Разница между матрицами CCD и CMOS

Какая матрица лучше CMOS или CCD ?

Разница между матрицами CCD и CMOS

В последние годы CCD (charge-coupled device, ПЗС — прибор с обратной зарядной связью) и CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor, КМОП комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник) матрицы находятся в состоянии соперничества друг с другом, но до сих пор битва продолжается а победитель пока не определен.Постоянно проводятся тесты и различные эксперименты, в ходе которых становятся понятны сильние и слабые стороны этих технологий. В предыдущей статье Что такое матрица фотоаппарата? мы рассказали о обеих технологиях, но давайте в этом посте посмотрим на матриц, с научной стороны.

Преимущества и недостатки CMOS матриц

Основная причина, по которой фото-камеры начали выпускать с CMOS матрицами — это дешевая стоимость в производстве, низкое энергопотребление (почти в 100 раз) и высокое быстродействие.CMOS матрицы имеют возможность произвольного считывания ячеек а в CCD матрице считывание происходит со всех ячеек за один раз.Благодаря этому способу считывания, у КМОП матриц отсутствует так называемый эффект «смиринга» (от англ. smearing – размазывание), который есть у CCD матриц и проявляется в кадре как вертикальные «столбы света» от точечных ярких объектов, как от солнца, ярких лампочек.Не смотря на плюсы, у КМОП технологии есть и свои недостатки. Малый размер светочувствительного элемента по сравнению площади пикселя. Большая часть площади занимает электроника, встроенной в пиксель. А малая площадь светочувствительного элемента отражается на малой чувствительностьи, предусиление сигнала, приводит к увеличению шумов на картинке.Но технология совершенствуется, и с временем КМОП может успешно конкурировать с ПЗС.У этой технологии ещё и есть так называемый эффект «rolling shutter» (бегущий затвор). Связан этот эффект, с считыванием сигнала в CMOS матрицах,а здесь кадр считывается строка за строкой.Rolling shutter эффект наблюдается в основном при съёмках быстро движущихся объектов или когда с автомобиля снимаете улицу, то можно увидеть что вертикальные объекты кривые.Это происходит потому, что сначала считываются верхние строки матрицы, а в потом – нижние, но за это время, вы уже проедете заметное расстояние и в результате этого дерево на полученном видео будет уже не прямое, а наклонное.

Преимущества и недостатки CCD матриц

CCD сенсоры используются на протяжении многих лет, поэтому ПЗС-технология совершенствовался со временем и по прежнему имеют ряд преимуществ перед CMOS матрицами. CCD матицы имеют более совершенный электронный затвор, который очень важен для фиксации быстрых перемещений (движений). Также отличается низким уровнем шума, имеет хорошую чувствительность в ближнем ИК-диапазоне, при низкой освещенности снимает очень хорошо.У ПЗС сенсоров отсутствует вибрация и rolling shutter эффект, привычный для КМОП. Для примера посмотрите видео с сравнением ПЗС и КМОП сенсоров.Камеры с CCD сенсорами сегодня практически не производятся, но в скором будущем будет другая баталия — CMOS vs Foveon.На данный момент CMOS технология ни чем не уступает CCD, и с каждым днём развивается, и очень сложно отличить изображение одной матрицы от другого, хотя найдется много людей, которые будут упорно пиарить CMOS, и наоборот. источник

