CMOS или CCD? Какие датчики использовать в IP-камерах?

CCD значит Charge Coupled Device, а CMOS означает Complimentary Metal Oxide Semiconductor. Оба являются датчиками изображения, которые широко применяются в современных IP-камерах. В доцифровую эпоху объективная часть камеры собирала свет и фокусировала на пленке. В современном мире датчики изображения заменили пленку и представляет собой кремниевый чип, на поверхности которого встроены миллионы светочувствительных диодов, называемых фотодетекторами. Такие детекторы собирают свет в виде фотонов. Чем больше света падает на фотодетекторы, тем больше фотонов он записывает. Принцип действия довольно прост – детектор способен принимать много световой информации с ярких участков, а с затемненных – минимум.

Каждый детектор в конечном итоге сможет записать только один пиксель, но сначала датчик должен преобразовать фотоны в электрический сигнал. CMOS и CCD-технологии выполнять данный этот процесс, но каждый делает это по-своему.

• CCD: первый ряд пикселей мгновенно отправляется на периферийную часть чипа, называемый регистром считывания, затем на усилитель и, наконец, на цифровой преобразователь, где каждый пиксель получает цифровое значение. По завершении операции заряд строки списывается, а строка над ней опускается вниз, чтобы пройти ту же процедуру, чтобы быть замененной следующей и следующей, пока все пиксели не будут преобразованы в электрический сигнал.
• CMOS: CMOS расшифровывается как комплементарный полупроводник на основе оксида металла. На поверхности такого чипа имеются электрические цепи и диоды. Все это аналогично процессам, которые используется для изготовления компьютерных процессоров и микросхем памяти. Каждый пиксель в таком чипе окружен несколькими транзисторами, способные усиливать и перемещают заряд с помощью традиционной проводной схематики, что позволяет считывать каждый пиксель отдельным образом.

В то время как датчики CCD и датчики CMOS выполняют одну и ту же функцию, различные процессы, с помощью которых производятся эти датчики, приводят к некоторым различиям, влияющие как на стоимость, так и на конечное изображение.

Расходы

• CCD-сенсоры считаются более дорогими, поскольку сам производственный процесс считается узкоспециализированным и дорогостоящим. И такая технология может использоваться исключительно для изготовления CCVD-матриц.
• Датчики CMOS, с другой стороны, изготавливаются с использованием широко распространенного процесса, используемого для производства полупроводников и микросхем памяти во всем мире. Массовое производство на одном и том же оборудовании резко понижает стоимость производства CMOS-чипов и это позволяет производить такие чипы в поточном производстве. Затраты снижаются еще больше, потому что датчики изображения CMOS могут иметь схемы обработки, созданные на одном чипе, тогда как в CCD данные схемы обработки должны располагаться на отдельных чипах.

Изображение

• CCD-матрицы априори способны обеспечить более высокое качество изображения, поскольку они передают заряд по чипу без каких-либо искажений, что приводит к минимальному цифровому шуму.
• Датчики CMOS, как правило, более чувствительны к шуму, а близость каждого пикселя к нескольким транзисторам приводит к тому, что фотоны попадают на транзисторы, а не на фотодетекторы, что несколько снижает светочувствительность.

Насколько велик пиксель?

Каждый детектор на датчике изображения имеет размер и измерение, но сами пиксели – это просто фотоны! Даже после того, как они были преобразованы в электрические заряды, им не хватает размера и формы. Стоит напомнить о статическом заряде, который получает каждый человек, когда он идет по ковру! Можно ли это увидеть или измерить? И как только все будет преобразовано в цифровой код, то это окажется всего лишь последовательностью нулей и единиц.

Насколько велики датчики?

Это также считается сложным делом. Стоит подумать о стандартном разрешении. Для примера можно взять XGA, который определяется размерами ширины и высоты в пикселях, или 1024×768. Таким образом, задается размер сенсора, но поскольку захваченный пиксель не имеет физического размера, размер сенсора выражается в количестве фотодетекторов на его поверхности. Однако это может оказаться примерным количеством пикселей, поскольку в большинстве случаев каждый фотодетектор захватывает всего один пиксель.

Когда дело доходит до определения того, какой тип IP-камеры соответствует потребностям, это не столько вопрос CCD CMOS, сколько выбор правильного разрешения. И здесь в игру вступает размер сенсора и общее количество пикселей, благодаря чему разрешение камеры увеличивается на порядок, вплоть до HD или SXGA.