Tulad ng alam mo, nahahati ang mga camera sa dalawang malalaking kategorya - analog at digital - batay sa light-sensitive na ibabaw na kumukuha ng larawan. Sa isang analog camera, ang ibabaw na ito ay photographic film - isang simpleng bagay na may isang tiyak na photosensitivity, isang tiyak na bilang ng mga single-use na frame, kung saan, pagkatapos ng pagproseso ng kemikal, posible na makakuha ng isang imprint ng imahe sa papel.

Sa mga digital camera, ang pangunahing papel na ito ay ginagampanan ng matrix. Matrix— isang aparato na ang pangunahing function ay upang i-digitize ang ilang mga parameter ng liwanag na bumabagsak sa ibabaw nito. Ang prosesong ito ay ipinapakita nang detalyado at malinaw sa isang mahusay na video mula sa Discovery sa aming artikulong "", kung hindi mo pa ito napapanood, siguraduhing gawin ito!

Mayroong dalawang pangunahing, pinakasikat at sa parehong oras na nakikipagkumpitensya sa mga teknolohiya ng matrix - ito ay CCD At CMOS. Alamin natin ngayon kung ano pagkakaiba sa pagitan ng CCD At CMOS matrices?

Susubukan naming maunawaan ang kanilang mga pagkakaiba nang hindi sumisid sa mga detalye ng pisika, para lamang magkaroon ng ideya hindi lamang kung paano gumagana ang camera, kundi pati na rin kung anong matrix ang kasalukuyang nasa iyong camera. Sa palagay ko ito ay sapat na para sa isang baguhan na photographer, ngunit ang mga interesado sa mga detalye ay maaaring magsaliksik nang higit pa sa kanilang sarili.

CCD matrix, pinagmulan: Wikipedia

Kaya, CCD- Ito charge-coupled device (CCD - device na may feedback charging). Ang ganitong uri ng matrix sa una ay itinuturing na mas mataas ang kalidad, ngunit mas mahal din at nakakaubos ng enerhiya. Kung naisip mo ang pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang CCD matrix sa maikling salita, pagkatapos ay kinokolekta nila ang buong larawan sa isang analog na bersyon, at pagkatapos ay i-digitize ito.

Hindi tulad ng mga matrice ng CCD, CMOS matrix (komplementaryong metal-oxide-semiconductor, pantulong na lohika sa metal-oxide-semiconductor transistors, CMOS), i-digitize ang bawat pixel sa situ. Ang mga CMOS matrice sa una ay hindi gaanong kumonsumo ng kuryente at mas mura, lalo na sa paggawa ng malalaking matrice, ngunit mas mababa ang mga ito sa mga CCD matrice sa kalidad.

CMOS sensor, pinagmulan: Wikipedia

Ang mga CCD matrice ay may mas mataas na kalidad ng imahe at nananatiling popular sa mga larangan ng medisina, industriya, at agham, kung saan kritikal ang kalidad ng larawan. Sa likod Kamakailan lamang Ang mga CCD matrice ay nagbawas ng pagkonsumo at gastos ng enerhiya, at ang mga CMOS matrice ay makabuluhang nagpabuti ng kalidad ng imahe, lalo na pagkatapos ng isang teknolohikal na rebolusyon sa paggawa ng mga CMOS sensor, nang ang Active Pixel Sensors (APS) na teknolohiya ay nagdagdag ng transistor amplifier sa bawat pixel para sa pagbabasa, na naging posible. upang i-convert ang singil sa boltahe mismo sa pixel. Nagbigay ito ng isang pambihirang tagumpay para sa teknolohiya ng CMOS noong 2008 ito ay naging halos isang alternatibo sa mga matrice ng CCD. Bukod dito, ginawang posible ng teknolohiya ng CMOS na mag-shoot ng video at ipakilala ang function na ito sa mga modernong camera, at karamihan sa mga modernong digital camera ay nilagyan ng mga CMOS matrice.

Ang photosensitive matrix ay ang "mata" ng iyong security video camera. Kinukuha nito ang liwanag na pumapasok sa lens ng isang security camera at ginagawa itong electronic signal.

Tinutukoy ng format, o laki, ng matrix ang saklaw ng iyong mga security camera. Ang pinakasikat na mga format ay: 2/3", 1/2" at 1/3".

• Ang 2/3" na diagonal na matrix ay nagbibigay-daan sa pagsubaybay sa video sa malalayong distansya sa napakababang mga kondisyon ng liwanag.
• Ang isang matrix na may dayagonal na 1/2" - sa karamihan ng mga kaso, ay ang pinakamainam na solusyon na may katanggap-tanggap na sensitivity ng liwanag.
• Ang 1/3" na diagonal na sensor ay nagbibigay ng magandang performance sa mababang liwanag at mataas na frame rate.

Ang pinakasikat na uri ng matrice batay sa teknolohiyang ginamit ay CMOS (CMOS matrix) at CCD (CCD matrix).

