图像传感器渐成监控主流 CMOS更适合高清

2013-04-15 11:06:00 来源:中国安防展览网
技术/方案频道文章B

[摘要] 传感器作为摄像机的核心部件,决定着图像质量。被摄物体的图像经过镜头聚焦至传感器芯片上,传感器根据光的强弱进行处理,形成视频信号输出。CCD和CMOS是当前被普遍采用两种图像传感器,两者都利用感光二极管(photodiode)进行光电转换,将图像转换为数字数据,而其主要差异是数字数据传送的方式不同...

  如今传感器正逐渐成为安防监控主流技术,市场预计,CMOS图像传感器2016年市场或达108亿,将推动高清监控进一步深入。

  CMOS图像传感器2016年市场或达108亿

  10年以前拍照手机盛行,加上便携笔记本电脑和个人电脑监视器配置嵌入式数码相机,促使CMOS图像传感器销售获得巨大增长,2006年登顶,达45亿美元。但随后产品市场走向成熟,制造商激增,图像传感器特别是用于拍照手机的产品供过于求而陷入困境,增速不稳,起伏不定,直至2011年才重新走上增长的道路。当年即比2010年(45亿美元)大幅增长了29%而达58亿美元。

  到2016年以前,拍照手机尽管增速放缓,但仍是图像传感器的最大应用产品,届时将独占半壁江山,占全体市场的50%,其间增速最快的则是汽车用图像传感器,2016年销售值可达18亿美元,占全体市场的17%,独立数码相机和摄像机应用的CMOS传感器因其不断取代耦合器件图像传感器而特具增长潜力,相反,改进后的拍照手机的市场规模却将相应减少。

  5年前当传感器市场成长停滞时,若干制造商曾决定关门或出售他们的业务,但在新应用驱动新的增长后,竞争加剧,供应厂商又一次出现增多。现在世界最大的厂商依次是Omnivision,三星,Sony,ST,东芝,Aptina等,不管是自生产还是请人代工,大多已在应用300mm晶圆。

  图像传感器技术进步促视频监控高清化

  从上游供应商的角度来看,图像传感器技术的进步对制造商来说是个好兆头。比如说,CMOS元器件提供商正在提高传感器的灵敏度,而这一技术的提升能够使得三五百万像素的监控摄像机允许更高像素的分辨率和较低的成本要求。即使是索尼,CCD元器件领域的带头羊,也在不断推动其Exmor系列CMOS摄像机高清摄像机的生产。

  许多厂商认为CMOS将在未来两年完全取代CCD,尽管前者现在在百万像素摄像机领域占有40%的市场份额。大多数200万像素及以上摄像机都配备了成像的解决方案。1.3MP摄像机使用CCD作为感光器件是由于其在百万像素入门级的使用中比CMOS的成像质量更好,不过CMOS在此仍然占有成本优势。

  除了提高分辨率的水平外,制造商们也在不断提高图像编码压缩处理的效率,以使得监控图像能够更好的进行网络传输。现在,许多摄像机都支持将25fps720p视频流压缩成MPEG-4、H.264的格式通过4-6兆的带宽进行传输。一些人甚至宣称他们的720P摄像机仅需要2兆的带宽便可以进行传输。还有其他一些供应商则通过使用本地存储等措施以减少对带宽的消耗。

  该项技术的改进和更成熟的芯片组已经降低了企业的进入门槛。据估计,在未来的两三年内,主流生产厂商都将大规模入主百万像素摄像机的生产。

  CMOS更适合高清时代

  传感器作为摄像机的核心部件,决定着图像质量。被摄物体的图像经过镜头聚焦至传感器芯片上,传感器根据光的强弱进行处理,形成视频信号输出。CCD和CMOS是当前被普遍采用两种图像传感器,两者都利用感光二极管(photodiode)进行光电转换,将图像转换为数字数据,而其主要差异是数字数据传送的方式不同。以性能来区分,他们基本主要体现在灵敏度,噪点处理以及功耗等方面。在相同大小面积传感器的对比中,CCD的分辨率一般也要比CMOS高出不少。因此,我们在市面常见的低照度标清摄像机基本都以CCD技术作为自己的传感设备。标清时代,CCD无疑比CMOS更受青睐。

  CCD制造工艺复杂,只掌握在少数厂家手中,导致其制造成本居高不下,CCD尺寸每增大一点,成本就呈几何数增长,因此如果监控要走高清化,CCD显然发展前景有限。而CMOS最大特点在于其成本低、功耗低。在获得相同像素数的情况下,价格更低,具有很高性价比可以不断朝更高像素、更高分辨率发展,而高清监控对成本是非常敏感的,也因此市面上大部分高清摄像机都采用CMOS。

  要做到高清,还需要在宽动态、自动白平衡、图像的锐利度、以及数字降噪、色彩调整、光线补偿等多方面技术协作。只有在这些综合性能都能够得到很好体现,并且彼此能够相互协调情况下,才可以说是高清的真正实现。CMOS与其他图像处理技术的结合要远远超过CCD,动态范围更高,响应速度也更快,更适合高清监控的大数据量特点。此外,随着技术的发展,CMOS的灵敏度也得到极大改善,在效果上,如今一些CMOS传感器与CCD已经不相上下。

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[责任编辑:郭小青]

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