機(jī)的核心器件。CMOS與CCD技術(shù)自誕生以來(lái),它們的搶位之爭(zhēng)自誕生至今就沒(méi)有停止過(guò)。正如您所知道的一樣,目前安防監(jiān)控攝像機(jī)的圖像傳感器基礎(chǔ)技術(shù),主要也是CCD和CMOS兩種技術(shù)。目前市面上的模擬攝像機(jī)多是CCD為主,而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)特別是東莞邁視的百萬(wàn)像素級(jí)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),尤以CMOS技術(shù)應(yīng)用居多。其實(shí)CMOS圖像傳感器與CCD圖像傳感器的研究幾乎是同時(shí)起步,但由于受當(dāng)時(shí)工藝水平的限制,CMOS圖像傳感器圖像質(zhì)量差、分辨率低、噪聲降不下來(lái)和光照靈敏度不夠,因而沒(méi)有得到重視和發(fā)展,通常用于一些電腦攝像頭、手機(jī)攝像頭等對(duì)畫(huà)質(zhì)要求不高的電子產(chǎn)品等設(shè)備上,以至于CMOS成了低端的代名詞。而CCD器件因?yàn)橛泄庹侦`敏度高、噪音低、像素多等優(yōu)點(diǎn)一直主宰著圖像傳感器市場(chǎng)。由于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝水平的提高,CMOS圖像傳感器過(guò)去存在的缺點(diǎn),現(xiàn)在都可以找到辦法克服,而且它固有的優(yōu)點(diǎn)更是CCD器件所無(wú)法比擬的,因而它再次成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)?,F(xiàn)在CMOS圖像傳感器不但應(yīng)用于市場(chǎng)上千萬(wàn)像素級(jí)的中高端DSLR單反相機(jī),也成為安防監(jiān)控行業(yè)百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)首選圖像傳感器件。
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CMOS和CCD技術(shù)的差異
CCD與CMOS傳感器是當(dāng)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(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式不同。 這種轉(zhuǎn)換的原理與 “太陽(yáng)能電池”效應(yīng)相近,光線越強(qiáng)、電力越強(qiáng);反之,光線越弱、電力也越弱的道理,將光影像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)字信號(hào)。
比較 CCD 和 CMOS 的結(jié)構(gòu),ADC的位置和數(shù)量是最大的不同。簡(jiǎn)單的說(shuō),CCD每曝光一次,在快門(mén)關(guān)閉后進(jìn)行像素轉(zhuǎn)移處理,將每一行中每一個(gè)像素(pixel)的電荷信號(hào)依序傳入“緩沖器”中,由底端的線路引導(dǎo)輸出至 CCD 旁的放大器進(jìn)行放大,再串聯(lián) ADC 輸出;相對(duì)地,CMOS 的設(shè)計(jì)中每個(gè)像素旁就直接連著 ADC(放大兼類(lèi)比數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器),訊號(hào)直接放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
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CMOS和CCD傳感器比較
由于構(gòu)造上的基本差異,我們可以看出兩者在性能上的表現(xiàn)之不同。CCD的特色在于充分保持信號(hào)在傳輸時(shí)不失真(專(zhuān)屬通道設(shè)計(jì)),透過(guò)每一個(gè)像素集合至單一放大器上再做統(tǒng)一處理,可以保持資料的完整性;CMOS的制程較簡(jiǎn)單,沒(méi)有專(zhuān)屬通道的設(shè)計(jì),因此必須先行放大再整合各個(gè)像素的資料。
項(xiàng)目
CCD
CMOS
設(shè)計(jì)
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(kāi)口小,靈敏度低
成本
線路品質(zhì)影響程度高,成本高
CMOS整合集成,成本低
解析度
連接復(fù)雜度低,解析度高
新CMOS技術(shù)具有極高解析度
噪點(diǎn)比
單一放大,噪點(diǎn)低
百萬(wàn)放大,噪點(diǎn)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(fù)雜
直接讀取電流(或電壓)信號(hào),簡(jiǎn)單
速度
速度慢
快速,是CCD10倍以上