1. CMOS surveillance camera: mga kalamangan at kahinaan

Ang CMOS ay kumakatawan sa Complementary Metal Oxide Semiconductor. Gumagamit ang CMOS sensor ng progresibong teknolohiya sa pag-scan.

Mga kalamangan at kawalan ng isang surveillance video camera na may CMOS matrix

Mga kalamangan ng isang CMOS surveillance camera

• Isang mataas na resolution
• Napakahusay na rendition ng kulay
• Mataas na frame rate
• Mababang paggamit ng kuryente
• Pang-ekonomiyang kahusayan

Mga disadvantages ng isang CMOS surveillance camera

• Mataas na antas ng ingay
• Katamtamang photosensitivity

2. CCD surveillance camera: mga kalamangan at kahinaan

Ang abbreviation na CCD ay nangangahulugang Charge Coupled Device. Ang mga camera ng seguridad ng CCD ay may mahusay na WDR (malawak na dynamic na hanay) at samakatuwid ay kadalasang ginagamit sa mga kondisyong mababa ang liwanag. Ang mga security camera na may mga CCD sensor ay karaniwang hindi gaanong apektado ng mga vibrations kumpara sa mga security camera na may mga CMOS sensor.

Mga kalakasan at kahinaan ng isang CCTV surveillance camera

Mga lakas ng isang CCTV surveillance camera

• Magandang pagganap sa mababang kondisyon ng ilaw
• Magandang teknolohiya ng WDR
• Hindi gaanong madaling kapitan sa mga epekto ng panginginig ng boses
• Mababang antas ng ingay
• Mataas na sensitivity
• Isang mataas na resolution

Mga disadvantage ng isang surveillance video camera na may CCD matrix

• Mataas na pagkonsumo ng kuryente
• Mababang frame rate
• Mahal

CMOS o CCD - alin ang mas mahusay?

Round 1: Frame Rate at Power Consumption

Ang security camera na may CMOS sensor ang malinaw na nagwagi sa mga tuntunin ng frame rate. Maaaring direktang i-convert ng isang security camera na may sensor ng CMOS ang photoelectric signal sa isang digital na signal. Ang frame rate at bilis ng proseso ng conversion ng signal ng isang CMOS sensor ay mas mabilis kumpara sa isang CCD sensor.

Nagaganap ang analog-to-digital na conversion sa labas ng mga sensor ng CCD, kaya mas tumatagal ang pagbuo ng mga larawan at video. Bilang karagdagan, ang mga security camera na may mga sensor ng imahe ng CCD ay madalas na dumaranas ng mga problema sa sobrang init.

Ang mga security camera na may mga sensor ng CMOS ay sumusuporta sa mas mataas na mga frame rate at kumonsumo ng mas kaunting kapangyarihan, at mas epektibo rin kaysa sa mga security camera na may mga sensor ng CCD. Sa pangkalahatan, ang presyo ng isang CMOS CCTV camera ay mas pabor kaysa sa isang CCD security camera.

Samakatuwid, ang nagwagi sa unang round ay isang video camera na may CMOS matrix!

Round 2: Kalidad ng Larawan

Karaniwan, ang mga camera ng seguridad ng CCD ay gumagawa ng mga larawan na may higit pa. Gayunpaman, ang mga pag-unlad sa teknolohiya ay maaaring magdala ng kalidad ng imahe ng CMOS sa par sa CCD. Halimbawa, ang mga security camera na may mga CMOS sensor at optical zoom ay maaaring makagawa ng mas malinaw na mga imahe kaysa sa mga CCD camera.

So, ang second round ay isang draw!

Round 3: Light Sensitivity at Ingay

Ayon sa kaugalian, ang mga sensor ng CCD ay hindi gaanong napapailalim sa pagbaluktot ng imahe at may mas mataas na sensitivity sa liwanag, kaya't gumagawa ang mga ito ng mas kaunting ingay kaysa sa mga security camera na may mga CMOS sensor. Gayunpaman, sa kasalukuyan, sa mga tuntunin ng sensitivity, ang mga CCTV camera na may mga CMOS matrice ay minsan ay nakahihigit pa sa mga CCD video camera.

Mahirap sabihin kung sino ang mananalo sa light sensitivity at noise categories. Gayunpaman, batay sa kasalukuyang antas ng teknolohiya at pagganap, ang mga CCD camcorder ay ang mga nanalo sa ikatlong round (marahil isang pansamantalang tagumpay).

Batay sa impormasyon sa itaas at isang detalyadong paghahambing ng dalawang uri ng mga sensor, maaari mong makita na ang bawat uri ng sensor ay may sariling mga kalamangan at kahinaan.

Hindi maaaring magkaroon ng isang mananalo sa labanang ito. Ang lahat ay bumaba sa isang partikular na kaso:

1. Maaari kang pumili ng mga security camera na may mga sensor ng CCD kung gagamitin ang mga ito sa mga kondisyong mababa ang liwanag.

