Cili lloj matrice është më i mirë se ccd cmos. Matricat CMOS dhe CCD

1. Hyrje në Sensorët e Imazhit

Kur një imazh kapet nga një lente videokamere, drita kalon nëpër lentet dhe godet sensorin e imazhit. Sensori i imazhit, ose sensori, përbëhet nga shumë elementë, të quajtur edhe pikselë, që regjistrojnë sasinë e dritës që i godet. Piksele konvertojnë sasinë e dritës që rezulton në numrin përkatës të elektroneve. Sa më shumë dritë që godet një piksel, aq më shumë elektrone do të gjenerojë. Elektronet shndërrohen në tension dhe më pas shndërrohen në numra sipas vlerave të ADC (Konvertuesi Analog në Dixhital, Konvertuesi A/D). Sinjali i përbërë nga numra të tillë përpunohet nga qarqet elektronike brenda kamerës video.

Aktualisht, ekzistojnë dy teknologji kryesore që mund të përdoren për të krijuar një sensor imazhi në një aparat fotografik, këto janë CCD (Pajisja e bashkuar me karikim) dhe CMOS (Gjysmëpërçuesi Komplimentar Metal-Oksid). Karakteristikat, avantazhet dhe disavantazhet e tyre do të diskutohen në këtë artikull. Figura më poshtë tregon sensorët e imazhit CCD (lart) dhe CMOS (poshtë).

Filtrimi i ngjyrave. Siç u përshkrua më lart, sensorët e imazhit regjistrojnë sasinë e dritës që bie mbi to, nga drita në errësirë, por pa informacion për ngjyrat. Meqenëse sensorët e imazhit CMOS dhe CCD janë "të verbër ndaj ngjyrave", një filtër vendoset përpara çdo sensori për të caktuar një ton ngjyrash për çdo piksel në sensor. Dy metodat kryesore të regjistrimit të ngjyrave janë RGB (Red-Greed-Blue) dhe CMYG (Cyan-Magenta-Yellow-Green). E kuqja, jeshile dhe blu janë ngjyrat kryesore, kombinime të ndryshme të të cilave mund të përbëjnë shumicën e ngjyrave të perceptuara nga syri i njeriut.

Filtri Bayer (ose grupi Bayer), i përbërë nga rreshta të alternuar filtrash kuq-jeshile dhe blu-jeshile, është filtri më i zakonshëm me ngjyra RGB (shih Fig. 2). Filtri Bayer përmban dyfishin e numrit të "qelizave" jeshile sepse Syri i njeriut është më i ndjeshëm ndaj jeshiles sesa ndaj të kuqes ose blusë. Kjo do të thotë gjithashtu se me këtë raport ngjyrash në filtër, syri i njeriut do të shohë më shumë detaje sesa nëse tre ngjyra do të përdoreshin në përmasa të barabarta në filtër.

Një mënyrë tjetër për të filtruar (ose regjistruar) ngjyrën është përdorimi i ngjyrave plotësuese cian, magenta dhe të verdhë. Filtri plotësues i ngjyrave zakonisht kombinohet me një filtër me ngjyrë të gjelbër në formën e një grupi me ngjyra CMYG, siç tregohet në Figurën 2 (djathtas). Një filtër me ngjyra CMYG zakonisht ofron një sinjal më të lartë pixel sepse... ka një gjerësi spektrale më të gjerë. Sidoqoftë, sinjali duhet të konvertohet në RGB për t'u përdorur në imazhin përfundimtar, i cili kërkon përpunim shtesë dhe fut zhurmë. Pasoja e kësaj është një rënie në raportin sinjal-zhurmë, kjo është arsyeja pse sistemet CMYG priren të jenë më pak të mira në paraqitjen e ngjyrave.

Filtri i ngjyrave CMYG përdoret zakonisht në sensorët e imazhit të skanimit të ndërthurur, ndërsa sistemet RGB përdoren kryesisht në sensorët e imazhit të skanimit progresiv.