   Здравствуйте уважаемые читатели, сегодня я расскажу Вам о том, как стать фотографом, чтобы иметь возможность заниматься своим любым делом и получать за это довольно неплохие деньги.   Самое первое, что должен понять человек, в одно прекрасное утро решивший брать за свое «умение» фотографировать деньги – это то, что не достаточно приобрести в ближайшем магазине любительскую зеркальную фотокамеру со стандартным объективом и поместить объявление в местной газете о предоставлении фото-услуг. Те, кто поступают, таким образом, уже на 2-3 заказе приобретают славу отвратительного фотомастера и полностью лишаются будущего в этом бизнесе.   Прежде чем отправляться в фотомагазин определитесь для себя сможете ли вы позволить себе минимальный инструментарий в который обязана входить внешняя вспышка, хотя бы один светосильный объектив с переменным фокусным расстоянием (идеальным вариантом может стать комплект из двух стеклышек с фиксированным ф.р.) и постоянной диафрагмой f-2.8, небольшой отражатель света, и конечно же зеркальная фотокамера (в данном случае предпочтительнее полноформатные аппараты). Подсчитав бюджет у вас скорее всего получится сумма в 1500-3000 долларов, у тех, кто выбрал полноформатную зеркалку сумма автоматически увеличится примерно на 1000-1500 у.е.   Отвечая на вопрос как стать фотографом, нужно также сказать, что просто приобрести перечисленный выше комплект будет не достаточно. Вы должны уметь использовать его на все 100%. Для этого обязательно внимательно прочитайте инструкцию к купленной технике и посетите парочку мастер классов по работе с внешними осветительными приборами, подбору ракурса съемки и построения кадровой композиции. Без этих знаний вам ни за что не удастся создать качественные фотографии, которые придутся по нраву заказчикам и их знакомым и которые вы сможете включить в свое портфолио для привлечения новых клиентов.   Прежде чем давать объявление о платных услугах проведите 2-3 бесплатных фотосессии. Сфотографируйте несколько свадеб в тандеме с каким-нибудь знакомы представителем фотоискусства. Если таковых знакомых нет, дайте объявление о том, что вы ищите вакансию ассистента фотомастера. Только, поработав ассистентом у профессионального съемщика можно точно узнать, как стать фотографом, поскольку весь творческий процесс будет проходить на ваших глазах, и вы будете принимать непосредственное участие в создании очередного фото-шедевра.   Если вы уверенны в своих силах, а окружающие вас люди восхищаются сделанными фотокарточками, не стоит сразу браться за денежный заказ на фотосессию. Подтвердите свое умение достаточно простым способом – поучавствуйте в каком-нибудь фотоконкурсе, основанном на зрительском ании. Если вам удастся попасть хотя бы в первую десятку «победителей» то можете смело приступать к фото-практике, однако если за ваш снимок никто не проал, то стоит задуматься над тем, чтобы повысить свою квалификацию, прочитав несколько книг по фотографии (наиболее доступным языком изложены книги американского автора Ли Фроста, в которых вы найдете конкретные фото-примеры использования тех или иных фото-приемов), и приняв участие, в нескольких мастер классах. После проделанной работы снова примите участие в конкурсе и вам наверняка улыбнется удача и вы, скорее всего попадете в первую пятерку призеров. Это будет означать, что вы уже знаете, как стать фотографом и вам осталось воплотить свои знания в жизнь.   Начинающим фотолюбителям, которые имеют достаточный набор знаний можно дать одну рекомендацию – фотографируйте как можно больше и тогда ваш профессионализм многократно возрастет.

“,”author”:null,”date_published”:”2014-05-03T15:48:00.000Z”,”lead_image_url”:”https://lh4.googleusercontent.com/proxy/mgxYHqbjMlKCBw_9_1r3kCmiT0luLTJQC4od1KmdKCyVBjgji5TDGaSs7Z8jbSmniwQqDYWB8BentspWpiKaZuE5RCxuOv9duqS2oYeE2sjvm0fEnGaMrg=w1200-h630-p-k-no-nu”,”dek”:null,”next_page_url”:”http://very-useful-information.blogspot.com/p/13-2012.html”,”url”:”http://very-useful-information.blogspot.com/2014/05/cmos-ccd.html”,”domain”:”very-useful-information.blogspot.com”,”excerpt”:”В последние годы CCD ( charge-coupled device, ПЗС — прибор с обратной зарядной связью ) и CMOS (…”,”word_count”:938,”direction”:”ltr”,”total_pages”:2,”pages_rendered”:2}

Разбираемся в светочувствительных матрицах: CMOS и CCD

Разница между матрицами CCD и CMOS

Светочувствительная матрица – это «глаз» вашей видеокамеры безопасности. Она захватывает свет, попавший в объектив видеокамеры безопасности, и преобразовывает его в электронный сигнал.

Формат, или размер, матрицы определяет охват ваших камер безопасности. Самыми популярными форматами являются следующие: 2/3″, 1/2″ и 1/3″.

  • Матрица с диагональю 2/3″ позволяет вести видеонаблюдение на больших расстояниях в условиях очень низкой освещенности.
  • Матрица с диагональю 1/2″ – в большинстве случаев, представляет собой оптимальное решение с приемлемой светочувствительностью.
  • Матрица с диагональю 1/3″ обеспечивает хорошую производительность при низкой освещенности и высокой частоте кадров.

Самыми популярными типами матриц по применяемой технологии являются CMOS (КМОП-матрица) и CCD (ПЗС-матрица).

1. камеры наблюдения с КМОП-матрицей: за и против

КМОП (CMOS) означает комплементарный металл-оксид-полупроводник (Complementary Metal Oxide Semiconductor). В видеокамерах безопасности с матрицей CMOS используется технология прогрессивного сканирования.

