安森美半导体具出色微光性能的图像传感器解析

　　网络摄像机，顾名思义，即结合网络技术和传统摄像机的新一代摄像机，其显著的特点是能进行远程实时监控，满足安防业不断提高的要求。随着时代的发展和技术的进步，其应用会越来越普及和广泛。图像传感器作为关键元器件，对网络摄像机性能的提升起着至关重要的作用。本文将重点介绍安森美半导体具出色微光性能的图像传感器。
　　专业安防摄像机细分类别及市场趋势
　　目前安防监控市场上主要有两类摄像机：CCTV（闭路电视采用模拟摄像机）和网络摄像机。
　　CCTV模拟摄像机的分辨率由“TVL”（电视行或线）表示，TVL是指使用ISO12233分辨率测试卡度量的水平线数。TVL是综合传感器像素、镜头和图像信号处理器（ISP）三大因素的系统测量，800线为最理想的值。TVL数通常决定摄像机的均价。
　　模拟摄像机将图像转化为NTSC/PAL制式的模拟信号，通过同轴电缆进行传输，优点是易于安装，成本较低。而网络摄像机将图像转化为数字信号，基于以太网传输信息及视频，优点是提供高清和全高清分辨率。
　　2014年开始新兴模拟摄像机和网络摄像机之间的HD-CCTV摄像机类别，它由模拟摄像机改进而来，无须新的布线，可经由同轴电缆进行数字信号传输，提供网络摄像机品质的视频但无需增加成本，支持的视频格式包括HD-SDI、HD-CVI、HD-TVI和HD-AHD。
　　据TSR的市场研究报告，从分辨率来看，720p和1080p为网络摄像机市场主力，而1080p的市场份额逐年提高，预计到2016年1080p的销量开始超过720p。由此看来，网络摄像机正逐年向全高清迈进。安森美半导体提供的图像传感器AR0130、AR0140用于720p摄像机，支持1080p摄像机的则有AR0230。
　　安森美半导体的安防图像传感器方案的优胜之处
　　安森美半导体的图像传感器在汽车行业已有多年广泛的应用并居于全球首位，具备卓越的品质和高可靠性，尤其有很好的温度适应性和使用经验，再加上与方案商和图像信号处理芯片商的紧密合作，以及全套开发工具，可提供全系列的方案阵容，配合由720p提高至1080p的高清视频的市场趋势，用于包括可穿戴安防、家居安防、700线模拟摄像机、圆顶摄像机、720p网络摄像机、1080p PTZ（云台）网络摄像机、360度摄像机和4K超高清网络摄像机等应用，能满足安防监控市场多种不同的性能及价格需求。方案通过提供宽动态范围、出色的灵敏度和卓越的近红外性能实现领先业界的微光能力。
　　AR0130——1/3英寸光学制式、120万像素CMOS图像传感器
　　AR0130采用安森美半导体专有的A-pix™像素技术进行减噪，以及DR-pix™（动态响应）像素技术，以每秒60帧（fps）的速率捕获高清720p视频，优异的近红外（NIR）性能以850纳米波长提升夜视能力，微光（低至0.1勒克斯）高清成像的性能堪称世界一流。如图1所示，在相同的微光场景中，右图由于使用了安森美半导体的DR-Pix技术，比左图用一般相机所拍图像的感光度和清晰度更好。
　　
　　图1. 一般相机与DR-Pix技术拍摄效果对比
　　AR0130支持高端的摄像机功能如自动对焦控制、分屏、视频及单帧捕捉，提供自动黑电平校准、场景切换、渐进式扫描、先进的增益控制，可通过双线串行接口进行编程，而并行接口可兼容大多数图像处理器，内置触发模式以同步多个传感器。此外，AR0130还可将传统的模拟摄像机升级到高清600-1000 线系列模拟摄像机，也可直接升级到高清网络摄像头解决方案。
　　由于AR0130增强的灵敏度减少LED照明需求，进而减少摄像机物料清单，故具有高成本效益。
　　AR0230CS——1/2.7英寸光学制式、210万像素CMOS图像传感器
　　AR0230CS延续了AR0130的设计（结合业界领先的微光功能及优异的近红外性能），并在此基础上集成达105 dB的高动态范围，可提供高品质1080p （1920 x 1088分辨率）视频，它能以每秒60帧 （fps）的速率捕获高清1080p视频数据。AR0230包含集成的HDR视频支持，带优化的运动补偿 、高级局部色调映射（ALTM）及数字侧向溢流（digital lateral overflow， DLO），以将运动伪像减至最少，及优化HDR色彩再现。此外，AR0230CS提供交错式T1/T2输出，用于使用第三方网络服务供应商（ISP） HDR支援的客户。
　　安森美半导体专有的双转换增益3.0微米（µm） DR-Pix™像素技术用于增强微光性能，及将动态范围拓宽至最大105 dB。DR-Pix™技术像素提供两种模式：低转换增益模式，优化用于在明亮环境下提供更大的电荷处理能力；高转换增益模式，在微光环境下提供更高的灵敏度及更低的读取噪声。其它特性还包括全局复位释放快门模式、先进的板载统计引擎、高速可配置环境切换、自动黑电平校准、片上锁相环及温度传感器。AR0230CS的工作温度范围是-30 °C至+85 °C，包含并行及HiSPi™接口。
　　图2展示了同类型竞争器件与AR0230所拍图片在0.5勒克斯光照+红外灯条件下采用黑白模式输出的对比效果，可见AR0230比竞争器件噪声更低、成像更清晰。
　　
　　图2. 同类型竞争器件与AR0230 拍摄图片效果对比
　　结语
　　网络摄像机是未来视频监控业发展的重点，而对它不断地创新与发展有赖于关键元器件图像传感器的性能。由720p分辨率迈向超高清1080p是趋势所在，安森美半导体配合这市场趋势，发挥在图像传感器领域的优势和专长，提供从可穿戴安防到4K超高清网络摄像机全系列方案，通过高动态范围、低噪声处理等技术实现微光高清成像，是用于高可靠性要求如安防监控和汽车等应用的理想选择。