導讀:IP高清監(jiān)控已經(jīng)漸漸成為主流,其最關(guān)鍵的部件是圖像傳感器,目前市場上大多數(shù)IP高清攝像機均采用CMOS作為感光元件,因此,CMOS傳感器以其多方優(yōu)勢占據(jù)主流位置,甚至已經(jīng)超過昔日呼風喚雨的CCD。
CMOS圖像傳感器
與CCD傳感器相比,CMOS傳感器在高清網(wǎng)絡(luò)攝像機上的應用具有優(yōu)勢。中瀛鑫科技吳勇華說,網(wǎng)絡(luò)高清CCD主要是索尼,CMOS傳感器芯片供應商比較多,高端的如索尼、松下,中端的如美光,中低端的如Omnivision(蘋果手機用的也是這種)。CCD和CMOS傳感器在網(wǎng)絡(luò)高清上的表現(xiàn)主要由他們不同的處理技術(shù)決定,CCD采用全局曝光技術(shù),低照度下效果優(yōu)勢明顯,但工藝復雜,成品率低,價格居高不下;CMOS采用逐行曝光技術(shù),工藝簡單,可大批量生產(chǎn),具有較強的價格優(yōu)勢,但低照度下的效果有待繼續(xù)改善,不過高端的CMOS傳感器在低照度下的效果甚至好過CCD。毋庸置疑,CMOS傳感器是IP高清的主流技術(shù)趨勢。
海康威視于學海談到CCD傳感器在靈敏度、噪聲控制等方面都優(yōu)于CMOS傳感器,而CMOS傳感器則具有低成本、低功耗、高整合度的特點。不過,隨著CCD與CMOS傳感器技術(shù)的進步,兩者的差異已經(jīng)逐漸縮小。然而CCD的成本高,集成度低,信息讀取慢,相比下CMOS的特點更適合當下的高清相機,將會引領(lǐng)高清相機的未來。浙江大華黃維儉說,CCD傳感器技術(shù)起步較早,技術(shù)相對成熟,具有感光度高、噪點低的優(yōu)點,在成像質(zhì)量方面存在優(yōu)勢,但是其處理速度相對較慢、功耗及成本較高,目前只在130萬像素及200萬像素上有所使用;CMOS傳感器則有處理速度相對較快、功耗低及成本低廉的優(yōu)點,使其在高清監(jiān)控中發(fā)展迅速,經(jīng)過幾年時間的技術(shù)的沉淀與創(chuàng)新,目前CMOS傳感器已克服了照度等問題,再加上CMOS有著較高的動態(tài)范圍,使CMOS產(chǎn)品在高清攝像機的地位越來越重要,市場上也是采用CMOS傳感器的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機占了大部分。波??萍伎锶空J為在模擬時代,主要是都是CCD做模擬攝像機,而到了數(shù)字高清時代,則是以CMOS為主的數(shù)字百萬高清攝像機。CCD的優(yōu)點是靈敏度高、解析力強、信噪比高、低照度效果好。但CCD不適于做數(shù)字高清攝像機,且價格較貴,其核心技術(shù)被日系廠商把控,國內(nèi)廠家難以做深層次的開發(fā)。而CMOS價格低廉、自主開發(fā)程度高,符合開放、合作的現(xiàn)代科技理念,此外近幾年隨著國內(nèi)有實力的高清廠商的研發(fā),CMOS攝像機在低照度、紅外性有了突破性的發(fā)展,其性能遠超CCD模擬攝像機。
天地偉業(yè)馬可威認為CCD特有的工藝,具有低照度效果好、信噪比高、通透感強、色彩還原能力佳等優(yōu)點,在交通、醫(yī)療等高端領(lǐng)域中廣泛應用。由于其成像方面的優(yōu)勢,在很長時間內(nèi)還會延續(xù)采用,但同時由于其成本高、功耗大也制約了其市場發(fā)展的空間。CMOS傳感器采用一般半導體電路最常用的CMOS工藝,具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特點,最近幾年在寬動態(tài)、低照度方面發(fā)展迅速。市場上推出的最新的超低照度、超寬動態(tài)等CMOS SENSOR產(chǎn)品,效果表現(xiàn)優(yōu)秀,相比早期的CCD傳感器在低照性能上已經(jīng)沒有差距。CMOS傳感器大多使用Rolling Shutter(卷簾快門)曝光模式,在捕捉高速運動物體時,會有扭曲、畸變現(xiàn)象。
金三立張智安采訪中說,在同等面積下,CCD的優(yōu)勢是靈敏度較高、色彩還原真實、整體圖像品質(zhì)好、解析度高、噪點控制好、低照度下成像效果好,然而其功率大、成本高。信息讀取方式上,CCD需外部電路控制,較為復雜。CMOS優(yōu)勢是信號讀取速度快、低功耗、集成度高、成本低,略顯不足的是其靈敏度稍低,但信息讀取方式上看,CMOS直接讀取電流(或電壓)信號,速度是CCD的10倍以上。蘇州科達郭俊偉也談到CCD目前最大的優(yōu)勢在于global shutter,因此目前成為高清卡口相機的不二選擇,缺點就是像素難以繼續(xù)提高,發(fā)熱量較大;而CMOS本身像素可以做的更高且發(fā)熱量小,經(jīng)過多年的發(fā)展,CMOS在低照度、噪聲等方面已經(jīng)取得了非常大的進步,目前高清監(jiān)控相機中CMOS占據(jù)了相對較大的比例。保千里陳德銀對于此問題詳細談到,感光器件是攝像機最為核心的部分,在模擬攝像機及標清網(wǎng)絡(luò)攝像機中,CCD最為廣泛使用。
但隨著百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機的出現(xiàn),其主要采用高分辨率的逐行掃描方式,逐行掃描的CMOS傳感器比隔行掃描CCD芯片更有優(yōu)勢,其依次掃描每條電視線,而不是將電視線分成奇數(shù)和偶數(shù)線條后再疊加成一副完整圖像。采用隔行掃描,快速運動的物體在奇數(shù)場掃描和偶數(shù)場掃描中的位置存在較大差異,導致畫面模糊不清,對于交通等領(lǐng)域而言,需要的是清晰、無鋸齒的運動車輛圖像,CMOS在像素密度上的優(yōu)勢使其處于領(lǐng)先地位。目前,130萬網(wǎng)絡(luò)攝像機沿襲模擬的優(yōu)勢,較多采用CCD,而200萬像素以上的網(wǎng)絡(luò)攝像機則更多傾向于CMOS。CCD的特點是靈敏度高,但其響應速度較低,而CMOS除了像素密集度的優(yōu)勢之外,成本、功耗等優(yōu)勢更為廠家青睞;當然“金無赤足,人無完人”,CMOS存在著不足,其在低照度環(huán)境下噪點較多,如果沒有補光措施,在低照度環(huán)境下使用很難達到理想效果。
從以上各家企業(yè)的觀點可看出,CMOS傳感器已經(jīng)在大幅蠶食CCD市場,未來有可能完全取代CCD傳感器,IP高清監(jiān)控這一主流發(fā)展趨勢無疑是CMOS傳感器快速發(fā)展的強大推力。