КМОП (CMOS) матрица в камерах видеонаблюдения

13 ноября 2017

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.

CMOS и CCD матрицы

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 данной матрицы 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 пикселов. 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.

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

Написать комментарий