2. Teknologjia CCD

Në një sensor CCD, drita (ngarkesa) e incidentit në një piksel sensor transmetohet nga çipi përmes një nyje të vetme dalëse, ose përmes vetëm disa nyjeve dalëse. Ngarkesat konvertohen në një nivel tensioni, grumbullohen dhe dërgohen si një sinjal analog. Ky sinjal më pas përmblidhet dhe shndërrohet në numra nga një konvertues analog në dixhital, jashtë sensorit (shih Figurën 3).

Teknologjia CCD u shpik posaçërisht për përdorim në kamerat video, dhe sensorët CCD kanë qenë në përdorim për 30 vjet. Tradicionalisht, sensorët CCD kanë një numër avantazhesh ndaj sensorëve CMOS, përkatësisht ndjeshmëri më të mirë ndaj dritës dhe zhurmë të ulët. NË Kohët e fundit megjithatë, dallimet mezi janë të dukshme.

Disavantazhet e sensorëve CCD janë se janë komponentë analogë, gjë që kërkon më shumë elektronikë "pranë" sensorit, janë më të shtrenjtë për t'u prodhuar dhe mund të konsumojnë deri në 100 herë më shumë energji sesa sensorët CMOS. Rritja e konsumit të energjisë mund të çojë gjithashtu në temperatura më të larta në vetë kamerën, gjë që jo vetëm ndikon negativisht në cilësinë e imazhit dhe rrit koston e produktit përfundimtar, por edhe ndikimin mjedisor.

Sensorët CCD kërkojnë gjithashtu shpejtësi më të larta të transmetimit të të dhënave, sepse... të gjitha të dhënat kalojnë përmes vetëm një ose disa amplifikatorëve dalës. Krahasoni figurat 4 dhe 6 që tregojnë bordet me një sensor CCD dhe një sensor CMOS, respektivisht.

3.Teknologjia CMOS

Në një fazë të hershme, çipat konvencionalë CMOS u përdorën për shfaqje, por cilësia e figurës ishte e dobët për shkak të ndjeshmërisë së ulët ndaj dritës së elementeve CMOS. Sensorët modernë CMOS prodhohen duke përdorur teknologji më të specializuar, e cila ka çuar në rritje të shpejtë të cilësisë së imazhit dhe ndjeshmërisë ndaj dritës vitet e fundit.

Çipat CMOS kanë një sërë përparësish. Ndryshe nga sensorët CCD, sensorët CMOS përmbajnë përforcues dhe konvertues analog në dixhital, gjë që ul ndjeshëm koston e produktit përfundimtar, sepse ai tashmë përmban të gjitha elementet e nevojshme për të marrë imazhin. Çdo piksel CMOS përmban konvertues elektronikë. Krahasuar me sensorët CCD, sensorët CMOS kanë funksionalitet më të madh dhe aftësi më të mëdha integruese. Përfitime të tjera përfshijnë kohë më të shpejtë të leximit, konsum më të ulët të energjisë, imunitet më të lartë ndaj zhurmës dhe madhësi më të vogël të sistemit.

Megjithatë, pasja e qarkut elektronik brenda çipit paraqet rrezikun e zhurmës më të strukturuar, si p.sh. vija. Kalibrimi i prodhimit të sensorëve CMOS është gjithashtu më kompleks sesa me sensorët CCD. Për fat të mirë, teknologjia moderne lejon prodhimin e sensorëve CMOS vetë-kalibrues.