整體來(lái)說(shuō),CCD 與 CMOS 兩種設(shè)計(jì)的應(yīng)用,反應(yīng)在成像效果上,形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪點(diǎn)與耗電量等,不同類(lèi)型的差異。首先我們還是從CCD和CMOS的不同工作原理說(shuō)起:
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工作原理差異:CCD在工作時(shí),上百萬(wàn)個(gè)像素感光后會(huì)生成上百萬(wàn)個(gè)電荷,所有的電荷全部經(jīng)過(guò)一個(gè)“放大器”進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變,形成電子信號(hào),因此,這個(gè)“放大器”就成為了一個(gè)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(wàn)馬從一座橋上通過(guò),當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候就發(fā)生信號(hào)“擁堵”,而百萬(wàn)像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)格式卻恰恰需要在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù),因此,在安防監(jiān)控產(chǎn)品中使用單CCD無(wú)法滿(mǎn)足高速讀取高清數(shù)據(jù)的需要。而CMOS則不同,每個(gè)像素點(diǎn)都有一個(gè)單獨(dú)的放大器轉(zhuǎn)換輸出,因此CMOS沒(méi)有CCD的“瓶頸”問(wèn)題,能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù),輸出高清影像,因此也能都滿(mǎn)足高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的需求。
ISO 感光度差異:由于 CMOS 每個(gè)像素包含了放大器與A/D轉(zhuǎn)換電路,過(guò)多的額外設(shè)備壓縮單一像素的感光區(qū)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(huì)低于CCD。
成本差異:CMOS 應(yīng)用半導(dǎo)體工業(yè)常用的 MOS制程,可以一次整合全部周邊設(shè)施于單晶片中,節(jié)省加工晶片所需負(fù)擔(dān)的成本和良率的損失;相對(duì)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(gè)像素故障(Fail),就會(huì)導(dǎo)致一整排的訊號(hào)壅塞,無(wú)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(duì)高于CMOS。
解析度差異:在第一點(diǎn)“感光度差異”中,由于 CMOS 每個(gè)像素的結(jié)構(gòu)比 CCD 復(fù)雜,其感光開(kāi)口不及CCD大, 相對(duì)比較相同尺寸的CCD與CMOS感光器時(shí),CCD感光器的解析度通常會(huì)優(yōu)于CMOS。不過(guò),如果跳脫尺寸限制,目前業(yè)界的CMOS 感光原件已經(jīng)可達(dá)到1400萬(wàn) 像素 / 全片幅的設(shè)計(jì),CMOS 技術(shù)在良率上的優(yōu)勢(shì)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(diǎn)差異:由于CMOS每個(gè)感光二極體旁都搭配一個(gè) ADC 放大器,如果以百萬(wàn)像素計(jì),那么就需要百萬(wàn)個(gè)以上的 ADC 放大器,雖然是統(tǒng)一制造下的產(chǎn)品,但是每個(gè)放大器或多或少都有些微的差異存在,很難達(dá)到放大同步的效果,對(duì)比單一一個(gè)放大器的CCD,CMOS最終計(jì)算出的噪點(diǎn)就比較多。
安徽安慶百萬(wàn)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)/安徽池州陣列紅外攝像機(jī)
耗電量差異:CMOS的影像電荷驅(qū)動(dòng)方式為主動(dòng)式,感光二極體所產(chǎn)生的電荷會(huì)直接由旁邊的電晶體做放大輸出;但CCD卻為被動(dòng)式, 必須外加電壓讓每個(gè)像素中的電荷移動(dòng)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(shè)計(jì)和耐壓強(qiáng)度,高驅(qū)動(dòng)電壓使 CCD 的電量大約是CMOS的3到10倍。CCD礙于原理特性,無(wú)法與時(shí)序電路、控制電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換等相關(guān)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(jié)能方面具有很大優(yōu)勢(shì),使得攝像機(jī)的體積也就做得更小。
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