Tandaan: Ang ilang CMOS security camera ay maaari ding magbigay ng mahusay na pagsubaybay sa gabi.

2. Ang mga surveillance camera na may mga CMOS sensor ay maaaring maging mas compact, dahil ang laki ng mga CMOS sensor mismo ay maaaring napakaliit. Samakatuwid, maaari mong piliin ang mga ito kung hindi mo nais na maakit ang pansin sa iyo.

3. Pumili ng mga CMOS security camera kung hindi sapat ang iyong koneksyon sa Internet. Ang mga CMOS security camera ay may mas kaunting mga kinakailangan sa bandwidth, kaya hindi sila mag-overload sa iyong network.

Pinagmulan reolink.com. Ang artikulo ay isinalintagapangasiwa ng siteElena Ponomarenko.

Ang matrix ay ang pangunahing elemento ng istruktura ng camera at isa sa mga pangunahing parameter na isinasaalang-alang ng gumagamit kapag pumipili ng isang camera. Ang mga matrice ng mga modernong digital camera ay maaaring uriin ayon sa ilang mga palatandaan, ngunit ang pangunahin at pinakakaraniwan ay ang paghahati pa rin ng mga matrice ayon sa paraan ng pagbabasa ng bayad, sa: matrices CCD uri at CMOS matrice. Sa artikulong ito ay titingnan natin ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo, pati na rin ang mga pakinabang at disadvantages ng dalawang uri ng matrice na ito, dahil sila ang malawakang ginagamit sa modernong kagamitan sa photographic at video.

CCD matrix

Matrix CCD tinatawag din CCD matrix(I-charge ang Mga Kaakibat na Device). CCD Ang matrix ay isang hugis-parihaba na plato ng mga photosensitive na elemento (photodiodes) na matatagpuan sa isang semiconductor na silikon na kristal. Ang prinsipyo ng operasyon nito ay batay sa line-by-line na paggalaw ng mga singil na naipon sa mga butas na nabuo ng mga photon sa mga atomo ng silikon. Iyon ay, kapag bumangga sa isang photodiode, ang isang photon ng liwanag ay nasisipsip at isang electron ay inilabas (isang panloob na photoelectric effect ay nangyayari). Bilang resulta, nabuo ang isang singil na dapat na kahit papaano ay nakaimbak para sa karagdagang pagproseso. Para sa layuning ito, ang isang semiconductor ay itinayo sa silikon na substrate ng matrix, sa itaas kung saan matatagpuan ang isang transparent na elektrod na gawa sa polycrystalline silicon. At bilang isang resulta ng paglalapat ng isang potensyal na kuryente sa elektrod na ito, ang isang tinatawag na potensyal na balon ay nabuo sa zone ng pag-ubos sa ilalim ng semiconductor, kung saan ang singil na natanggap mula sa mga photon ay naka-imbak. Kapag nagbabasa ng electric charge mula sa matrix, ang mga singil (na nakaimbak sa mga potensyal na balon) ay inililipat kasama ang mga electrodes ng paglilipat sa gilid ng matrix (serial shift register) at patungo sa amplifier, na nagpapalakas ng signal at nagpapadala nito sa isang analog-to- digital converter (ADC), mula sa kung saan ipinapadala ang na-convert na signal sa isang processor na nagpoproseso ng signal at nagse-save ng nagresultang imahe sa isang memory card .

Ang polysilicon photodiodes ay ginagamit upang makabuo ng mga CCD matrice. Ang ganitong mga matrice ay maliit sa laki at nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng medyo mataas na kalidad na mga litrato kapag nag-shoot sa normal na pag-iilaw.

Mga kalamangan ng mga CCD:

1. Ang disenyo ng matrix ay nagbibigay ng mataas na densidad ng paglalagay ng mga photocell (pixel) sa substrate;
2. Mataas na kahusayan (ang ratio ng mga rehistradong photon sa kanilang kabuuang bilang ay halos 95%);
3. Mataas na sensitivity;
4. Magandang pag-render ng kulay (na may sapat na liwanag).

Mga disadvantages ng CCDs:

1. Mataas na antas ng ingay sa mataas na ISO (sa mababang ISO, ang antas ng ingay ay katamtaman);
2. Mababang bilis ng pagpapatakbo kumpara sa mga matrice ng CMOS;
3. Mataas na pagkonsumo ng kuryente;
4. Mas kumplikadong teknolohiya sa pagbabasa ng signal, dahil maraming control chips ang kailangan;
5. Ang produksyon ay mas mahal kaysa sa CMOS matrice.