Në sensorët CMOS, është e mundur të lexoni një imazh nga pikselë individualë, gjë që ju lejon të "dritare" imazhin, d.m.th. lexoni leximet jo të të gjithë sensorit, por vetëm të një zone të caktuar të tij. Kështu, është e mundur të merret një shkallë më e lartë e kuadrove nga pjesa e sensorit për përpunimin e mëvonshëm dixhital PTZ (anglisht pan/anim/zoom, panorama/anim/zoom). Përveç kësaj, kjo bën të mundur transmetimin e transmetimeve të shumta video nga një sensor i vetëm CMOS, duke simuluar shumë "kamera virtuale"

4. Kamera HDTV dhe megapiksel

Sensorët megapikselë dhe televizori me definicion të lartë lejojnë kamerat IP dixhitale të ofrojnë rezolucion më të lartë të imazhit se kamerat analoge CCTV, d.m.th. ato ofrojnë aftësi më të madhe për të dalluar detajet dhe për të identifikuar njerëzit dhe objektet - një faktor kyç në vëzhgimin me video. Një kamerë IP megapikselë ka të paktën dy herë rezolucionin e një kamere CCTV analoge. Sensorët megapikselë janë kyç në televizionet me definicion të lartë, kamerat me megapikselë dhe me shumë megapikselë. Dhe mund të përdoret për të ofruar detaje jashtëzakonisht të larta të imazhit dhe video me shumë transmetime.

Sensorët CMOS megapikselë janë më të përdorur dhe shumë më të lirë se sensorët CCD megapikselë, megjithëse ka edhe sensorë CMOS mjaft të shtrenjtë.

Është e vështirë të prodhosh një sensor CCD të shpejtë megapiksel, që sigurisht është një disavantazh, dhe për këtë arsye është e vështirë të prodhosh një kamerë me shumë megapiksel duke përdorur teknologjinë CCD.

Shumica e sensorëve në kamerat me megapiksel janë përgjithësisht të ngjashëm në madhësinë e imazhit me sensorët VGA, me një rezolucion prej 640x480 piksele. Megjithatë, një sensor megapiksel përmban më shumë piksel se një sensor VGA, kështu që madhësia e çdo piksel në një sensor megapiksel është më e vogël se madhësia e një piksel në një sensor VGA. Pasoja e kësaj është se çdo piksel në një sensor megapiksel është më pak i ndjeshëm ndaj dritës.

Në një mënyrë apo tjetër, përparimi nuk qëndron ende. Sensorët megapikselë po zhvillohen me shpejtësi dhe ndjeshmëria e tyre ndaj dritës po rritet vazhdimisht.

5. Dallimet kryesore

Sensorët CMOS përmbajnë përforcues, konvertues A/D dhe shpesh çipa të përpunimit shtesë, ndërsa në një kamerë CCD, shumica e përpunimit të sinjalit bëhet jashtë sensorit. Sensorët CMOS konsumojnë më pak energji se sensorët CCD, që do të thotë se kamera mund të mbahet në një temperaturë më të ulët brenda. Temperatura e rritur e sensorëve CCD mund të rrisë interferencën. Nga ana tjetër, sensorët CMOS mund të vuajnë nga zhurma e strukturuar (bandimi, etj.).

Sensorët CMOS mbështesin dritaret e imazhit dhe video me shumë transmetime, gjë që nuk është e mundur me sensorët CCD. Sensorët CCD zakonisht kanë një konvertues A/D, ndërsa në sensorët CMOS çdo piksel ka një. Leximi më i shpejtë në sensorët CMOS i lejon ata të përdoren në prodhimin e kamerave me shumë megapiksel.

Përparimet moderne teknologjike po fshijnë ndryshimin në ndjeshmërinë ndaj dritës midis sensorëve CCD dhe CMOS.

6. Përfundim

Sensorët CCD dhe CMOS kanë avantazhe dhe disavantazhe të ndryshme, por teknologjia po përparon me shpejtësi dhe situata po ndryshon vazhdimisht. Çështja nëse duhet zgjedhur një aparat fotografik me një sensor CCD ose një sensor CMOS bëhet i parëndësishëm. Kjo zgjedhje varet vetëm nga kërkesat e klientit për cilësinë e imazhit të sistemit të mbikëqyrjes video.

