從歷史的角度出發,CCD(電荷耦合元件)感測器比CMOS感測器早40年"誕生"。由於不斷的改進和優化,多年來CCD成像幾乎成為高品質圖像的標杆;直到90年代中期,CMOS才得以在商業市場上出現,而它的成功也是10年技術終成正果的肯定。
說起監控攝影機,更多的人關注的就是圖像清晰度,自然圖像感測器就成為討論的核心,也正是出於大多數人的邏輯思維,筆者在文章開頭就把CCD與CMOS的歷史簡單描述了一下。但是定義攝影機性能只看感測器嗎?CCD/CMOS一步定乾坤,也可能太過絕對。
感測器一步搞定? 定義監控攝影機性能
CCD與CMOS誰敏感度更好?
既然感測器是重頭戲,那麼不妨就先說一說他們。不知從何開始,CCD與CMOS的較量成為影像監控或安防領域的一大熱點。無論二者在細節之處有多大的分歧,總是基於相同的物理原理下,感測器在為高清影像默默付出。感測器的好壞決定了圖像畫質的成敗,特別是在對光的靈敏度和敏感度問題上,二者較量不相上下。
在筆者剛剛進入安防行業時,很多監控攝影機都採用CCD感測器,價位較低的CMOS攝影機也佔據一部分市場,為了提高攝影機成像水準,可採用2~3個感測器。但多個感測器自然會引起許多弊端,如果以單一感測器對比來說,二者靈敏度有何區別呢?
監控鏡頭介面對攝影機性能也有影響?
CMOS感測器最大的靈敏度在紅色光譜區(650 - 700納米),CCD技術創新應用並不多,但其殺手鐧正是人眼最敏感區域-550納米。基於種種技術原因,CMOS被當做是低效率光電信號轉換設備;由於感光面積只占圖元區的一小部分,成為其最大的軟肋。隨著近幾年技術的改進,CMOS光敏感區域大小已經接近CCD感測器水準,得以讓CMOS感測器大翻身。
既然在透光度和敏感度上二者並沒有太明顯差距,那麼CCD與CMOS的紛爭又在於哪裡呢?或許是害怕"後來者居上",CCD不得不提防CMOS的超越。特別注意的是,基於CMOS晶片和數位像素系統,影像處理技術的攝影機的超寬動態,已經超過了CCD晶片攝影機的水準。
像素值與水準解析度
除了核心感測器外,其實感測器與像素值、水準解析度也有不解之緣。首先來說說像素值,像素越多,則圖像解析度越高、越清晰。根據目前主流像素值來看,大多類比監控設備輸出為D1系列,有效像素像素為720*576,高清圖像解析度大多為720P或1080P,像素值也可以達到百萬級別。
與像素值十分接近的就是水準解析度,也是在測試過程中我們常看到的XX線數,用電視線TVL來表示其單位。水準解析度是衡量圖像清晰度的標準,像素值與水準解析度均可以表示畫面的清晰度。在廣電行業影像垂直解析度超過720p或1080i的才能稱為高清。
監控攝影機水準解析度測試
判斷一款監控攝影機畫質清晰與否,像素值與水準解析度更能夠說明問題。感測器是左右成像的關鍵,但以使用者角度出發,視覺效果判定則是由最直觀的圖像像素和解析度權衡。
當然,衡量監控攝影機性能指標還有很多,只不過針對不同功能的監控攝影機,我們要選擇的種類和參考不同。低照度、信噪比、寬動態等等或許對網路監控攝影機才有這樣的要求。
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