CMOS (КМОП) матрицы — что это?

В современных видеокамерах активно используют 2 типа матриц: CMOS и CCD.  Матрица CMOS (КМОП) построена на базе CMOS-технологии, которая и дала название этому продукту (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Если в камерах среднего ценового сегмента оба варианта применяются примерно в равной пропорции, то в бюджетных видеосистемах чаще встречается именно КМОП.

Принцип работы технологии следующий:

• Подается сигнал сброса;
• Диоды накапливают заряд во время экспозиции;
• Происходит считывание параметров.

Несмотря на многолетнюю историю применения, матрицы данного типа не относятся к устаревшим. Они до сих пор позволяют выполнить задачу организации видеонаблюдения на объекте. Ежегодно выпускаются новые модели камер, оснащенных CMOS.

Основные преимущества

Ключевые причины, по которым стоит сделать выбор в пользу CMOS (КМОП) матрицы:

• Невысокая стоимость по сравнению с ПЗС-аналогами. При увеличении размеров разница в стоимости продолжает расти;
• Низкое энергопотребление. Важный фактор при работе камеры от аккумулятора, устаревшей электросети объекта, значительном количестве подключенных устройств;
• Возможность кадрированного считывания – анализа произвольных пикселей, увеличивающая скорость записи. Не нужно считывать сразу всю информацию, как с ПЗС-камерой. Улучшается качество ручной фокусировки;
• Используются в миниатюрных видеокамерах. 

Недостатки

Делая выбор в пользу данного типа элементов, стоит учитывать ограничения CMOS-технологии:

• Повышенный нагрев устройства, рост шумов;
• Низкая светочувствительность матрицы на старых моделях камер. Сейчас ситуация частично исправлена за счет новой линейки оборудования с технологией Exmor с увеличением светочувствительности пикселей;
• Искривленное изображение быстро перемещающихся объектов. Эффект «rolling shutter».

Со временем технология совершенствуется, отставание в указанных областях от CCD-матриц уменьшается.

Область применения CMOS матриц

КМОП-элементы благодаря надежности, низкой стоимости и гибкой настройки получили широкое применение в нескольких сферах нашей жизни. Прежде всего, в фотографии – камеры телефонов и фотоаппаратов оснащены именно этими матрицами, удовлетворяя потребности пользователя. Второе место – видеонаблюдение:

• При охране квартир;
• Наблюдении за аэропортом;
• Контроле строительной площадки;
• В офисе;
• В торговом центре;
• На складе;
• Для других объектов с разными условиями эксплуатации.

Матрицы удастся встретить в дорожной (контроль поведения участников дорожного движения), научной сфере, медицине, промышленности.

Назад к списку

Разбираемся в светочувствительных матрицах: CMOS и CCD

25 августа 2017

8 комментариев

Светочувствительная матрица — это «глаз» вашей видеокамеры безопасности. Она захватывает свет, попавший в объектив видеокамеры безопасности, и преобразовывает его в электронный сигнал.

Формат, или размер, матрицы определяет охват ваших камер безопасности. Самыми популярными форматами являются следующие: 2/3″, 1/2″ и 1/3″.

• Матрица с диагональю 2/3″ позволяет вести видеонаблюдение на больших расстояниях в условиях очень низкой освещенности.
• Матрица с диагональю 1/2″ — в большинстве случаев, представляет собой оптимальное решение с приемлемой светочувствительностью.
• Матрица с диагональю 1/3″ обеспечивает хорошую производительность при низкой освещенности и высокой частоте кадров.

Самыми популярными типами матриц по применяемой технологии являются CMOS (КМОП-матрица) и CCD (ПЗС-матрица).

1. Видеокамеры наблюдения с КМОП-матрицей: за и против

КМОП (CMOS) означает комплементарный металл-оксид-полупроводник (Complementary Metal Oxide Semiconductor). В видеокамерах безопасности с матрицей CMOS используется технология прогрессивного сканирования.

Преимущества и недостатки видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей

Преимущества видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей

• Высокое разрешение
• Отличная цветопередача
• Высокая кадровая частота
• Низкое энергопотребление
• Экономическая эффективность

Недостатки видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей

• Высокий уровень шума
• Умеренная светочувствительность

2. Видеокамеры наблюдения с ПЗС-матрицей: за и против

Аббревиатура ПЗС (CCD) означает прибор с зарядовой связью (Charge Coupled Device). Видеокамеры наблюдения с ПЗС-матрицами имеют отличный WDR (широкий динамический диапазон), поэтому часто используются в условиях низкой освещенности. Камеры безопасности с матрицами CCD, как правило, менее подвержены влиянию вибраций по сравнению с камерами безопасности с матрицами CMOS.

