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coms較ccd傳感器,其優(yōu)點(diǎn)有哪些?

為什么手機(jī)攝像頭幾乎都用coms?: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-09-16

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　　CMOS攝像機(jī)和CCD攝像機(jī)有何不同?　　CMOS攝像機(jī)和CCD攝像機(jī)有何不同?到底哪種好些呢?　　在傳統(tǒng)觀念中，CCD代表著高解析度、低噪點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而CMOS由于噪點(diǎn)問(wèn)題，一直與電腦攝像頭、手機(jī)攝像頭等對(duì)畫(huà)質(zhì)要求不高的電子產(chǎn)品聯(lián)系在一起。但是現(xiàn)在CMOS攝像機(jī)絕非只局限于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，甚至發(fā)展于高清系列。首先我們還是從CCD和CMOS的不同工作原理說(shuō)起?！　∈裁词荂CD攝像機(jī)?　　CCD是Charge Coupled Device(電荷耦合器件)的縮寫(xiě)，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長(zhǎng)、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)?！　CD攝像機(jī)的工作方式：　　被攝物體的圖像經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號(hào)輸出。視頻信號(hào)連接到監(jiān)視器或電視機(jī)的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像。CCD在工作時(shí)，上百萬(wàn)個(gè)像素感光后會(huì)生成上百萬(wàn)個(gè)電荷，所有的電荷全部經(jīng)過(guò)一個(gè)“放大器”進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)變，形成電子信號(hào)，因此，這個(gè)“放大器”就成為了一個(gè)制約圖像處理速度的“瓶頸”，所有電荷由單一通道輸出，就像千軍萬(wàn)馬從一座橋上通過(guò)，當(dāng)數(shù)據(jù)量大的時(shí)候就發(fā)生信號(hào)“擁堵”，而HDV格式卻恰恰需要在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)，因此，在民用級(jí)產(chǎn)品中使用單CCD無(wú)法滿足高速讀取高清數(shù)據(jù)的需要?！　MOS攝像機(jī)的工作方式：　　CMOS在工作時(shí)，每個(gè)像素點(diǎn)都有一個(gè)單獨(dú)的放大器轉(zhuǎn)換輸出，因此CMOS沒(méi)有CCD的“瓶頸”問(wèn)題，能夠在短時(shí)間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)，輸出高清影像，因此也能都滿足HDV（高清數(shù)碼攝像機(jī)）的需求。另外，CMOS工作所需要的電壓比CCD低很多，功耗大約只有CCD的1/3。因此,電池尺寸可以做得更小，使得攝像機(jī)的體積也就做得更小。而且，每個(gè)CMOS都有單獨(dú)的數(shù)據(jù)處理能力，這也大大減少的集成電路的體積，這也讓高清數(shù)碼攝像機(jī)得以實(shí)現(xiàn)小型化?！　CD器件由硅材料制成，對(duì)近紅外比較敏感，光譜響應(yīng)可延伸至1.0um左右。其響應(yīng)峰值為綠光(550nm)，分布曲線如右圖所示。夜間隱蔽監(jiān)視時(shí)，可以用近紅外燈照明，人眼看不清環(huán)境情況，在監(jiān)視器上卻可以清晰成像。由于CCD傳感器表面有一層吸收紫外的透明電極，所以CCD對(duì)紫外不敏感。彩色攝像機(jī)的成像單元上有紅、綠、蘭三色濾光條，所以彩色攝像機(jī)對(duì)紅外、紫外均不敏感?！　〗榻B了CCD，下面來(lái)講解下CMOS：　　因?yàn)槿搜勰芸吹?Lux照度(滿月的夜晚)以下的目標(biāo)，CCD傳感器通常能看到比人眼略好在0.1~3Lux，是CMOS傳感器感光度的3到10倍。 CMOS傳感器的感光度一般在6到15Lux的范圍內(nèi)，CMOS傳感器有固定比CCD傳感器高10倍的噪音，固定的圖案噪音始終停留在屏幕上好像那就是一個(gè)圖案，因?yàn)镃MOS傳感器在10Lux以下基本沒(méi)用，因此大量應(yīng)用的所有攝像機(jī)都是用了CCD傳感器，CMOS傳感器一般用于非常低端的家庭安全方面。但是，有2個(gè)例外，CMOS傳感器可以做得非常大并有和CCD傳感器同樣的感光度，CMOS傳感器非常快速，比CCD傳感器要快10到100倍，因此非常適用于特殊應(yīng)用如HDV（高清數(shù)碼攝像機(jī)）或者高幀攝像機(jī)。CMOS傳感器可以將所有邏輯和控制環(huán)都放在同一個(gè)硅芯片塊上，可以使攝像機(jī)變得簡(jiǎn)單并易于攜帶，因此CMOS攝像機(jī)可以做得非常小。　　CMOS攝像機(jī)盡管耗能同樣或者高于CCD攝像機(jī)，但是CMOS傳感器使用很少的圓環(huán)如CDS, TG和DSP環(huán)，所以同樣尺寸的總能量消耗比CCD攝像機(jī)減少了1/2到1/4。