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日前，安防市場技術更新換代頻率很快，其中圖像傳感技術尤為突出。CCD較為明顯的優勢一直在市場中廣泛運用，但隨著高清網路監控對CMOS的大量運用，對CCD的未來發展帶來了嚴峻的考驗。深圳保千里電子有限公司安防管道部總監吳雪芳表示，這之間的競爭和博弈，不同程度的促使行業不斷創新，技術不斷升級，為行業發展帶來新的活力。
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| 保千里安防管道部總監吳雪芳 |
影像監控系統的核心部分就是圖像傳感技術，有CMOS和CCD兩種，這兩種感測器各有長短，在不同的應用場景下各有優勢。
CMOS感測器採用一般半導體電路最常用的工藝，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特點，最近幾年在寬動態、低照度方面發展迅速。其互補性金屬氧化物半導體，主要是利用矽和鍺兩種元素所做成的半導體，通過CMOS上帶負電和帶正電的電晶體來實現基本的功能。
CCD具有低照度效果好、信噪比高、通透感強、色彩還原能力佳、工藝技術好等優點，目前在交通、醫療等高端領域中得到廣泛應用。由於其成像方面特有的優勢，很長一段時間內佔據鏡頭市場的主導地方，並且在很長時間內還會延續採用。
從技術的角度比較，CCD與CMOS的不同點：
1、資訊讀取方式：CCD電荷耦合器儲存的電荷資訊，需在同步信號控制下一位元一位地實施轉移後讀取，電荷資訊轉移和讀取輸出需要有時鐘控制電路和三組不同的電源相配合，整個電路較為複雜。CMOS光電感測器經光電轉換後直接產生電流(或電壓)信號，信號讀取十分簡單。
2、速度：CCD電荷耦合器需在同步時鐘的控制下，以行為單位一位元一位元地輸出資訊，速度較慢;而CMOS光電感測器採集光信號的同時就可以取出電信號，還能同時處理各單元的圖像資訊，速度比CCD電荷耦合器快很多。
3、電源及耗電量：CCD電荷耦合器大多需要三組電源供電，耗電量較大;CMOS光電感測器只需使用一個電源，耗電量非常小，僅為CCD電荷耦合器的1/8到1/10，CMOS光電感測器在節能方面具有很大優勢。
4、成像品質：CCD電荷耦合器製作技術起步早，技術成熟，採用PN結或二氧化矽(SiO2)隔離層隔離雜訊，成像品質相對CMOS光電感測器有一定優勢。由於CMOS光電感測器集成度高，各光電傳感元件、電路之間距離很近，相互之間的光、電、磁干擾較嚴重，雜訊對圖像品質影響很大，使CMOS光電感測器很長一段時間無法進入實用。近年，隨著CMOS電路消噪技術的不斷發展，為生產高密度優質的CMOS圖像感測器提供了良好的條件。
與CCD圖像感測器相比，CMOS在低光條件下的成像效果，以及高動態範圍的性能表現，這也是市場人士詬病的主要問題。對此，對於目前市場上高清的發展趨勢，感測器的低光照性能，對於準確地呈現圖像和保持圖像的真實色彩是至關重要的。CCD技術在攝影中解析度、靈敏度、信噪比，彩色還原性具有明顯優勢。
1、當攝影機攝取等間隔排列的黑白相間條紋時，CCD能在監視器(應比攝影機的解析度高)上能夠看到的的最多線數，當超過這一線數時，螢幕上就不能分辨出黑白相間的條紋。普解的解析度一般為350TVL線(水準中心)，高解的解析度一般為480TVL((水準中心)。
2、靈敏度性是反映攝影機光電轉換性能高低的一個指標。目前，監控系統所用CCD攝影機的靈敏度用最低照度來衡量，照度越低，表明靈敏度越高，光電轉換性能越好。目前一般彩色CCD攝影機的最低照度可以達到1Lux，黑白的一般可以達到0.1Lux,低照度的可以達到0.01Lux。
3、信噪比是指信號電壓對於雜訊電壓的比值。CCD攝影機信噪比的典型值一般為45~55dB，工程應用中要求≥40dB。當在低照系統使用時，其信噪比不得低於25dB。