Сильные и слабые стороны видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей

Сильные стороны видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей

• Хорошая производительность в условиях низкой освещенности
• Хорошая технология WDR
• Меньшая восприимчивость к вибрационному эффекту
• Низкий уровень шума
• Высокая чувствительность
• Высокое разрешение

Недостатки видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей

• Высокое энергопотребление
• Низкая кадровая частота
• Дороговизна

CMOS или CCD — что лучше?

Раунд 1: Кадровая частота и потребляемая мощность

Камера безопасности с CMOS-датчиком является однозначным победителем по частоте кадров. Камера безопасности с CMOS-датчиком может напрямую преобразовывать фотоэлектрический сигнал в цифровой сигнал. Частота кадров и скорость процесса преобразования сигнала CMOS-датчиком гораздо больше по сравнению с CCD-датчиком.

Аналого-цифровое преобразование происходит за пределами CCD-датчиков, поэтому формирование изображений и видео происходит дольше. Кроме того, видеокамеры безопасности с датчиками изображения CCD часто страдают от проблемы перегрева.

Камеры видеонаблюдения с CMOS-датчиками поддерживают гораздо более высокую кадровую частоту и потребляют меньше энергии, а также более экономичны по сравнению с камерами безопасности с CCD-датчиками. Обычно цена камеры видеонаблюдения с CMOS-матрицей более приятная, чем цена камеры безопасности с CCD-матрицей.

Поэтому победителем первого раунда становится видеокамера с CMOS-матрицей!

Раунд 2: Качество изображения

Как правило, камеры безопасности с CCD-матрицей создают изображения с более высоким разрешением. Тем не менее, развитие технологий может поставить качество изображений CMOS на один уровень с CCD. Например, видеокамеры безопасности с CMOS датчиками и оптическим зумом могут создавать даже более четкие изображения, чем видеокамеры с матрицами CCD.

Итак, второй раунд — ничья!

Раунд 3: Светочувствительность и шум

Традиционно, ПЗС-датчики менее подвержены искажениям изображения и имеют более высокую светочувствительность, поэтому создают гораздо меньше шума, чем камеры безопасности с датчиками CMOS. Однако, в настоящее время, в плане чувствительности, камеры видеонаблюдения с матрицами CMOS иногда даже превосходят CCD видеокамеры.

Трудно сказать, кто станет победителем в категориях светочувствительности и шума. Однако, исходя из текущего уровня развития технологии и производительности, видеокамеры с матрицей CCD становятся победителями в третьем раунде (возможно, это временная победа).

Основываясь на приведенной выше информации и подробном сравнении двух типов датчиков, можно обнаружить, что каждый тип датчика имеет свои плюсы и минусы.

В этой битве не может быть одного победителя. Все сводится к конкретному случаю:

1. Вы можете выбрать камеры безопасности с CCD-датчиками, если их использование будет происходить в условиях низкой освещенности.

Примечание: Некоторые камеры безопасности с CMOS-матрицами также могут обеспечить отличное наблюдение в темное время суток.

2. Видеокамеры наблюдения с CMOS-датчиками могут быть более компактными, поскольку размеры самих CMOS-датчиков могут быть очень маленькими. Поэтому можете выбрать их, если не хотите привлекать внимания к своей системе наблюдения.

3. Выбирайте видеокамеры безопасности с CMOS-матрицей, если ваше интернет-подключение недостаточно качественное. Видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей имеют меньше требований к ширине полосы пропускания, поэтому не будут перегружать вашу сеть.

Источник reolink.com. Перевод статьи выполнила администратор сайта Елена Пономаренко.

Поделиться

Твитнуть

Поделится

Поделится

Датчик

2 — мегапиксельная CMOS-матрица.

(2 — мегапиксельная,- это хорошо или нет?

Ответить

Действительно толковая статья.

Ответить

Хорошая статья, все описано обстоятельно и грамотно . 5звезд.

Ответить

Новый комментарий

Войти с помощью

Отправить

Что такое датчик изображения CMOS? | Принцип полупроводника

Что такое датчик изображения CMOS? | Принцип полупроводника | музей нанотехнологий

Файлы cookie могут включать сторонние файлы cookie, которые отслеживают использование вами нашего веб-сайта. Вы можете изменить настройки других файлов cookie, кроме основных, в любое время в настройках вашего браузера.

Используя наш веб-сайт, вы соглашаетесь с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

JavaScript отключен.
Включите JavaScript для просмотра этого контента.