CMOS matrix

Matrix CMOS, o CMOS matrix(Complementary Metal Oxide Semiconductor) ay gumagamit ng mga aktibong point sensor. Hindi tulad ng mga CCD, ang mga CMOS sensor ay naglalaman ng isang hiwalay na transistor sa bawat light-sensitive na elemento (pixel), bilang resulta kung saan ang conversion ng singil ay direktang isinasagawa sa pixel. Ang resultang singil ay maaaring basahin mula sa bawat pixel nang paisa-isa, na inaalis ang pangangailangan para sa paglilipat ng singil (tulad ng nangyayari sa mga CCD). Ang mga pixel ng CMOS sensor ay direktang isinama sa analog-to-digital converter o maging sa processor. Bilang resulta ng paggamit ng naturang makatwirang teknolohiya, ang pagtitipid ng enerhiya ay nangyayari dahil sa isang pagbawas sa mga kadena ng mga aksyon kumpara sa mga CCD matrice, pati na rin ang isang pagbawas sa gastos ng aparato dahil sa isang mas simpleng disenyo.

Maikling prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang CMOS sensor: 1) Bago mag-shoot, isang reset signal ang inilalapat sa reset transistor. 2) Sa panahon ng pagkakalantad, ang liwanag ay tumagos sa lens at sinasala sa photodiode at, bilang resulta ng photosynthesis, isang singil ang naipon sa potensyal na balon. 3) Binabasa ang halaga ng natanggap na boltahe. 4) Pagproseso ng data at pag-save ng imahe.

Mga kalamangan ng mga sensor ng CMOS:

1. Mababang paggamit ng kuryente (lalo na sa mga standby mode);
2. Mataas na pagganap;
3. Nangangailangan ng mas kaunting gastos sa produksyon dahil sa pagkakapareho ng teknolohiya sa paggawa ng microcircuits;
4. Ang pagkakaisa ng teknolohiya sa iba pang mga digital na elemento, na nagpapahintulot sa iyo na pagsamahin ang mga analog, digital at pagproseso ng mga bahagi sa isang chip (ibig sabihin, bilang karagdagan sa pagkuha ng liwanag sa isang pixel, maaari mong i-convert, iproseso at i-clear ang signal mula sa ingay).
5. Posibilidad ng random na pag-access sa bawat pixel o pangkat ng mga pixel, na nagbibigay-daan sa iyong bawasan ang laki ng nakunan na imahe at pataasin ang bilis ng pagbabasa.

Mga disadvantages ng CMOS matrice:

1. Ang photodiode ay sumasakop sa isang maliit na pixel area, na nagreresulta sa mababang light sensitivity ng matrix, ngunit sa modernong CMOS matrice ang kawalan na ito ay halos naalis;
2. Ang pagkakaroon ng thermal noise mula sa heating transistors sa loob ng pixel sa panahon ng proseso ng pagbabasa.
3. Medyo malaki ang sukat, ang photoequipment na may ganitong uri ng matrix ay nailalarawan sa pamamagitan ng malaking timbang at sukat.

Bilang karagdagan sa mga uri sa itaas, mayroon ding tatlong-layer na matrice, ang bawat layer ay isang CCD. Ang pagkakaiba ay ang mga cell ay maaaring sabay-sabay na malasahan ang tatlong kulay, na nabuo sa pamamagitan ng dichroic prisms kapag ang isang sinag ng liwanag ay tumama sa kanila. Ang bawat sinag ay pagkatapos ay nakadirekta sa isang hiwalay na matrix. Bilang resulta, ang liwanag ng asul, pula at berdeng mga kulay ay natutukoy kaagad sa photocell. Ang mga three-layer matrice ay ginagamit sa mga high-level na video camera, na may espesyal na pagtatalaga - 3CCD.

Upang buod, nais kong tandaan na sa pag-unlad ng mga teknolohiya para sa paggawa ng mga CCD at CMOS matrice, nagbabago rin ang kanilang mga katangian, kaya lalong mahirap sabihin kung alin sa mga matrice ang tiyak na mas mahusay, ngunit sa parehong oras, CMOS Ang mga matrice ay naging popular kamakailan sa paggawa ng mga SLR camera. Batay sa mga tampok na katangian ng iba't ibang uri ng mga matrice, makakakuha ng isang malinaw na ideya kung bakit ang mga propesyonal na kagamitan sa photographic na nagbibigay ng mataas na kalidad na pagbaril ay medyo malaki at mabigat. Ang impormasyong ito ay dapat tiyak na matandaan kapag pumipili ng isang camera - iyon ay, isaalang-alang ang mga pisikal na sukat ng matrix, at hindi ang bilang ng mga pixel.

Ang sensor ng imahe ay ang pinakamahalagang elemento ng anumang video camera. Ngayon, halos lahat ng mga camera ay gumagamit ng mga sensor ng imahe ng CCD o CMOS. Ang parehong mga uri ng sensor ay gumaganap ng gawain ng pag-convert ng imahe na binuo sa sensor ng lens sa isang electrical signal. Gayunpaman, ang tanong kung aling sensor ang mas mahusay ay nananatiling bukas.