Sensorët CCD dhe CMOS kanë qenë në konkurrencë të vazhdueshme gjatë viteve të fundit. Në këtë artikull ne do të përpiqemi të shqyrtojmë avantazhet dhe disavantazhet e këtyre teknologjive. Një matricë CCD (shkurtuar nga "pajisja e bashkuar me ngarkesë") ose matricë CCD (shkurtuar nga CCD anglisht, "Pajisja e çiftuar me ngarkesë") është një qark i integruar analog i specializuar i përbërë nga fotodioda fotosensitive, të bëra në silikon, duke përdorur teknologjinë CCD - ngarkim - pajisje të bashkuara. Në një sensor CCD, drita (ngarkesa) e incidentit në një piksel sensor transmetohet nga çipi përmes një nyje të vetme dalëse, ose përmes vetëm disa nyjeve dalëse. Ngarkesat konvertohen në një nivel tensioni, grumbullohen dhe dërgohen si një sinjal analog. Ky sinjal më pas përmblidhet dhe shndërrohet në numra nga një konvertues analog në dixhital, jashtë sensorit. CMOS (logjika plotësuese në transistorët metal-oksid-gjysmëpërçues; CMOS; gjysmëpërçues me simetri plotësuese/oksid metali) është një teknologji për ndërtimin e qarqeve elektronike. Në një fazë të hershme, çipat konvencionalë CMOS u përdorën për shfaqje, por cilësia e figurës ishte e dobët për shkak të ndjeshmërisë së ulët ndaj dritës së elementeve CMOS. Sensorët modernë CMOS prodhohen duke përdorur teknologji më të specializuar, e cila ka çuar në rritje të shpejtë të cilësisë së imazhit dhe ndjeshmërisë ndaj dritës vitet e fundit. Çipat CMOS kanë një sërë përparësish. Ndryshe nga sensorët CCD, sensorët CMOS përmbajnë përforcues dhe konvertues analog në dixhital, gjë që ul ndjeshëm koston e produktit përfundimtar, sepse ai tashmë përmban të gjitha elementet e nevojshme për të marrë imazhin. Çdo piksel CMOS përmban konvertues elektronikë. Sensorët CMOS kanë funksionalitet më të madh dhe aftësi më të mëdha integruese. Një nga problemet kryesore me përdorimin e sensorëve CMOS në kamerat video ishte cilësia e imazhit. Matricat CCD ofrohen dhe tani ofrojnë nivele më të ulëta zhurme. Si rezultat, çipat CMOS performuan jashtëzakonisht dobët në dritë të ulët në krahasim me çipat CCD. Dhe meqenëse drita e ulët është një nga vështirësitë kryesore në regjistrimin e videos, kjo ka qenë një pengesë kryesore për përdorimin e sensorëve CMOS. Megjithatë, përvoja e prodhimit e akumuluar gjatë viteve të zhvillimit të CMOS ka bërë të mundur që me çdo gjeneratë të re të këtyre sensorëve të reduktohet ndjeshëm zhurma fikse dhe e rastësishme që ndikon në cilësinë e figurës. Një tjetër pikë e dobët e CMOS është shtrembërimi që shfaqet kur kapni një imazh dinamik për shkak të ndjeshmërisë së dobët të sensorit. Imazhet e makinave mund të përmbajnë elementë shumë të shndritshëm si fenerët, dielli, si dhe zona shumë të errëta si targat. Për këtë arsye, kërkohet një gamë e gjerë dinamike për të përpunuar skena me dallime të mëdha kontrasti. Sensori CCD ka një gamë të mirë dinamike, por qasja e CMOS në pikselë individualë i jep shumë më tepër hapësirë ​​për të arritur një gamë më të mirë dinamike. Gjithashtu, kur përdorni matricat CCD, pikat e ndritshme në skenë mund të krijojnë linja vertikale në foto dhe të ndërhyjnë në njohjen e targave për shkak të zbehjes dhe turbullimit. Përkundër faktit se matricat CCD kanë një karakteristikë më të lartë të ndjeshmërisë, faktori kryesor që kufizon përdorimin e tyre është shpejtësia e ulët e leximit të ngarkesës dhe, si pasojë, pamundësia për të siguruar shpejtësi të lartë të formimit të imazhit. Sa më e lartë të jetë rezolucioni i matricës, aq më e ulët është shpejtësia e formimit të imazhit. Nga ana tjetër, teknologjia CMOS, e cila kombinon një element fotosensiv dhe një çip përpunues, lejon shpejtësi të lartë të formimit të kornizës edhe për sensorët 3 MP. Megjithatë, përdorimi i sensorëve CMOS megapikselë për kamerat IP në sistemet e mbikëqyrjes video kërkon kompresim efektiv të rrjedhës së të dhënave. Algoritmet më të zakonshme të kompresimit në IP CCTV aktualisht janë M-JPEG, MPEG4 dhe H.264. E para shpesh zbatohet drejtpërdrejt në sensorin CMOS nga vetë prodhuesi i matricës. Algoritmet MPEG4 dhe H.264 janë më efikas, por kërkojnë një procesor të fuqishëm. Për të gjeneruar një transmetim në kohë reale me një rezolucion prej më shumë se 2 megapikselë, kamerat IP CMOS përdorin bashkëprocesorë që ofrojnë llogaritje shtesë. Aktualisht, kamerat IP të bazuara në sensorë CMOS po bëhen gjithnjë e më të njohura, kryesisht për shkak të mbështetjes së teknologjisë nga drejtuesit e mbikëqyrjes video IP. Sidoqoftë, kostoja e tyre është më e lartë se kamerat e ngjashme CCD. Kjo përkundër faktit se teknologjia CMOS, e cila kombinon pjesët analoge dhe dixhitale të pajisjes, lejon krijimin e kamerave më të lira. Situata është që sot kostoja e një kamere IP përcaktohet nga aftësitë dhe karakteristikat e saj. Ajo që është e rëndësishme nuk është lloji i matricës, por softueri i implementuar nga procesori i kamerës.