Полупроводниковое устройство, служащее «электронным глазом»

Принцип работы датчика изображения CMOS (комплементарный оксид металла-полупроводник) был задуман во второй половине 1960-х годов, но это устройство не было коммерциализировано до тех пор, пока технологии микрообработки не стали продвинутыми достаточно в 1990-х. Датчики изображения, встроенные в современные цифровые камеры и мобильные телефоны, в основном используют технологию ПЗС (устройство с зарядовой связью) или КМОП.
И ПЗС, и КМОП являются полупроводниковыми устройствами, которые служат «электронными глазами». Хотя они оба используют фотодиоды, они различаются с точки зрения производственного процесса и метода считывания сигнала. Хотя технология ПЗС поначалу доминировала из-за превосходной чувствительности и качества изображения, различные улучшения в датчиках CMOS привели к тому, что с 2004 года они превзошли датчики ПЗС по объему поставок.

Скорость передачи данных выше, чем у ПЗС

Датчик изображения с зарядовой связью (ПЗС) имеет массив конденсаторов, каждый из которых несет электрический заряд, соответствующий интенсивности света пикселя. Схема управления заставляет каждый конденсатор передавать свое содержимое соседнему, а последний конденсатор в массиве сбрасывает свой заряд в усилитель заряда. Для ПЗС-сенсоров характерен стиль передачи данных «группа ведер».
Напротив, датчик изображения на основе комплементарного оксида металла и полупроводника (CMOS) имеет фотодиод и транзисторный переключатель CMOS для каждого пикселя, что позволяет усиливать сигналы пикселей по отдельности. Управляя матрицей переключателей, пиксельные сигналы могут быть доступны напрямую и последовательно, и с гораздо более высокой скоростью, чем датчик CCD. Наличие усилителя для каждого пикселя также дает еще одно преимущество: он снижает шум, возникающий при считывании электрических сигналов, преобразованных из захваченного света.

Более дешевые, энергоэффективные и интегрируемые на кристалле

КМОП-сенсоры изображения дешевле в производстве, чем ПЗС-датчики изображения, поскольку существующее производственное оборудование полупроводников может быть перепрофилировано для их производства. В отличие от ПЗС-сенсоров, в которых используются высоковольтные аналоговые схемы, в КМОП-датчиках используется меньшая цифровая схема, которая потребляет меньше энергии и в принципе не имеет смазывания (вертикальная белая полоса на изображении, снятом при ярком свете) и размытия (искажения изображений, таких как белые пятна). Поскольку логическая схема может быть встроена в микросхему в процессе производства, КМОП-сенсоры со встроенной схемой обработки изображений разрабатываются для таких приложений, как распознавание изображений и искусственное зрение, а некоторые устройства уже применяются на практике.

• Что такое полупроводник?

• Что такое интегральная схема (ИС)?

• Что такое двоичные числа?

• Что такое микропроцессор?

• Что такое запоминающее устройство?

• Что такое жидкий кристалл?

• Что такое датчик изображения CMOS?

• Что такое светодиод?

Определение камеры CMOS | PCMag

Цифровая фото- или видеокамера, в которой для записи изображения используется микросхема датчика изображения на основе КМОП, а не ПЗС-матрица. Датчики изображения CMOS позволяют интегрировать все необходимые схемы камеры в один и тот же чип, что делает их хорошо подходящими для камер смартфонов и планшетов. Первоначально используемые в менее дорогих устройствах, качество КМОП-сенсоров неуклонно улучшалось, и они были включены в профессиональные камеры. См. датчик CMOS, датчик CCD, цифровую камеру и X3.

Реклама

Истории PCMag, которые вам понравятся

{X-html заменен}

Выбор редакции

ЭТО ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДНАЗНАЧЕНО ТОЛЬКО ДЛЯ ЛИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. Любое другое воспроизведение требует разрешения.
Copyright © 1981-2022. The Computer Language(Opens in a new window) Co Inc. Все права защищены.

PC Magazine Digital Edition (Открывается в новом окне)

PC Magazine Digital Edition

Читайте интересные истории в автономном режиме на любимом устройстве!

Информационные бюллетени PCMag

Информационные бюллетени PCMag

Наши лучшие истории в вашем почтовом ящике

Подпишитесь на PCMag

• Фейсбук (Открывается в новом окне)

• Твиттер (Откроется в новом окне)

• Флипборд (Открывается в новом окне)

• Гугл (откроется в новом окне)

• Инстаграм (откроется в новом окне)

• Pinterest (Открывается в новом окне)

PCMag.