N.I. Chura
Teknikal na tagapayo
Microvideo Group LLC

Ang CCD ay isang analog sensor, sa kabila ng discrete na katangian ng light-sensitive na istraktura. Kapag ang liwanag ay tumama sa matrix, ang bawat pixel ay nag-iipon ng isang singil o pakete ng mga electron, na na-convert, kapag binasa ng isang load, sa isang boltahe ng signal ng video na proporsyonal sa pag-iilaw ng mga pixel. Ang pinakamababang bilang ng mga intermediate transition ng singil na ito at ang kawalan ng mga aktibong device ay nagsisiguro ng mataas na pagkakakilanlan ng mga sensitibong elemento ng CCD.

Ang CMOS matrix ay isang digital device na may mga aktibong pixel sensor. Ang bawat pixel ay may sariling amplifier, na nagpapalit ng singil ng sensitibong elemento sa boltahe. Ginagawa nitong posible na kontrolin ang bawat pixel halos isa-isa.

Ebolusyon ng CCD

Mula nang maimbento ang CCD ng Bell Laboratories (o Bell Labs) noong 1969, ang mga sukat ng sensor ng imahe ay patuloy na bumababa. Kasabay nito, tumaas ang bilang ng mga sensitibong elemento. Ito ay natural na humantong sa pagbaba sa laki ng isang sensitibong elemento (pixel), at, nang naaayon, ang pagiging sensitibo nito. Halimbawa, mula noong 1987 ang mga sukat na ito ay bumaba ng 100 beses. Ngunit salamat sa mga bagong teknolohiya, ang sensitivity ng isang elemento (at samakatuwid ang buong matrix) ay tumaas pa.

Ano ang nagbigay daan sa amin na mangibabaw
Sa simula pa lang, naging dominanteng sensor ang mga CCD dahil nagbigay sila ng mas magandang kalidad ng imahe, mas kaunting ingay, mas mataas na sensitivity, at mas malaking pagkakapareho ng pixel. Ang mga pangunahing pagsisikap upang mapabuti ang teknolohiya ay naglalayong mapabuti ang pagganap ng CCD.

Paano lumalaki ang pagiging sensitibo
Kung ikukumpara sa sikat na standard definition na Sony HAD matrix (500x582) noong huling bahagi ng 1990s. (ICX055) ang sensitivity ng mga modelo na may mas advanced na teknolohiya ng Super HAD ay tumaas ng halos 3 beses (ICX405) at Ex-view HAD - 4 na beses (ICX255). At para sa itim at puti at mga bersyon ng kulay.

Para sa mga high-resolution na matrice (752x582), ang mga tagumpay ay medyo hindi gaanong kahanga-hanga, ngunit kung ihahambing natin ang mga modelo ng imahe ng kulay ng Super HAD sa mga pinakamodernong teknolohiya ng Ex-view na HAD II at Super HAD II, ang pagtaas ng sensitivity ay magiging 2.5 at 2.4 na beses , ayon sa pagkakabanggit. At ito sa kabila ng pagbawas sa mga sukat ng pixel ng halos 30%, dahil pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga matrice ng pinakamodernong 960H na format na may tumaas na bilang ng mga pixel sa 976x582 para sa pamantayan ng PAL. Para iproseso ang naturang signal, nag-aalok ang Sony ng hanay ng mga Effio signal processor.

Nagdagdag ng IR component
Ang isa sa mga epektibong pamamaraan para sa pagtaas ng integral sensitivity ay ang pagpapalawak ng spectral na katangian ng sensitivity sa infrared na rehiyon. Ito ay totoo lalo na para sa Ex-view matrix. Ang pagdaragdag ng bahagi ng IR ay medyo distorts ang paglipat ng kamag-anak na liwanag ng mga kulay, ngunit para sa itim at puting bersyon na ito ay hindi kritikal. Ang tanging problema ay lumitaw sa pag-render ng kulay sa araw/gabi na mga camera na may pare-parehong IR sensitivity, iyon ay, walang mekanikal na IR filter.

Ang pagbuo ng teknolohiyang ito sa mga modelo ng Ex-view HAD II (ICX658AKA) kumpara sa nakaraang bersyon (ICX258AK) ay nagbibigay ng pagtaas sa integral sensitivity na 0.8 dB lamang (mula 1100 hanggang 1200 mV) na may sabay na pagtaas ng sensitivity sa isang wavelength ng 950 nm ng 4. 5 dB. Sa Fig. Ipinapakita ng 1 ang mga katangian ng spectral sensitivity ng mga matrice na ito, at Fig. 2 - ratio ng kanilang integral sensitivity.

Optical Innovation
Ang isa pang paraan para sa pagtaas ng sensitivity ng CCD ay upang taasan ang kahusayan ng pixel microlenses, ang photosensitive area, at i-optimize ang mga filter ng kulay. Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 3 ang istraktura ng Super HAD at Super HAD II matrice, na nagpapakita ng pagtaas sa lens area at photosensitive area ng pinakabagong pagbabago.