Avantazhet e matricave CCD: Niveli i ulët i zhurmës, faktori i lartë i mbushjes së pikselit (rreth 100%), efikasiteti i lartë (raporti i numrit të fotoneve të regjistruara me numrin e tyre total që ndodh në zonën fotosensitive të matricës, për CCD - 95% ), diapazoni i lartë dinamik (ndjeshmëria), ndjeshmëria e mirë në rangun IR.

Disavantazhet e matricave CCD: Parimi kompleks i leximit të sinjalit, dhe rrjedhimisht teknologjia, niveli i lartë i konsumit të energjisë (deri në 2-5W), më i shtrenjtë për t'u prodhuar.

Avantazhet e matricave CMOS: Performanca e lartë (deri në 500 korniza/s), konsumi i ulët i energjisë (pothuajse 100 herë në krahasim me CCD), më i lirë dhe më i lehtë për t'u prodhuar, teknologji premtuese (në të njëjtin çip, në parim, nuk kushton asgjë për t'u zbatuar të gjitha qarqet e nevojshme shtesë: konvertuesit analog-dixhital, procesori, memoria, duke marrë kështu një aparat fotografik dixhital të plotë në një çip të vetëm).

Disavantazhet e matricave CMOS: Faktori i ulët i mbushjes së pikselit, i cili redukton ndjeshmërinë (sipërfaqja efektive e pikselit ~75%, pjesa tjetër merret nga transistorët), niveli i lartë i zhurmës (kjo shkaktohet nga të ashtuquajturat rryma tempo - edhe në mungesë të ndriçimi, një rrymë mjaft domethënëse rrjedh nëpër fotodiodë) për të luftuar të cilat Gama e ulët dinamike e bën teknologjinë më komplekse dhe më të shtrenjtë.