Преимущества видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей

  • Высокое разрешение
  • Отличная цветопередача
  • Высокая кадровая частота
  • Низкое энергопотребление
  • Экономическая эффективность

Недостатки видеокамеры наблюдения с CMOS-матрицей

  • Высокий уровень шума
  • Умеренная светочувствительность

2. камеры наблюдения с ПЗС-матрицей: за и против

Аббревиатура ПЗС (CCD) означает прибор с зарядовой связью (Charge Coupled Device). камеры наблюдения с ПЗС-матрицами имеют отличный WDR (широкий динамический диапазон), поэтому часто используются в условиях низкой освещенности. Камеры безопасности с матрицами CCD, как правило, менее подвержены влиянию вибраций по сравнению с камерами безопасности с матрицами CMOS.

Сильные стороны видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей

  • Хорошая производительность в условиях низкой освещенности
  • Хорошая технология WDR
  • Меньшая восприимчивость к вибрационному эффекту
  • Низкий уровень шума
  • Высокая чувствительность
  • Высокое разрешение

Недостатки видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей

  • Высокое энергопотребление
  • Низкая кадровая частота
  • Дороговизна

Раунд 1: Кадровая частота и потребляемая мощность

Камера безопасности с CMOS-датчиком является однозначным победителем по частоте кадров. Камера безопасности с CMOS-датчиком может напрямую преобразовывать фотоэлектрический сигнал в цифровой сигнал. Частота кадров и скорость процесса преобразования сигнала CMOS-датчиком гораздо больше по сравнению с CCD-датчиком.

Аналого-цифровое преобразование происходит за пределами CCD-датчиков, поэтому формирование изображений и видео происходит дольше. Кроме того, видеокамеры безопасности с датчиками изображения CCD часто страдают от проблемы перегрева.

Камеры видеонаблюдения с CMOS-датчиками поддерживают гораздо более высокую кадровую частоту и потребляют меньше энергии, а также более экономичны по сравнению с камерами безопасности с CCD-датчиками. Обычно цена камеры видеонаблюдения с CMOS-матрицей более приятная, чем цена камеры безопасности с CCD-матрицей.

Поэтому победителем первого раунда становится видеокамера с CMOS-матрицей!

Раунд 2: Качество изображения

Как правило, камеры безопасности с CCD-матрицей создают изображения с более высоким разрешением. Тем не менее, развитие технологий может поставить качество изображений CMOS на один уровень с CCD. Например, видеокамеры безопасности с CMOS датчиками и оптическим зумом могут создавать даже более четкие изображения, чем видеокамеры с матрицами CCD.

Итак, второй раунд – ничья!

Раунд 3: Светочувствительность и шум

Традиционно, ПЗС-датчики менее подвержены искажениям изображения и имеют более высокую светочувствительность, поэтому создают гораздо меньше шума, чем камеры безопасности с датчиками CMOS. Однако, в настоящее время, в плане чувствительности, камеры видеонаблюдения с матрицами CMOS иногда даже превосходят CCD видеокамеры.

Трудно сказать, кто станет победителем в категориях светочувствительности и шума. Однако, исходя из текущего уровня развития технологии и производительности, видеокамеры с матрицей CCD становятся победителями в третьем раунде (возможно, это временная победа).

Основываясь на приведенной выше информации и подробном сравнении двух типов датчиков, можно обнаружить, что каждый тип датчика имеет свои плюсы и минусы.

В этой битве не может быть одного победителя. Все сводится к конкретному случаю:

1. Вы можете выбрать камеры безопасности с CCD-датчиками, если их использование будет происходить в условиях низкой освещенности.

Примечание: Некоторые камеры безопасности с CMOS-матрицами также могут обеспечить отличное наблюдение в темное время суток.

2. камеры наблюдения с CMOS-датчиками могут быть более компактными, поскольку размеры самих CMOS-датчиков могут быть очень маленькими. Поэтому можете выбрать их, если не хотите привлекать внимания к своей системе наблюдения.

3. Выбирайте видеокамеры безопасности с CMOS-матрицей, если ваше интернет-подключение недостаточно качественное. камеры наблюдения с CMOS-матрицей имеют меньше требований к ширине полосы пропускания, поэтому не будут перегружать вашу сеть.

Источник reolink.com. Перевод статьи выполнила администратор сайта Елена Пономаренко.

Сравнение CMOS и CCD в видеонаблюдении

Разница между матрицами CCD и CMOS

В современных камерах видеонаблюдения широко применяются два типа матриц – CMOS и CCD. В обоих случаях основу матриц формирует полупроводниковый материал, реагирующий на свет. Отличие между элементами видеокамер заключается в способе восприятия световой энергии и ее преобразования.

Именно механизмы преобразования являются определяющим фактором при выборе камер на основе типа матрицы. Данный показатель влияет на быстродействие видео, стоимость и уровень энергопотребления.

Особенности CMOS матриц

Цифровые светочувствительные сенсоры начали активно применяться в 90-х годах 20-го века. Особенностью CMOS матриц является то, что каждый пиксель, расположенный на их поверхности, обслуживается собственным усилителем.