Bukod pa rito, ang mga Super HAD II matrice ay makabuluhang nadagdagan ang paghahatid ng mga light filter at ang kanilang paglaban sa pagkupas. Bilang karagdagan, ang paghahatid sa maikling wavelength na rehiyon ng spectrum (asul) ay pinalawak, na nagpabuti ng pag-render ng kulay at puting balanse.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 4 ang spectral sensitivity na katangian ng Sony 1/3" Super HAD (ICX229AK) at Super HAD II (ICX649AKA) matrice.

CCD: Natatanging Sensitivity

Kung pinagsama-sama, ang mga hakbang sa itaas ay nakamit ang mga makabuluhang resulta sa pagpapabuti ng pagganap ng CCD.

Hindi posibleng ihambing ang mga katangian ng mga modernong modelo sa mga naunang bersyon, dahil ang mga color matrice para sa malawakang paggamit, kahit na sa karaniwang mataas na resolution, ay hindi ginawa sa oras na iyon. Sa turn, ang standard definition na black-and-white matrice na gumagamit ng pinakabagong Ex-view na HAD II at Super HAD II na teknolohiya ay hindi kasalukuyang ginagawa.

Sa anumang kaso, sa mga tuntunin ng pagiging sensitibo, ang mga CCD ay hindi pa rin matamo na benchmark para sa CMOS, kaya malawak pa rin itong ginagamit maliban sa mga variant ng megapixel, na napakamahal at pangunahing ginagamit para sa mga espesyal na gawain.

CMOS: mga pakinabang at disadvantages

Ang mga sensor ng CMOS ay naimbento noong huling bahagi ng 1970s, ngunit nagsimula lamang ang produksyon noong 1990s dahil sa mga problema sa teknolohiya. At ang kanilang mga pangunahing pakinabang at disadvantages ay agad na lumitaw, na nananatiling may kaugnayan ngayon.

Kasama sa mga bentahe ang higit na pagsasama ng sensor at pagiging epektibo sa gastos, mas malawak na hanay ng dinamika, kadalian ng produksyon at mas mababang gastos, lalo na para sa mga variant ng megapixel.

Sa kabilang banda, ang mga sensor ng CMOS ay may mas mababang sensitivity dahil, ang iba pang mga bagay ay pantay, sa malalaking pagkalugi sa mga filter ng RGB at isang mas maliit na magagamit na lugar ng elemento ng photosensitive. Bilang resulta ng maraming elemento ng paglipat, kabilang ang mga amplifier sa landas ng bawat pixel, ang pagtiyak ng pagkakapareho ng mga parameter ng lahat ng sensitibong elemento ay mas mahirap kumpara sa CCD. Ngunit ang mga pagpapabuti sa teknolohiya ay nagdala ng CMOS sensitivity na mas malapit sa pinakamahusay na mga disenyo ng CCD, lalo na sa mga megapixel na bersyon.

Ang mga naunang tagapagtaguyod ng CMOS ay nagtalo na ang mga istrukturang ito ay magiging mas mura dahil ang mga ito ay maaaring gawin sa parehong hardware at mga teknolohiya tulad ng memorya at logic chips. Sa maraming paraan, ang pagpapalagay na ito ay nakumpirma, ngunit hindi ganap, dahil ang pagpapabuti ng teknolohiya ay humantong sa isang proseso ng produksyon na halos magkapareho sa pagiging kumplikado sa para sa CCD.

Sa pagpapalawak ng bilog ng mga mamimili na lampas sa karaniwang telebisyon, ang paglutas ng mga matrice ay nagsimulang patuloy na tumaas. Ito ay mga pambahay na video camera, mga electronic camera at mga camera na binuo sa mga aparatong pangkomunikasyon. Sa pamamagitan ng paraan, para sa mga mobile device ang isyu ng kahusayan ay lubos na mahalaga, at dito ang CMOS sensor ay walang mga kakumpitensya. Halimbawa, mula noong kalagitnaan ng 1990s. Ang resolusyon ng mga matrice ay tumaas taun-taon ng 1–2 milyong elemento at ngayon ay umabot na sa 10–12 Mpcs. Bukod dito, ang pangangailangan para sa mga sensor ng CMOS ay naging nangingibabaw at ngayon ay lumampas sa 100 milyong mga yunit.

CMOS: pinahusay na sensitivity

Ang mga unang sample ng mga surveillance camera mula sa huling bahagi ng 1990s - unang bahagi ng 2000s na may mga CMOS matrice ay may resolution na 352x288 pixels at isang sensitivity kahit para sa black and white na humigit-kumulang 1 lux. Ang mga bersyon ng kulay ng dati nang karaniwang resolution ay naiiba sa sensitivity na humigit-kumulang 7–10 lux.