監(jiān)視器級(jí)別攝像機(jī)使用12伏特/65毫安電源，幾乎和CMOS攝像機(jī)一樣，但是具有好得多的影像質(zhì)量，C系列攝像機(jī)使用0.35um3.3伏特?cái)?shù)字訊號(hào)處理器，因此消耗非常少的能量(54C0,54C1,54C2,54C1,54C5,54C6)。所有其它公司生產(chǎn)的CCD攝像機(jī)的消耗12伏特/150到300毫安，因此比CMOS的5到12伏特和35到70毫安高出了2到4倍。　　說(shuō)完CCD和CMOS，下面為大家重點(diǎn)說(shuō)下兩者的區(qū)別：　　CCD和CMOS的制造過(guò)程和電子半導(dǎo)體技術(shù)息息相關(guān)，不同于傳統(tǒng)底片采用化學(xué)制程，CCD 感光原件是在晶圓上(Circular disk) 藉由加工技術(shù)"蝕刻"出來(lái)。90年代初期 CCD 規(guī)格較沒(méi)有統(tǒng)一，因此呈現(xiàn)混亂的局面，特別是發(fā)展廠商希冀以不同的生產(chǎn)技術(shù)和切割方式創(chuàng)造最佳利潤(rùn)，以至于特殊規(guī)格出現(xiàn)導(dǎo)致例外的發(fā)展。市場(chǎng)優(yōu)勝劣敗的淘汰下，現(xiàn)今量產(chǎn) CCD 的公司只剩下：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和SHARP，相關(guān)技術(shù)和規(guī)格幾乎大部分已由日本廠商統(tǒng)一制訂?！　CD稱(chēng)為“電荷耦合器件”，CCD實(shí)際上只是一個(gè)把從圖像半導(dǎo)體中出來(lái)的電子有組織地儲(chǔ)存起來(lái)的方法?！　MOS稱(chēng)為“互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體”，CMOS實(shí)際上只是將晶體管放在硅塊上的技術(shù)，沒(méi)有更多的含義。傳感器被稱(chēng)為CMOS傳感器只是為了區(qū)別于CCD傳感器，與傳感器處理影像的真正方法無(wú)關(guān)?！　MOS傳感器不需要復(fù)雜的處理過(guò)程，直接將圖像半導(dǎo)體產(chǎn)生的電子轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，因此就非?？臁＿@個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得CMOS傳感器對(duì)于高幀攝像機(jī)非常有用，高幀速度能達(dá)到400到2000幀/秒。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于眺望高速移動(dòng)的物體非常有用，然而由于沒(méi)有高速的數(shù)字訊號(hào)處理器，所以市場(chǎng)上只有很少的高速攝像機(jī)并一般價(jià)格都非常高，每個(gè)單位00到300,000。敏通生產(chǎn)的75幀CCD攝像機(jī)已經(jīng)比PAL TV標(biāo)準(zhǔn)的25幀/秒快了3倍，并且達(dá)到了CCD設(shè)備的物理極限?！　MOS數(shù)碼攝像機(jī)工作原理是這樣：CMOS感光后生成一個(gè)電信號(hào)，再把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)獨(dú)特的算法把數(shù)字信號(hào)還原為圖像，這其中，影像的計(jì)算處理就成了一個(gè)極其關(guān)鍵的步驟。歐達(dá)為CMOS感光芯片專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了“增強(qiáng)型影像處理器”，它使用了一種全新的算法，能夠很好地提升HDV影像的動(dòng)態(tài)范圍，平衡光暗度，表現(xiàn)影像的層次感。所謂“動(dòng)態(tài)范圍”是指一臺(tái)攝像機(jī)在暗處拍攝物體時(shí)候的影像再現(xiàn)能力，這是考察數(shù)碼攝像機(jī)成像質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，高動(dòng)態(tài)范圍可以在暗處實(shí)現(xiàn)原始影像真實(shí)重現(xiàn)和同時(shí)有很好的細(xì)節(jié)表現(xiàn)力?！霸鰪?qiáng)型影像處理器”把原始的影像信號(hào)分離成為“圖像信號(hào)”和“亮度信號(hào)”，畫(huà)面的明暗處被分別優(yōu)化處理，更加逼真?zhèn)魃瘢咔逦囊曨l信號(hào)就這樣實(shí)現(xiàn)了。　　隨著CMOS在制造工藝和影像處理技術(shù)上的不斷突破，業(yè)內(nèi)對(duì)CMOS的前景預(yù)測(cè)也越來(lái)越樂(lè)觀。高清數(shù)字影像的普及更是CMOS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)難得機(jī)遇。而且，與CCD相比，CMOS的制造原理更加簡(jiǎn)單，體積更小，功耗可以大大的降低，種種跡像表明：圖像傳感器的領(lǐng)域正面臨著一個(gè)重大轉(zhuǎn)折，盡管從目前的狀況看，CMOS與CCD圖像傳感器的應(yīng)用市場(chǎng)仍然有一個(gè)分界，但這個(gè)界限似乎越來(lái)越模糊。有專(zhuān)家預(yù)言，隨著500萬(wàn)像素的CMOS圖像傳感器的上市，圖像傳感器即將進(jìn)入“CMOS時(shí)代”。: 回答者：網(wǎng)友

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