Показатель светочувствительности является немаловажным критерием при выборе видеокамеры. Он зависит от типа встроенной матрицы. Выделяются два основных вида матрицы: ПЗС (CCD), который характеризуется обратной зарядовой связью, и КМОП (CMOS), представляющий собой комплементарную структуру металла, оксида и проводника.
Оба типа функционируют по единому принципу преобразования света в электрический заряд, после чего отправляют полученный электрический сигнал. ПЗС матрицы осуществляют передачу аналогового сигнала, для оцифровки которого потребуется дополнительный преобразователь, тогда как КМОП-датчик уже на выходе имеет цифровой сигнал.
Основные преимущества CMOS-матрицы:
- Низкая величина энергопотребления при статическом положении, которая является в 100 раз ниже, чем у ПЗС. Именно данная характеристика обеспечивает применение матрицы CMOS в устройствах видеонаблюдения и датчиках движения, которые в течение длительного времени находятся в ожидании;
- Высокая скорость записи, которая может составлять до 500 кадров в секунду;
- Возможность кадрированного считывания - расшифровка выбранных групп пикселей. Такая технология обеспечивает уменьшение размера и увеличение скорости считывания;
- Возможность преобразования, очистки и обработки полученного сигнала, не только захваченных матрицей, но и сторонних элементов;
- Наличие усилительных схем позволяет повышать уровень чувствительности при низкой освещенности, а также корректировать цветовую гамму и баланс белых тонов;
- Низкая себестоимость в сравнении с ПЗС-матрицей.
Видеообзор:
КМОП матрица: принцип работы
Принцип функционирования матрицы представлен тремя этапами: до начала записи выполняется сигнал сброса; в ходе съемки происходит накопление фотодиодов; при считывании предоставляется возможность выбора уровня напряжения на конденсаторе.
Как и любая другая технология, CMOS-матрица имеет не только преимущества, но и недостатки. Их можно отнести к образованию посторонних шумов, нагрева устройства, пониженного уровня заполнения пикселов и динамической чувствительности.
Подводя итоги, отметим, что видеокамеры с КМОП-матрицей все же являются более функциональными, так как процесс формирования изображения с высоким разрешением выполняется с более высокой скоростью, нежели у ПЗС-устройств.
Сравнительная таблица свойств и характеристик ПЗС и КМОП матриц
| Параметр | ПЗС-матрица | КМОП-матрица |
|---|---|---|
| Выходной сигнал пикселя | Электроны | Напряжение |
| Выходной сигнал устройства | Напряжение (аналоговый сигнал) | Биты (цифровой сигнал) |
| Коэффициент заполнения | Высокого уровня | Умеренного уровня |
| Несогласованность усилителей | Неприменимо | Умеренного уровня |
| Системный шум | Низкого уровня | От умеренного до высокого уровня |
| Сложность системы | Высокая | Низкая |
| Сложность датчика | Низкая | Высокая |
| Компоненты камеры | Печатная плата, микросхемы, объектив | Микросхема и объектив |
| Чувствительность | Умеренного уровня | Улучшенного уровня |
| Динамический диапазон | Высокий | Умеренный |
| Однородность | Высокая | От низкой до умеренной |
| Скорость | От умеренной до высокой | Наибольшая |
| Получение неполного изображения (Windowing) | Ограниченное | Неограниченное |
| Антиблюминг | От хорошего до отсутствующего | Хороший |
| Питание и управление | Сложное, высокие напряжения | Простое, низкое напряжение |