Si çdo teknologji, teknologjitë CMOS dhe CCD kanë avantazhe dhe disavantazhe, të cilat ne u përpoqëm t'i shqyrtojmë në këtë artikull. Kur zgjidhni kamerat, është e nevojshme të merren parasysh të gjitha të mirat dhe të këqijat e këtyre teknologjive, duke i kushtuar vëmendje parametrave të tillë si ndjeshmëria ndaj dritës, diapazoni i gjerë dinamik, konsumi i energjisë, niveli i zhurmës dhe kostoja e kamerës.

Në këtë kohë, u bë e qartë se CCD ofron performancë më të mirë kur shkrep objekte dinamike dhe të vogla, kështu që u propozua të përdorej për të ndërtuar sisteme që kërkojnë cilësi të lartë imazhi: kamera dixhitale fotografike dhe video, pajisje mjekësore, etj. CMOS-it iu caktua një kamare për pajisjet për të cilat kostoja përfundimtare është kritike - kamera të lira, pajisje shtëpiake dhe zyre dhe lodra.

Përvoja e prodhimit e grumbulluar gjatë viteve të zhvillimit të CMOS ka bërë të mundur që me çdo gjeneratë të re të këtyre sensorëve të reduktohet ndjeshëm zhurma fikse dhe e rastësishme që ndikon në cilësinë e figurës. Një pikë tjetër e dobët e CMOS është shtrembërimi që shfaqet kur kapni një imazh dinamik për shkak të ndjeshmërisë së dobët të sensorit. Në pajisjet moderne ato mund të shmangen, dhe kapja e imazhit pa asnjë objekt është e mundur me një shpejtësi prej 15-30 korniza/s, dhe sensorët CMOS 0.3 megapikselë në fakt janë eliminuar nga ky problem.

Sidoqoftë, fitimi i konkurrencës së teknologjisë ka shumë të ngjarë të qëndron në zvogëlimin e zonës së pikselit. Për të qenë i suksesshëm në tregun 1 megapiksel me një diagonale 1/4 inç, zona e pikselit duhet të jetë jo më shumë se 3 mikron2. Përkundër të gjitha përpjekjeve të prodhuesve CMOS, ata ende nuk mund të plotësojnë kërkesa të tilla, prandaj, sipas ekspertëve, të paktën në të ardhmen e afërt, CCD do të mbizotërojë këtë vend.

Shumë prodhues të mëdhenj të komponentëve prodhojnë sensorë CMOS dhe matrica CCD. Për shembull, Sharp, furnizuesi më i madh në botë i moduleve të kapjes së imazhit (si CCD ashtu edhe CMOS), e konsideron vitin 2003 si epokën kur teknologjia CCD lulëzoi vërtet.

Përparësitë e matricave CCD përfshijnë:

1. Niveli i ulët i zhurmës.

2. Faktori i lartë i mbushjes së pikselit (rreth 100%).

3. Efikasitet i lartë (raporti i numrit të fotoneve të regjistruara me numrin total të tyre që ndodh në zonën fotosensitive të matricës, për CCD - 95%).

4. Gama e lartë dinamike (ndjeshmëri).

Disavantazhet e matricave CCD përfshijnë:

1. Parimi kompleks i leximit të sinjalit, dhe për këtë arsye teknologjia.

2. Niveli i lartë i konsumit të energjisë (deri në 2-5W).

3. Më e shtrenjtë për t'u prodhuar.

Përparësitë e matricave CMOS:

1. Performancë e lartë (deri në 500 korniza/s).

2. Konsumi i ulët i energjisë (pothuajse 100 herë në krahasim me CCD).

3. Më e lirë dhe më e lehtë për t'u prodhuar.

4. Perspektivat e teknologjisë (në të njëjtin çip, në parim, nuk kushton asgjë për të zbatuar të gjitha qarqet e nevojshme shtesë: konvertuesit analog në dixhital, procesor, memorie, duke marrë kështu një aparat fotografik dixhital të plotë në një çip të vetëm. Nga Në mënyrë, krijimi i një pajisjeje të tillë ka vazhduar që nga viti 2002, trajtohen bashkërisht nga Samsung Electronics dhe Mitsubishi Electric).

