传感器：IP高清横空出世CMOS趁机上位

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 09:57 编辑

       网络摄像机所有的构成部件中，最为关键的是图像传感器，其指标优秀与否直接影响到高清网络摄像机画面效果。明日实业杨祖栋认为，目前市场上大多数高清网络摄像机均采用CMOS作为感光元件，但与CCD传感器相比，其在高清网络摄像机上的应用具有优势。CCD和CMOS传感器在网络高清上的表现主要由他们不同的处理技术决定，CCD采用全局曝光技术，低照度下效果优势明显，但工艺复杂，成品率低，价格居高不下；CMOS采用逐行曝光技术，工艺简单，可大批量生产，具有较强的价格优势，但低照度下的效果有待继续改善，不过高端的CMOS传感器在低照度下的效果甚至好过CCD。毋庸置疑，CMOS传感器是IP高清的主流技术趋势。
       CCD传感器在灵敏度、噪声控制等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低成本、低功耗、高整合度的特点。不过，随着CCD与CMOS传感器技术的进步，两者的差异已经逐渐缩小。然而CCD的成本高，集成度低，信息读取慢，相比下CMOS的特点更适合当下的高清相机，将会引领高清相机的未来。CCD传感器技术起步较早，技术相对成熟，具有感光度高、噪点低的优点，在成像质量方面存在优势，但是其处理速度相对较慢、功耗及成本较高，目前只在130万像素及200万像素上有所使用；CMOS传感器则有处理速度相对较快、功耗低及成本低廉的优点，使其在高清监控中发展迅速，经过几年时间的技术的沉淀与创新，目前CMOS传感器已克服了照度等问题，再加上CMOS有着较高的动态范围，使CMOS产品在高清摄像机的地位越来越重要，市场上也是采用CMOS传感器的高清网络摄像机占了大部分。信息读取方式上，CCD需外部电路控制，较为复杂。CMOS优势是信号读取速度快、低功耗、集成度高、成本低，略显不足的是其灵敏度稍低，但信息读取方式上看，CMOS直接读取电流（或电压）信号，速度是CCD的10倍以上。苏州科达郭俊伟也谈到CCD目前最大的优势在于globalshutter，因此目前成为高清卡口相机的不二选择，缺点就是像素难以继续提高，发热量较大；而CMOS本身像素可以做的更高且发热量小，经过多年的发展，CMOS在低照度、噪声等方面已经取得了非常大的进步，目前高清监控相机中CMOS占据了相对较大的比例。保千里陈德银对于此问题详细谈到，感光器件是摄像机最为核心的部分，在模拟摄像机及标清网络摄像机中，CCD最为广泛使用。
       CCD特有的工艺，具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，在交通、医疗等高端领域中广泛应用。由于其成像方面的优势，在很长时间内还会延续采用，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点，最近几年在宽动态、低照度方面发展迅速。市场上推出的最新的超低照度、超宽动态等CMOSSENSOR产品，效果表现优秀，相比早期的CCD传感器在低照性能上已经没有差距。CMOS传感器大多使用RollingShutter（卷帘快门）曝光模式，在捕捉高速运动物体时，会有扭曲、畸变现象。在同等面积下，CCD的优势是灵敏度较高、色彩还原真实、整体图像品质好、解析度高、噪点控制好、低照度下成像效果好，然而其功率大、成本高。
       但随着百万像素网络摄像机的出现，其主要采用高分辨率的逐行扫描方式，逐行扫描的CMOS传感器比隔行扫描CCD芯片更有优势，其依次扫描每条电视线，而不是将电视线分成奇数和偶数线条后再叠加成一副完整图像。采用隔行扫描，快速运动的物体在奇数场扫描和偶数场扫描中的位置存在较大差异，导致画面模糊不清，对于交通等领域而言，需要的是清晰、无锯齿的运动车辆图像，CMOS在像素密度上的优势使其处于领先地位。目前，130万网络摄像机沿袭模拟的优势，较多采用CCD，而200万像素以上的网络摄像机则更多倾向于CMOS。CCD的特点是灵敏度高，但其响应速度较低，而CMOS除了像素密集度的优势之外，成本、功耗等优势更为厂家青睐；当然“金无赤足，人无完人”，CMOS存在着不足，其在低照度环境下噪点较多，如果没有补光措施，在低照度环境下使用很难达到理想效果。
       在视频监控处于模拟阶段一直是CCD的天下，索尼、夏普两大CCD厂家在市场上呼风唤雨。时过境迁，当网络高清横空出世，CMOS趁机上位，一步步蚕食CCD的市场份额，如今已形成与CCD分庭抗礼之势，甚至出现赶超之势。