圖像傳感器爭鳴 CCD與CMOS誰更順應高清監(jiān)控
在現(xiàn)代安防監(jiān)控中，高清與智能化是兩大不可避免的主流趨勢，而要實現(xiàn)高清與智能化的要求，圖像傳感器在其中的作用必不可少。而在圖像傳感器中，主要有CCD和CMOS兩種芯片，在早期CCD芯片在標清時代得到來的很好的應用，但是隨著高清是時代的到來，已經(jīng)CMOS技術的改進，這兩種芯片誰更適合高清呢？
圖像傳感器CCD與CMOS兩種芯片
早期，我們通常認為圖像畫質(zhì)優(yōu)秀的設備都采用CCD傳感器，而低成本產(chǎn)品則使用CMOS傳感器。但是新的CMOS芯片技術已經(jīng)克服了早期CMOS傳感器的技術弱點，傳感器的設計上相比老產(chǎn)品提升了低照性能、曝光模式等。
CCD(ChargeCoupledDevice)，即“電荷耦合器件”，以百萬像素為單位。數(shù)碼相機規(guī)格中的多少百萬像素，指的就是CCD的分辨率。CCD是一種感光半導體芯片，用于捕捉圖形，廣泛運用于掃描儀、復印機以及無膠片相機等設備。與膠卷的原理相似，光線穿過一個鏡頭，將圖形信息投射到CCD上。但與膠卷不同的是，CCD既沒有能力記錄圖形數(shù)據(jù)，也沒有能力永久保存下來，甚至不具備“曝光”能力。所有圖形數(shù)據(jù)都會不停留地送入一個“模-數(shù)”轉(zhuǎn)換器，
一個信號處理器以及一個存儲設備(比如內(nèi)存芯片或內(nèi)存卡)。CCD有各式各樣的尺寸和形狀，最大的有2×2平方英寸。1970美國貝爾實驗室發(fā)明了CCD。二十年后，人們利用這一技術制造了數(shù)碼相機，將影像處理行業(yè)推進到一個全新領域。
CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)，即“互補金屬氧化物半導體”。它是計算機系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導所需的大量資料。有人發(fā)現(xiàn)，將CMOS加工也可以作為數(shù)碼相機中的感光傳感器，其便于大規(guī)模生產(chǎn)和成本低廉的特性是商家們夢寐以求的。
CCD與CMOS的區(qū)別體現(xiàn)在四個方面
1、信息讀取方式：CCD電荷耦合器存儲的電荷信息，需在同步信號控制下一位一位地實施轉(zhuǎn)移后讀取，電荷信息轉(zhuǎn)移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為復雜。CMOS光電傳感器經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后直接產(chǎn)生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡單。
2、速度：CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位一位地輸出信息，速度較慢;而CMOS光電傳感器采集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像信息，速度比CCD電荷耦合器快很多。
3、電源及耗電量：CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電傳感器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電傳感器在節(jié)能方面具有很大優(yōu)勢。
4、成像質(zhì)量：CCD電荷耦合器制作技術起步早，技術成熟，采用PN結(jié)或二氧化硅(SiO2)隔離層隔離噪聲，成像質(zhì)量相對CMOS光電傳感器有一定優(yōu)勢。由于CMOS光電傳感器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，噪聲對圖像質(zhì)量影響很大，使CMOS光電傳感器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發(fā)展，為生產(chǎn)高密度優(yōu)質(zhì)的CMOS圖像傳感器提供了良好的條件。
高清時代誰更合適？
傳感器作為攝像機的核心部件，決定著圖像質(zhì)量。被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至傳感器芯片上，傳感器根據(jù)光的強弱進行處理，形成視頻信號輸出。CCD和CMOS是當前被普遍采用兩種圖像傳感器，兩者都利用感光二極管（photodiode）進行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字數(shù)據(jù)傳送的方式不同。以性能來區(qū)分，他們基本主要體現(xiàn)在靈敏度，噪點處理以及功耗等方面。在相同大小面積傳感器的對比中，CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此，我們在市面常見的低照度標清攝像機基本都以CCD技術作為自己的傳感設備。標清時代，CCD無疑比CMOS更受青睞。
CCD制造工藝復雜，只掌握在少數(shù)廠家手中，導致其制造成本居高不下，CCD尺寸每增大一點，成本就呈幾何數(shù)增長，因此如果監(jiān)控要走高清化，CCD顯然發(fā)展前景有限。而CMOS最大特點在于其成本低、功耗低。在獲得相同像素數(shù)的情況下，價格更低，具有很高性價比可以不斷朝更高像素、更高分辨率發(fā)展，而高清監(jiān)控對成本是非常敏感的，也因此市面上大部分高清攝像機都采用CMOS。
要做到高清，還需要在寬動態(tài)、自動白平衡、圖像的銳利度、以及數(shù)字降噪、色彩調(diào)整、光線補償?shù)榷喾矫婕夹g協(xié)作。只有在這些綜合性能都能夠得到很好體現(xiàn)，并且彼此能夠相互協(xié)調(diào)情況下，才可以說是高清的真正實現(xiàn)。CMOS與其他圖像處理技術的結(jié)合要遠遠超過CCD，動態(tài)范圍更高，響應速度也更快，更適合高清監(jiān)控的大數(shù)據(jù)量特點。此外，隨著技術的發(fā)展，CMOS的靈敏度也得到極大改善，在效果上，如今一些CMOS傳感器與CCD已經(jīng)不相上下。