Disavantazhet e matricave CMOS përfshijnë

1. Faktori i ulët i mbushjes së pikselit, i cili redukton ndjeshmërinë (sipërfaqja efektive e pikselit ~75%, pjesa tjetër është e zënë nga transistorët).

2. Niveli i lartë i zhurmës (shkaktohet nga të ashtuquajturat rryma tempo - edhe në mungesë të ndriçimit, një rrymë mjaft domethënëse rrjedh nëpër fotodiodë), lufta kundër së cilës komplikon dhe rrit koston e teknologjisë.

3. Gama e ulët dinamike.

Informacione të përgjithshme rreth kamerave me matricë SONY

Sony Corporation ishte e para që aplikoi parimin e dixhitalizimit të një sinjali të matricës CCD në një kamerë CCTV (kamerë video) me përpunimin e tij të mëvonshëm dixhital duke përdorur një procesor - DSP (Digital Signal Processor - Procesor dixhital i përpunimit të sinjalit). Kjo ndodhi në 1997 me lëshimin e DSP-së së parë të serisë SS. Falë cilësisë dhe besueshmërisë së lartë, kamerat e bazuara në të kanë fituar popullaritet në të gjithë botën dhe parimi i ri i përpunimit të imazheve me ngjyra është bërë një standard për ndërtimin e kamerave të mbikëqyrjes video gjatë shumë viteve. Zemra e kamerave të tilla të vëzhgimit është një matricë CCD me format 760H me një numër pikselësh efektivë prej 752x582 përkatësisht horizontalisht dhe vertikalisht. Ky format matricë është përdorur prej kohësh në kamerat me rezolucion të lartë, duke përfshirë kamerat me rezolucion 480 TVL, 500 TVL, 520 TVL dhe 540 TVL. Si arrihet një rezolucion më i lartë horizontal prej 600 TVL në një matricë klasike? Përgjigja është e thjeshtë - si të gjitha rritjet e mëparshme të rezolucionit, nga 480 TVL në 540 TVL, ato u kryen përmes përdorimit të një procesori më efikas të sinjalit video - ISP (Image Signal Processor). Kamerat me rezolucion 600 TVL përdorin një procesor video të gjeneratës së katërt, i karakterizuar nga një kapacitet i rritur dixhitalizimi i sinjalit video të kapur nga një matricë CCD me ngjyra, një përgjigje e zgjeruar e frekuencës së shtigjeve të përpunimit të videos dhe aftësia për të gjeneruar CSVB ose S-Video Sinjalet e daljes duke përdorur konvertuesit dixhital në analog (DAC) të integruar në procesor. Ashtu si të gjithë procesorët e mëparshëm, ISP-ja e re kryen përpunimin e imazhit në kodin dixhital dhe zbaton një numër funksionesh që tashmë janë tradicionale për kamerat CCTV, përkatësisht:

• DN (ditë-natë) - "ditë-natë"- formimi i një imazhi bardh e zi në dritë të ulët me aftësinë për të rregulluar pragjet dhe vonesat e tranzicionit midis modaliteteve bardh e zi dhe me ngjyra
• AE (Automatic Exposure) - grila elektronike ju lejon të ruani ndriçimin konstant të imazhit pavarësisht nga shkëlqimi i skenës së vëzhguar
• AGC (Kontrolli automatik i fitimit) - kontrolli automatik i fitimit në modalitetin e natës siguron formimin e një fotografie të ndritshme dhe të dallueshme në kushte me dritë të ulët dhe punë gjatë natës
• BLC (Kompensimi i dritës së prapme) - kompensimi i dritës së prapme me aftësinë për të konfiguruar deri në 4 zona, duke vendosur nivelin e ndriçimit në secilën prej tyre në lidhje me nivelin e përgjithshëm të ndriçimit të imazhit (për kamerat me OSD), i cili lejon, për shembull, të kompensojë shkëlqimi i tepërt i dritareve në sfondin e përgjithshëm të dhomës duke rregulluar kontrastin dhe qartësinë e imazhit

