Ваша регистрация на старой версии Sec.Ru перенесена на новую. Если Вы помните логин или пароль, можете использовать их для авторизации или зарегистрироваться заново. Также на портал можно зайти через соц. сети.

Войти
Зарегистрироваться
Восстановить пароль

Вы точно хотите пожаловаться?

Авторы последних публикаций:

Sec.Ru
Портал по безопасности

Mallenom Systems
ООО "Малленом Системс"

Шлюссельбург
Шлюссельбург

Sec.Ru

Различия CCD CMOS матриц, используемых в видеокамерах

В данной статье мы постараемся кратко рассмотреть основные отличительные характеристики матриц CCD и CMOS, которые используются в системах видеонаблюдения. В основе обоих типов матриц лежат оксидные полупроводники. Электронный заряд каждого пикселя аккумулируется пропорционально попадающей на него освещенности. В матрицах CCD при освещенности электронный заряд с каждого пикселя передается на общую плату, где преобразуется в выходящее напряжение.

Это благоприятно сказывается на качестве изображения. Предпочтительно использовать видеокамеры на CCD матрицах для съемки динамичных и мелких предметов. В матрицах CMOS заряд при освещенности накапливается в самом пикселе. В последние годы производства таких камер значительно снизили уровень шумов собственных и случайных, но тем не менее, видеокамеры на CMOS матрицах не очень подходят для съемки быстро движущихся объектов. CCD матрицы фото и видеокамер чувствительнее чем CMOS, кроме того для характерен низкий уровень собственных шумов.

Но, в тоже время, они дороже в производстве, а как следствие повышается и итоговая стоимость видео приборов. Для камер на базе CMOS характерна меньшая чувствительность, но более высокое быстродействие. Достаточная низка стоимость, но в тоже время высокий уровень собственных шумов

Отношение производителей конечной продукции к выбору между CCD и CMOS радикально поменялось в 2001 г., когда основные поставщики впервые высказали общую точку зрения, касающуюся разграничения сфер их применения. К тому времени стало очевидным, что CCD обеспечивает лучшие показатели при съемке динамичных и мелких объектов, поэтому ее предлагалось использовать для построения систем, требующих высокого качества изображения: цифровых фото- и видеокамер, медицинского оборудования и т. д. CMOS же отводилась ниша устройств, для которых критична конечная стоимость — недорогие фотоаппараты, бытовая, офисная техника и игрушки.

Опыт производства, накопленный за годы развития CMOS, позволил с каждым новым поколением этих сенсоров существенно снижать фиксированные и случайные шумы, влияющие на качество картинки. Еще одно слабое место CMOS — искажения, появляющиеся при захвате динамического изображения вследствие слабой чувствительности сенсора. В современных устройствах их удается избежать, а захват изображения без особых артефактов возможен со скоростью 15—30 кадров/с, и уже 0,3-мегапиксельные CMOS-сенсоры фактически были избавлены от этой проблемы.

Однако победа в конкуренции технологий, скорее всего, лежит в плоскости уменьшения площади пиксела. Для успеха на рынке 1-мегапиксельных при диагонали 1/4 дюйма площадь пиксела должна составлять не более 3 кв. мкм. При всех усилиях производителей CMOS удовлетворить таким требованиям они пока не могут, поэтому, как считают эксперты, по крайней мере в ближайшее время в данной нише будет господствовать CCD.

Преимущества CCD матриц:

  1. Низкий уровень шумов.
  2. Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).
  3.  Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).
  4.  Высокий динамический диапазон (чувствительность).

Недостатки CCD матриц:

  1. Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.
  2. Высокий уровень энергопотребления (до 2-5 Вт).
  3. Дороже в производстве.

Преимущества CMOS матриц:

  1. Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).
  2. Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению с CCD).
  3. Дешевле и проще в производстве.
  4. Перспективность технологии( на том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле.

Недостатки CMOS матриц:

  1. Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).
  2. Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток)борьба с которым усложняет и удорожает технологию.
  3. Невысокий динамический диапазон.

Высокий уровень востребованности CMOS-сенсорам обеспечивают, в первую очередь, мобильные телефоны со встроенными цифровыми камерами. Преимущественной областью применения CCD-матриц остаются цифровые фотоаппараты, камеры видеонаблюдения и камкордеры. Однако и здесь можно найти исключения из общих тенденций – так, например, Canon широко применяет CMOS-сенсоры собственного производства в линейке своих цифровых зеркальных камер.

 Сравнение CCD и CMOS матриц

 Сравнение CCD и CMOS матриц
для увеличения картинки нажмите ctrl + scroll (колёсико мышки)
0
Поделиться