4、度色彩還原度是指經過CCD攝影機攝取並通過處理後的目標色彩，與物體真實色彩的差異程度。色彩分為色調和飽和度，色調決定色彩的性質，飽和度決定色彩的濃淡。我們圖像對色彩評判標準是100-0-75-0彩條，需要說明的是色彩的還原度與景物的光照條件及光源的色溫有著非常密切的關係。當前的單片彩色CCD式，器件從理論上講，它是不能完全真實地重現原物體的色彩。
5、白平衡是彩色CCD攝影機的重要參數，它直接影響重現圖像的彩色效果，當攝影機的白平衡不當時，重現圖像就會出現偏色現象，特別是會使原本不帶色彩的景物(如白色的牆壁)也著上了顏色。
然而，低光照性能的一個關鍵因素是像素尺寸，因為它與靈敏度直接相關，即使像素技術在不斷進步，較大像素尺寸具有較高靈敏度的準則仍然適用，但對於給定的解析度，較大的像素尺寸由於需要使用成本較高的透鏡，這通常也意味著較高的系統成本。
目前，在高清安防影像監控領域，CMOS晶片產品已經被大量應用至各式各樣的產品。
通常，大家認為圖像畫質優秀的設備都採用CCD感測器，而低成本產品則使用CMOS感測器。但是新的CMOS晶片技術已經克服了早期CMOS感測器的技術弱點，感測器的設計上相比老產品提升了低照性能、曝光模式等。拿目前流行的背照式CMOS感測器來說，在傳統的CMOS圖像感測器中，感光二極體位於電路電晶體後方，光線會通過微透鏡和光電二極體之間的電路和電晶體，那麼進光量就會因遮擋而受到影響。
背照式CMOS感測器在圖像感測器原件內部的結構上做了優化，它將感光層的原件調轉方向，讓光線從圖像感測器比傳統CMOS感測器在感光靈敏度上有質的飛躍，在低照度環境下，採用背照式CMOS感測器的高清攝影機在聚焦能力、圖像畫質表現、圖像噪點控制等方面有了極大的性能提升。
而我們常見的CCD感測器攝影機只能夠720p@25fps，支持1080P格式的CCD感測器造價高昂。背照式CMOS感測器像素可以再高些。雖說無論是背照CMOS或是CCD，都可以提高有效像素。但是背照式CMOS的構造決定了感測器面積不變的情況下，可以將有效像素進一步提高，畫質也能夠保持得比較好。相比之下CCD盲目提高像素的話，畫質就會很差，而且隨著像素提高，晶片尺寸也在變大造成成本幾何倍數上升。
在類比攝影機以及標清網路攝影機中，CCD的使用最為廣泛，長期以來都在市場上佔有主導地位。CCD的特點是靈敏度高，但回應速度較低，不適用於高清監控攝影機採用的高解析度逐行掃描方式，因此進入高清監控時代以後，CMOS逐漸被人們所認識，高清監控攝影機普遍採用CMOS感光器件。
目前已經研發出的720P與1080P專用的背照式CMOS器件，其靈敏度性能已經與CCD接近。與表面照射型CMOS感測器相比，背照式CMOS在靈敏度(S/N)上具有很大優勢，顯著提高低光照條件下的拍攝效果，因此在低照度環境下拍攝，能夠大幅降低噪點。
雖然目前以CMOS技術為基礎的百萬像素攝影機產品，在低照度環境和信噪處理方面存在不足，但這並不會根本上影響它的應用前景。而且相關國際大企業正在加大力度解決這兩個問題，相信在不久的將來，CMOS的效果會越來越接近CCD的效果，並且CMOS設備的價格會低於CCD設備。
安防行業使用CMOS多於CCD已經成為不爭的事實(此情形中國最普遍, 但歐美日等很多市場仍以CCD為主要選擇)，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。
CCD與CMOS的未來市場前景
CCD在影像品質等方面均優於CMOS，CMOS的低成本、低功耗、以及高整合度等特點也比較明顯。不過，隨著CCD與CMOS感測器技術的進步，兩者的差異在逐漸減小，新一代的CCD感測器一直在功耗上作改進，而CMOS感測器則在改善解析度與靈敏度方面的不足。相信不斷改進的CCD與CMOS感測器將為我們帶來更加美好的數碼影像世界。
無論是CCD還是COMS，都有各自得優勢和缺點，存在即是需要，CCD與COMS的博弈或許是一個長期的過程，短時間內很難有所定奪，而兩者的較量必將為促進行業技術的進一步升級，從而促進行業的不斷發展。
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