cookieOptions = {...}; ‧ CCD 還是 CMOS 高清攝影機的成本博弈 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

智慧生活設計事務所


2011年3月13日 星期日

 IT168 作者:沙子 

  眾所周知,攝影機的核心組成部分有三塊:鏡頭、圖像感測器以及壓縮處理晶片。其中,圖像感測器是圖像採集處理部分的核心。而目前,CCDCMOS感測器是被普遍採用的兩種圖像感測器,兩者都是利用感光二極體(photodiode)進行光電轉換,將圖像轉換為數位資料,而其主要差異是數位資料傳送的方式不同。CCD在資料傳送時不會失真,因此各個象素的資料可彙聚至邊緣再進行放大處理;CMOS工藝的資料在傳送距離較長時會產生雜訊,因此,必須先放大,再整合各個像素的資料。也正由於其資料傳輸方式不同,CCDCMOS感測器在效能與應用上也有諸多差異。

  1. 靈敏度差異:由於CMOS感測器的每個象素由四個電晶體與一個感光二極體構成(含放大器與A/D轉換電路),使得每個象素的感光區域遠小於象素本身的表面積,因此在象素尺寸相同的情況下,CMOS感測器的靈敏度要低於CCD感測器

  2. 成本差異:由於CMOS感測器採用一般半導體電路最常用的CMOS工藝,可以輕易地將周邊電路(AGCCDSTiming generator、或DSP)集成到感測器晶片中,因此可以節省週邊晶片的成本;除此之外,由於CCD採用電荷傳遞的方式傳送資料,只要其中有一個象素不能運行,就會導致一整排的資料不能傳送,因此控制CCD感測器的成品率比CMOS感測困難許多,即使有經驗的廠商也很難在產品問世的半年內突破 50%的水準,因此,CCD感測器的成本會高於CMOS感測器

  3. 解析度差異:如上所述,CMOS感測器的每個象素都比CCD感測器複雜,其象素尺寸很難達到CCD感測器的水準,因此,當我們比較相同尺寸的CCDCMOS感測器時,CCD感測器的解析度通常會優於CMOS感測器的水準。

  4. 雜訊差異:由於CMOS感測器的每個感光二極體都需搭配一個放大器,而放大器屬於類比電路,很難讓每個放大器所得到的結果保持一致,因此與只有一個放大器放在晶片邊緣的CCD感測器相比,CMOS感測器的雜訊就會增加很多,影響圖像品質。

  5. 功耗差異:CMOS感測器的圖像採集方式為主動式,感光二極體所產生的電荷會直接由電晶體放大輸出,但CCD感測器為被動式採集,需外加電壓讓每個象素中的電荷移動,而此外加電壓通常需要達到12~18V;因此,CCD感測器除了在電源管理電路設計上的難度更高之外(需外加 power IC),高驅動電壓更使其功耗遠高於CMOS感測器的水準。

  綜上所述,CCD感測器在靈敏度、解析度、雜訊控制等方面都優於CMOS感測器,而CMOS感測器則具有低成本、低功耗、以及高整合度的特點。在標清監控時代,無論是模擬攝像機還是標清網路攝,攝影機普遍採用最CCD感測器。而在高清監控時代,,由於高清監控對成本非常敏感,CMOS感測器儘管圖像品質總體上還不如CCD,但它在成本上的優勢對CCD還是造成了非常大的威脅。

  從目前的趨勢來看,CMOS勝出的機會明顯更大。一方面,隨著技術的發展,CMOS的靈敏度正在得到快速改善,據悉目前市場上致力於CMOS研究的廠商已經研發出靈敏度性能與CCD接近的720p1080p專用CMOS器件。另一方面,儘管相同尺寸的CCD感測器解析度優於CMOS感測器,但如果不考慮尺寸限制,CMOS在量率上的優勢可以有效克服大尺寸感光原件製造的困難,這樣CMOS在更高解析度下將更有優勢。另外,CMOS回應速度比CCD快,因此更適合高清監控的大資料量特點。

  因此,儘管CCDCMOS在不同的應用場景下各有優勢,但隨著CMOS工藝和技術的不斷提升,以及高端CMOS價格的不斷下降,未來高清網路攝將更多的選擇CMOS

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