視頻監(jiān)控市場驅(qū)動 CMOS圖像傳感器成主流技術

隨著視頻監(jiān)控行業(yè)對圖像的要求朝著高品質(zhì)、高幀率、高動態(tài)、低照度的方向邁進，以CCD傳感器為載體的高清攝像機在成本、分辨率等壓力下很難突破以上的技術瓶頸，使得CMOS傳感器技術的發(fā)展得以填補這一空間，從而越來越成為安防行業(yè)高清視頻圖像、高成像速度應用的主流圖像傳感器技術。

CCD是應用在攝影攝像方面的高端技術元件，CMOS則應用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中，它的優(yōu)點是制造成本較CCD更低，功耗也低得多，這也是市場很多采用USB接口的產(chǎn)品無須外接電源且價格便宜的原因。盡管在技術上有較大的不同，但CCD和CMOS兩者性能差距不是很大，只是CMOS攝像頭對光源的要求要高一些，但現(xiàn)在該問題已經(jīng)基本得到解決。評判一款產(chǎn)品性能好壞，總有幾個技術指標。對于CCD和CMOS傳感器來說，同樣也有幾個硬性指標。

圖像傳感器發(fā)展硬性指標

傳感器的主要技術指標有像素、靶面尺寸、感光度、電子快門、幀率、信噪比等。

像素：傳感器上有許多感光單元，它們可以將光線轉(zhuǎn)換成電荷，從而形成對應于景物的電子圖像。而在傳感器中，每一個感光單元對應一個像素(Pixels)，像素越多，代表著它能夠感測到更多的物體細節(jié)，從而圖像就越清晰。像素越高，意味著成像效果越清晰。

靶面尺寸：據(jù)天地偉業(yè)的郭輝介紹：“圖像傳感器感光部分的大小。一般用英寸來表示，和電視機一樣，通常這個數(shù)據(jù)指的是這個圖像傳感器的對角線長度，如常見的有1/3英寸，靶面越大，意味著通光量越好，而靶面越小則比較容易獲得更大的景深。比如1/2英寸可以有比較大的通光量，而1/4英寸可以比較容易獲得較大的景深。”

感光度：即是通過CCD或CMOS以及相關的電子線路感應入射光線的強弱。感光度越高，感光面對光的敏感度就越強，快門速度就越高，這在拍攝運動車輛，夜間監(jiān)控的時候尤其顯得重要。

電子快門：是比照照相機的機械快門功能提出的一個術語。其控制圖像傳感器的感光時間，由于圖像傳感器的感光值就是信號電荷的積累，感光越長，信號電荷積累時間也越長，輸出信號電流的幅值也越大。電子快門越快，感光度越低，適合在強光下拍攝。

幀率：既指單位時間所記錄或者播放的圖片的數(shù)量，連續(xù)播放一系列圖片就會產(chǎn)生動畫效果，根據(jù)人類的視覺系統(tǒng)，當圖片的播放速度大于15幅/秒的時候，人眼就基本看不出來圖片的跳躍;在達到24幅/s～30幅/s之間時就已經(jīng)基本覺察不到閃爍現(xiàn)象了。每秒的幀數(shù)(fps)或者說幀率表示圖形傳感器在處理場時每秒鐘能夠更新的次數(shù)。高的幀率可以得到更流暢、更逼真的視覺體驗。

信噪比：是信號電壓對于噪聲電壓的比值，信噪比的單位用dB來表示。一般攝像機給出的信噪比值均是AGC(自動增益控制)關閉時的值，因為當AGC接通時，會對小信號進行提升，使得噪聲電平也相應提高。信噪比的典型值為45～55dB，若為50dB，則圖像有少量噪聲，但圖像質(zhì)量良好;若為60dB，則圖像質(zhì)量優(yōu)良，不出現(xiàn)噪聲，信噪比越大說明對噪聲的控制越好。

CMOS圖像傳感器漸成主流

在目前的監(jiān)控用高清攝像機產(chǎn)品中，以130萬和200萬像素為主，且200萬及以下像素的產(chǎn)品在傳感器方面以CCD、CMOS平分秋色，200萬像素以上的產(chǎn)品則主要以CMOS為主，但總體而言，高清攝像機在低照度、寬動態(tài)方面的表現(xiàn)仍有待提高。

CMOS傳感器技術的主要優(yōu)勢是：價格低廉，制造工藝簡單，功耗低。同時，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，CMOS傳感器在成像晶元技術以及成像工藝上取得了長足的進步。其中，成像晶元技術從早期3T技術，經(jīng)歷4T、5T、6T、7T，一直到最新的8T技術，使得CMOS的成像技術逐步走向成熟應用，這一技術的應用在很大程度上規(guī)避了CMOS的缺點，而優(yōu)點也得到了很大的增強。此外，CMOSSensor技術在行業(yè)應用方面也取得了很好的適應性(如ITS/安防的高速抓拍、Anti-Blooming、Anti-Smear等等)。而CMOSSensor的半導體工藝使低成本、高清晰度、大畫面的成像效果成為可能。

目前，市場上專業(yè)供應安防監(jiān)控用CMOS傳感器芯片的供應廠商包括：索尼、Aptina，以及臺灣凌云光電子等。今年四月，CMOS成像解決方案提供商Aptina宣布推出AR0130CS圖像傳感器，這款1/3英寸的光學格式高清(720p/60fps)傳感器可通過其3.75微米的近紅外(NIR)探測像素提供主流監(jiān)控攝像機一流的弱光(0Lux)性能。在此之前，Aptina還推出了寬動態(tài)范圍(WDR)COMS解決方案，如AR0331SR(1080p/60fps)和MT9M034(720p/60fps)，以及標準動態(tài)范圍的AR0330CS(1080p/60fps)。

另外，值得注意的是，松下最近也推出了面向便攜式數(shù)碼相機和網(wǎng)絡攝像機產(chǎn)品的1/3.06"1340萬像素SmartFSI圖像傳感器MN34130PL，該傳感器預計于今年12月開始量產(chǎn)。這款新型MOS圖像傳感器成功地在小尺寸像素(1.12×1.12μm)上使用了大而深的高感光度光電二極管形成技術，像素面積縮小了71%，信噪比比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了3.2倍，即使在暗處也可明亮如實地再現(xiàn)拍攝物體顏色。