Ano ang inaalok ng mga supplier?
Sa kasalukuyan, ang sensitivity ng mga CMOS matrice ay tiyak na tumaas, ngunit para sa tipikal na mga pagpipilian sa imahe ng kulay ay hindi ito lalampas sa mga halaga ng pagkakasunud-sunod ng ilang lux sa mga makatwirang halaga ng lens F number (1.2–1.4). Kinumpirma ito ng mga teknikal na detalye ng mga IP video surveillance brand na gumagamit ng mga progressive scan CMOS matrice. Karaniwang tinutukoy ng mga manufacturer na iyon na may sensitivity na humigit-kumulang ikasampu ng isang lux na ang mga ito ay data para sa mas mababang frame rate, accumulation mode, o kahit isang naka-enable at sapat na malalim na AGC (AGC). Higit pa rito, para sa ilang mga tagagawa ng IP camera, ang maximum na AGC ay umabot sa nakakabighaning halaga na –120 dB (1 milyong beses). Ang isa ay maaaring umasa na ang sensitivity para sa kasong ito sa isipan ng mga tagagawa ay nagpapahiwatig ng isang disenteng signal-to-noise ratio, na nagpapahintulot sa isa na obserbahan ang higit pa sa "snow" sa screen.

Pinapabuti ng inobasyon ang kalidad ng video
Sa pagsisikap na mapabuti ang pagganap ng mga CMOS matrice, ang Sony ay nagmungkahi ng ilang bagong teknolohiya na nagbibigay ng praktikal na paghahambing ng mga CMOS matrice sa CCD sa mga tuntunin ng sensitivity, signal-to-noise ratio sa mga megapixel na bersyon.

Ang bagong teknolohiya para sa paggawa ng Exmor matrices ay batay sa pagbabago ng direksyon ng saklaw ng light flux sa matrix. Sa isang tipikal na arkitektura, tumatama ang liwanag sa harap na ibabaw ng silicon wafer sa pamamagitan at lampas sa array circuit conductors. Ang liwanag ay nakakalat at hinaharangan ng mga elementong ito. Sa bagong pagbabago, pumapasok ang ilaw sa likod na bahagi ng silicon wafer. Ito ay humantong sa isang makabuluhang pagtaas sa sensitivity at pagbawas sa ingay ng CMOS matrix. Sa Fig. Ipinapaliwanag ng Figure 5 ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga istruktura ng karaniwang matrix at ng Exmor matrix, na ipinapakita sa seksyon.

Ang Larawan 1 ay nagpapakita ng mga larawan ng pansubok na bagay na kinunan sa isang pag-iilaw na 100 lux (F4.0 at 1/30 s) na may isang camera na may CCD (pag-iilaw sa harap) at CMOS Exmor, na may parehong format at resolution na 10 megapixel. Malinaw, ang isang imahe ng CMOS camera ay hindi bababa sa kasing ganda ng isang imahe ng CCD.

Ang isa pang paraan upang pahusayin ang sensitivity ng mga CMOS sensor ay ang paglayo sa rectangular pixel arrangement na may line-shifted red at blue na elemento. Sa kasong ito, sa pagbuo ng isang elemento ng resolusyon, dalawang berdeng pixel ang ginagamit - asul at pula mula sa iba't ibang mga hilera. Sa halip, ang isang dayagonal na pag-aayos ng mga elemento ay iminungkahi, gamit ang anim na katabing berdeng elemento upang bumuo ng isang elemento ng resolusyon. Ang teknolohiyang ito ay tinatawag na ClearVid CMOS. Ang isang mas malakas na processor ng signal ng imahe ay ipinapalagay para sa pagproseso. Ang pagkakaiba sa mga istruktura ng pag-aayos ng mga kulay na elemento ay inilalarawan sa Fig. 6.

Ang pagbabasa ng impormasyon ay isinasagawa ng isang high-speed parallel analog-to-digital converter. Kasabay nito, ang progressive scan frame rate ay maaaring umabot sa 180 at kahit 240 fps. Kapag nagre-record ng impormasyon nang magkatulad, ang diagonal na frame shift na karaniwan sa mga CMOS camera na may sequential exposure at signal reading ay inaalis, ang tinatawag na Rolling Shutter effect - kapag ang katangiang blur ng mabilis na gumagalaw na mga bagay ay ganap na wala.

Ang Larawan 2 ay nagpapakita ng mga larawan ng umiikot na fan na kinunan gamit ang isang CMOS camera sa mga frame rate na 45 at 180 fps.

Buong kumpetisyon

Binanggit namin ang mga teknolohiya ng Sony bilang mga halimbawa. Naturally, ang mga CMOS matrice, tulad ng mga CCD, ay ginawa rin ng ibang mga kumpanya, bagaman hindi sa ganoong sukat at hindi gaanong kilala. Sa anumang kaso, ang lahat, sa isang paraan o iba pa, ay sumusunod sa humigit-kumulang sa parehong landas at gumagamit ng mga katulad na teknikal na solusyon.

