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风水轮流转 看CMOS怎捕获百万像素芳心
2012/9/7 09:04   中关村在线      关键字:CCD,CMOS      浏览量:
对于CMOS与CCD构造上的差异,基本可以看出而这在性能上的不同。对于CCD来说,它的特点在于可以借助专属通道设计,充分保证信号在传输时的不失真。透过每一个像素集合至单一放大器上,再进行统一的处理,以至于CCD可以在工作中保证资料更好的完整性。
  CMOS靠何夺取江山?

  在上面的介绍中,我们了解到,感光度以及噪点高是CMOS传感器最为明显的弊端。那么,为何在如此重要的环节上都不敌CCD的CMOS如今却能稳坐网络高清应用的头把交椅呢?

  工作原理的优势

  上面提到过,由于CMOS传感器上众多的放大器设置,因而出现了更多的噪点显现。但是,它并非就造成了CMOS芯片的绝对劣势。在百万像素的成像过程中,由于期间会产生与像素数量一样的电荷,而这些电荷都要同时经过放大器的处理。因此,这对于只有一个放大器的CCD来说,必然会造成严重拥堵。这也就是我们所说的延时情况。而对于CMOS传感器来说,由于其每个像素点上都有一个放大器装置。因此就能够在短时间内处理大量的数据,在同一时刻保持满屏的高质输出,因此,也就彻底满足了高清网络在此环节的技术需要。

  解析度上的优势

  在两种传感器的对比中,由于CMOS的像素结果要比CCD复杂的多,因此在感光度上,CMOS也要比CCD弱很多。但是,如果脱离尺寸的限制,CMOS对于CCD的劣势可能就会逐渐的被更大的感光元件所消化。当前,CMOS感光元件已经可以达到上千万的像素的设计,所以在这样的潜质下,它的光学劣势几乎已经不值一提。

  耗电量与成本的差异

  对于CCD与CMOS耗电量与成本的差异,这恐怕也是老生常谈的问题了。而且在很早这两者就已经被视为CMOS获得更多青睐的重要因素。CMOS的影像电荷驱动方式为主动式,感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式,必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。由于CCD芯片还需具备更精密的线路设计和耐压强度,所以CCD的耗电量基本在CMOS的3到10倍以上。

涉及方面

CCD

CMOS

感光器

单一

每个像素点上

灵敏度

单个低,扩展后不亚于CCD

噪点

不加处理较高

解析度

新款产品解析度高

功耗

对外接电源需求高,耗能高

无需外电源,耗能低

速度

处理速度慢

是CCD的3-10倍

成本

不利于批量,成本高

整合成本低

信息读取方式

复杂

简单

  CCD与CMOS的技术特点对

  此外,由于CCD碍于原理特性,无法与时序电路、控制电路、模拟数字转换等相关芯片电路一同整合封装,而CMOS却可以,因此在功能体积上CMOS能比CCD更小。CMOS光电传感器在节能方面具有很大优势,使得摄像机的体积也就做得更小。

  在价格上,CMOS应用半导体工业常用的CMOS制程,可以一次整合全部周边设施于单晶片中,节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失;相对的CCD采用电荷传递的方式输出资讯,必须另辟传输通道。因而这也增加了CCD的制造成本。

  CMOS靠什么俘获百万高清监控的芳心?

  在不少的用户看来,低照度以及感光度可以说是保证视频成像质量的重要因素。因此,这部分的缺陷注定了CMOS踏入高质成像的艰难。但是,我们同样不可以忽视另一点的是,尽管如今的很多模拟摄像机已经把自身的分辨率提升到了600线以上的水平,但是由于BNC传输接口的限制,最终的效果也终究会降至三四十万的水平。因而这也注定了模拟监控与百万高清的无缘。

  而基于CMOS的百万高清到底效果如何呢?从目前已有的应用案例来看,CMOS传感器下的高清设备已经取得了不错的效果。而从技术上来说,由于CMOS传感器直接输出数字信息,避免了A/D转换的数据损耗,同时逐行扫描的CMOS也可以有效的避免隔行扫描时出现的运动模糊和撕裂等问题。因此,CMOS的劳动成果也使画面比CCD更加的细腻与动人。

  而对于很多人关心的低照度和噪点等问题。目前,已经有不少的厂商研发了感光度增强技术,通过扩大尺寸的方式增强感光度,这对于CMOS来说,无疑是最合适,最省钱也是最为有效的方式。而对于噪点影响的处理,有的制造厂商将专门的算法植入了CMOS传感器的控制逻辑中,而通过这项技术,则可以实现对噪点的有效控制,并且大大的降低了噪点对于画面的影响。

  可以说,正是上面这些曾经对CCD弊端的有效弥补,使CMOS几乎可以用天衣无缝来形容。再加上其更高效的图像处理能力,与百万高清的联姻也就更显得水到渠成了。

  结语

  通过上述的分析我们不难发现,在新技术的整合下,CMOS已经在工艺,技术等方面取得了明显的改进。而且在创造力上,CMOS产品也有着更出色的发挥。因此,CMOS的主流化已经成为不可扭转的趋势。尤其在当前CMOS被大家获得更多的认可,并且更多的厂商进行持续更新的趋势下,CMOS的发展也受到了更多来自外界的推动力。这也促使了CMOS对CCD传感器的进一步超越。

  目前,在各自厂商的探索下,更宽动态范围的CMOS芯片已经日益涌现,而且这一技术也大大消除了中途对快门、光圈等环节的调整,使CMOS的成像质量变得更强。可以说,相比于老迈的CCD传感器,CMOS已经展现出了更多的活力,并且展示出了自己极大的发展潜力。这也注定了在今后高技术、高端应用的道路上,CMOS将会成为我们眼中新的主角。

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