То есть свет преобразуется в импульс непосредственно в момент фиксации. Такой принцип работы позволяет максимально четко запечатлеть мельчайшие подробности.

Основным преимуществом цифровых матриц является более высокая динамическая чувствительность.

Эталонные модели (без доработок) камер с матрицами данного типа отличались низкой цветочувствительностью и меньшим показателем полезного пространства светочувствительного сенсора.

Разрешение первых цифровых камер не превышало 352/288 px при чувствительности до 1 люкса.

В современных моделях данный показатель имеет на порядок большие значения и достигает нескольких десятков люксов при работе в режиме меньшего FPS и установке качественного объектива.

Отставание CMOS-матриц по чувствительности, являющееся основной причиной «снега» на цифровых записях, стало поводом для разработки новых способов обработки видеосигнала. Поздние сенсоры претерпели существенную модернизацию. Новшества коснулись как пиксельных усилителей, так и системы распределения светового потока.

Если в старых CMOS матрицах свет падал на фронтальную пластину, рассеиваясь по пути, то в новых моделях этот недостаток был устранен переносом светочувствительной пластины на тыльную сторону.

Также в новых моделях был устранен недостаток, проявлявшийся в виде «артефактов» при захвате динамического объекта в условиях недостаточной освещенности. Постоянные доработки и улучшение характеристик значительно повысили стоимость цифровых камер.

К преимуществам современных CMOS матриц можно отнести следующие особенности:

  • возможность записи в режиме высокого FPS – до 500 кадров/сек;
  • минимальные затраты энергии – до 100 меньше, чем CCD матрицы;
  • высокий технологический потенциал;
  • более доступная стоимость.

Недостатками CMOS являются:

  • низкий размер полезной площади (до 25% всей матрицы занято транзисторами);
  • большое количество цифровых помех, обусловленное наличием темповых токов;
  • низкий динамический диапазон.

Особенности CCD матриц

Главным преимуществом CCD видеокамер является сенсор с высокой светочувствительностью, в десятки раз превосходящий аналогичный показатель цифровых устройств. Принцип действия CCD матриц основан на накоплении пикселями заряда для последующей передачи его считывающему устройству, расположенному за пределами фотоэлемента.

Такой принцип позволяет исключить преломление света, что повышает цветопередачу и улучшает качество записи в целом. Опосредованное преобразование сигнала накладывает определенные ограничения на скорость записи и восприятие динамических объектов.

С момента своего появления (1969 год), аналоговые матрицы стали широко применяться в различных фото и видеоустройствах.

Основным недостатком эталонных моделей был большой размер, именно на решение этой проблемы были направлены основные усилия разработчиков.

Современные CCD матрицы не уступают цифровым по компактности, однако значительно превосходят их по качеству обработки сигнала. Более сложная технология выпуска определяет чувствительную ценовую разницу сравнительно с CMOS камерами видеонаблюдения.

Столь высоких показателей качества удалось добиться путем интеграции в структуру CCD матриц новых элементов, расширяющих спектральный охват (матрицы Ex-view с восприятием ИК-дипазона).

Также усовершенствованию подверглись микролинзы, которые являются частью пикселя.

В данном случае была увеличена площадь светочувствительного поля линзы и дополнительно откалиброваны светофильтры (матрицы стандарта Super HAD).

Основными достоинствами современных CCD матриц можно считать такие особенности как:

  • минимальное количество шумов;
  • 100% поверхности матрицы является функциональной;
  • потеря цвета при обработке сигнала менее 5%;
  • высокая динамическая чувствительность.

Недостатками же CCD матриц являются следующие характеристики:

  • более трудоемкий процесс производства и как следствие высокая стоимость;
  • большие энергетические затраты (до 5 Вт/ч);
  • меньший показатель максимального FPS (частота смены кадров в секунду).

Области применения камер с разными типами матриц

По очевидным причинам предпочтительные сферы применения камер видеонаблюдения с CMOS и CCD матрицами отличаются. Цифровые устройства показывают высокую эффективность при наблюдении за быстродвижущимися объектами, например на автострадах, городских автомобильных дорогах.

Кроме того устройства с CMOS матрицами не издают посторонних звуков при работе и имеют более компактные размеры. Это говорит об их преимуществе при устройстве системы видеонаблюдения внутри жилых комнат или помещениях, где требуется соблюдение режима тишины.

камеры с аналоговой матрицей обладают более высокой чувствительностью и предпочтительны для работы в местах скопления людей: на автостоянках, входных зонах. Также CСD камеры показывают лучшие результаты при плохой освещенности и менее чувствительны к температурным колебаниям.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.