Sa partikular, ang kilalang teknolohiya ng Panasonic Live-MOS matrice ay makabuluhang nagpapabuti din sa mga katangian ng CMOS matrice at, natural, sa pamamagitan ng mga katulad na pamamaraan. Ang mga Panasonic matrice ay nagbawas ng distansya mula sa photodiode hanggang sa microlens. Ang pagpapadala ng mga signal mula sa ibabaw ng photodiode ay pinasimple. Ang bilang ng mga control signal ay nabawasan mula 3 (standard CMOS) hanggang 2 (tulad ng sa CCD), na nagpapataas ng photosensitive area ng pixel. Ginagamit ang low noise photodiode amplifier. Ginagamit ang mas manipis na istraktura ng layer ng sensor. Ang pinababang boltahe ng supply ay binabawasan ang ingay at init ng matrix.

Maaari itong sabihin na ang mga megapixel CMOS matrice ay maaari nang matagumpay na makipagkumpitensya sa CCD hindi lamang sa presyo, kundi pati na rin sa mga problemang katangian para sa teknolohiyang ito bilang sensitivity at antas ng ingay. Gayunpaman, sa tradisyonal na mga format ng telebisyon sa CCTV, ang mga matrice ng CCD ay nananatiling hindi mapagkumpitensya.

Karamihan sa mga modernong digital na device para sa photography at video ay gumagamit ng dalawang uri ng matrice - CCD at CMOS.

CCD - charge-coupled device (o CCD - device na may feedback charging).

CMOS - komplementaryong metal-oxide-semiconductor (o - complementary logic sa metal-oxide-semiconductor transistors, CMOS).

Sa isang digital camera o video camera, ang matrix ay kahalintulad sa photographic at video film. Ngunit hindi tulad ng mga pelikula, ang matrix ay hindi disposable, hindi pinahiran ng isang espesyal na emulsyon na tumutugon sa kemikal na may liwanag, at hindi pinapanatili ang natapos na frame.

Ang isang matrix ay isang high-tech na elektronikong aparato, ang pangunahing pag-andar nito ay upang i-digitize ang liwanag na bumabagsak sa ibabaw nito sa pamamagitan ng isang lens. Pagkatapos kung saan ang digitized na ilaw na ito ay na-convert sa isa sa mga sikat na digital na format at nakaimbak sa isang hard drive o iba pang device na idinisenyo para sa layuning ito.

Ang mga matrice na ginawa gamit ang teknolohiyang CCD (o CCD) ay naiiba sa mga matrice na ginawa gamit ang teknolohiyang CMOS (o CMOS) sa ilang pangunahing parameter. Una sa lahat, ito ay color rendition. Ito ay pinaniniwalaan na ito ay mas mahusay sa CCD matrices. Gayunpaman, karaniwang tinatanggap na ang mga sensor ng CCD ay mas maingay kaysa sa kanilang mga katapat na CMOS, kahit na sa mga medium na halaga ng ISO. Samakatuwid, karamihan sa mga modernong digital camera ay nilagyan ng mga CMOS matrice. Bilang karagdagan, ang mga CCD matrice ay mas mahal upang makagawa at kumonsumo din ng mas maraming kapangyarihan kaysa sa CMOS.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga teknolohiya ay ang prinsipyo ng pagtugon sa ibabaw sa isang signal. Sa madaling salita, pinoproseso ng CCD matrix ang lahat ng liwanag na ganap na tumama dito. At ang CMOS matrix ay ginagawa sa mga bahagi - bawat pixel nang hiwalay. Salamat sa makabagong teknolohiyang Active Pixel Sensors (APS), gamit ang mga transistor amplifiers na konektado sa bawat pixel, ang kalidad ng pag-render ng kulay ng mga CMOS matrice ay malapit sa antas ng mga CCD matrice.

Tatlong-matrix na video camera />

Para sa pagbaril ng video, mas mainam na pumili ng kagamitan batay sa mga CCD matrice. Ang ganitong uri ng matrix ay higit na mas mahusay sa pagkuha ng mga gumagalaw na larawan, na sa teknolohiyang mas mabagal na CMOS matrice ay hindi makakasabay. Ang ilan, kabilang ang mga para sa amateur photography, ay nilagyan ng tatlong CCD matrice nang sabay-sabay - bawat isa ay naka-configure upang makuha ang isang hiwalay na kulay mula sa RGB model. Ang ganitong mga video camera ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinahusay na pagpaparami ng kulay at pagtaas ng kalidad ng video. Karamihan sa mga propesyonal na digital video camera ay nilagyan ng eksaktong tatlong CCD matrice.

Sa kabaligtaran, ang mga camera na gumagamit ng mga CMOS matrice ay mas angkop para sa pagkuha ng litrato.

© bukentagen

Piliin ang rating Masama Normal Mahusay Mahusay Mahusay