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CMOS與CCD不同光電轉換技術靈感度比較

閱覽次數:420 次  發布日期: -0001-11-30

成都弱電工程訊:

CMOS和CCD是兩種分歧的光電轉換技術,兩者也經歷了分歧的技術發展階段。當前CMOS圖像傳感器科技發展迅猛,整個安防領域從Sensor端開始競爭白熱化,在Ipcam、模擬高清的噱頭效應下,已經很少有人關注CCD,這從絕大多數安防企業不再向Sony下計劃,以及傳聞Sony計劃停產CCD就能看出端倪。但從CMOS和CCD的比較而言,了解兩者之間的差異,在琳瑯滿目的傳感器應用方案面前,根據實際應用進行選擇,選對方案,有很重要的實際意義,特殊是在激烈競爭中的戰略選型。下面就兩種圖像傳感技術的主要特點差異在應用端的實際意義進行簡樸的描述。

幀率和靶面尺寸對圖像傳感器的影響

CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的主要技術指標有像素、靶面尺寸、感光度、電子快門、幀率和信噪比,等等。

幀率代表單位時間所記錄或者播放的圖片的數量,連續播放一系列圖片就會產生動畫效果,根據人類的視覺系統,當圖片的播放速度大于15幅/秒的時候,人眼就基本看不出來圖片的跳躍;在達到24幅/s~30幅/s之間時就已經基本覺察不到閃爍現象了。每秒的幀數,或者幀率表示圖形傳感器在處理場時每秒鐘能夠更新的次數。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的視覺體驗。

靶面尺寸,也就是圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸來表示,和電視機一樣,通常這個數據指的是這個圖像傳感器的對角線長度,如常見的有1/3英寸,靶面越大,意味著通光量越好,而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。好比1/2英寸可以有比較大的通光量,而1/4英寸可以比較容易獲得較大的景深。

高清領域的CMOS

CCD在上世紀70年代誕生于美國貝爾實驗室,發展歷程在此不做贅述。安防行業傳統的熟悉是CCD感度好,CMOS功耗低價格廉價,至于為什么CCD好,大部分從業人員講不出一個所以然來。CCD采取互補光CMYG色彩陣列,理論上通光率可達到約60%,而CMOS采取的三原色RGB色彩陣列,通光率理論值只有33%,也就是說,在同等的工藝和設計水平下,采用CMYG互補光色彩陣列的感光能力要比采用RGB色彩陣列的CMOS感光元件大約80%。所以CCD呈現出來的夜視效果相對就要好很多。RGB的優勢就在于色彩還原度更高,呈現出來的圖像效果更加細膩。

自Sony創造SuperHADCCD到EXVIEWHADCDD一直統治著CCD甚至整個安防領域的市場。除了品牌效應、品質信心、需求慣性以外,是因為CCD最大的產品特性就是感光靈敏度更好,EXVIEWHADCCD更是在近紅外成像部分有更大的突破,夜視效果更佳出色。國產MCCD采取首創三級Fd技術,更是在CCD基礎上取得了更高的靈敏度和動態范圍,可以呈現更完美的夜視效果。目前市面上的夜視王攝像機即是采用MCCD方案。

但問題是CCD往高清發展的代價非常昂貴,且CMOS功耗更低,所以傳統的安防領域,CCD出到960H即終止了,只有像天文望遠鏡等對清晰度和靈敏度都要求特殊高的特殊行業在采用高清CCD組件,而在民用安防高清領域取而代之的是CMOS。這本質上是由工藝難度和生產成本決定的。目前業內普及的720P以上的圖像傳感器幾乎全是CMOS,除了工藝的因素外,更重要是是CMOS更廉價。我們只要看到手機領域應用的幾百萬甚到上千萬像素的圖像傳感器全是CMOS,就一目了然了??梢哉f,在眼見為實的民用高清時代,CMOS是王道。

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