Një gamë e gjerë e parametrave të përpunimit të videos ju lejon të konfiguroni kamerën dhe të merrni imazhin e përsosur në çdo kusht funksionimi: në dhoma të errëta dhe të ndritshme, jashtë dhe brenda, kur punoni me dritë prapa dhe në skena me një gamë të gjerë ndriçimi, si dhe në errësirë ​​të plotë kur përdorni ndriçimin infra të kuqe (IR).

Sot, SONY Corporation prodhon gamën e mëposhtme të matricave CCD për kamerat e sigurisë analoge me ngjyra të dizajnuara për të funksionuar në standardin PAL.

CCD me ngjyra SONY:

Matrica është elementi kryesor strukturor i kamerës dhe një nga parametrat kryesorë që merret parasysh nga përdoruesi kur zgjedh një aparat fotografik. Matricat e kamerave dixhitale moderne mund të klasifikohen sipas disa shenjave, por kryesore dhe më e zakonshme është ende ndarja e matricave sipas Metoda e leximit të ngarkesave, në: matricat CCD lloji dhe CMOS matricat. Në këtë artikull do të shqyrtojmë parimet e funksionimit, si dhe avantazhet dhe disavantazhet e këtyre dy llojeve të matricave, pasi ato janë ato që përdoren gjerësisht në pajisjet moderne fotografike dhe video.

matrica CCD

Matricë CCD quajtur edhe matrica CCD(Ngarkimi i pajisjeve të çiftuara). CCD matrica është një pllakë drejtkëndore e elementeve fotosensitive (fotodioda) e vendosur në një kristal silikoni gjysmëpërçues. Parimi i funksionimit të tij bazohet në lëvizjen rresht pas rreshti të ngarkesave që janë grumbulluar në vrimat e formuara nga fotonet në atomet e silikonit. Kjo do të thotë, kur përplaset me një fotodiodë, një foton i dritës absorbohet dhe një elektron lëshohet (ndodh një efekt i brendshëm fotoelektrik). Si rezultat, formohet një ngarkesë që duhet të ruhet disi për përpunim të mëtejshëm. Për këtë qëllim, në nënshtresën e silikonit të matricës është ndërtuar një gjysmëpërçues, mbi të cilin ndodhet një elektrodë transparente e bërë nga silikoni polikristalor. Dhe si rezultat i aplikimit të një potenciali elektrik në këtë elektrodë, në zonën e varfërimit nën gjysmëpërçues formohet një i ashtuquajtur pus potencial, në të cilin ruhet ngarkesa e marrë nga fotonet. Kur lexoni ngarkesën elektrike nga matrica, ngarkesat (të ruajtura në puse potenciale) transferohen përgjatë elektrodave të transferimit në skajin e matricës (regjistri i zhvendosjes serike) dhe drejt amplifikatorit, i cili amplifikon sinjalin dhe e transmeton atë në një analog në- konverteri dixhital (ADC), nga ku sinjali i konvertuar dërgohet në një procesor që përpunon sinjalin dhe ruan imazhin që rezulton në një kartë memorie .

Fotodioda poliilikonike përdoren për të bërë matrica CCD. Matrica të tilla kanë përmasa të vogla dhe ju lejojnë të merrni fotografi mjaft të cilësisë së lartë kur shkrepni në ndriçim normal.

Përparësitë e CCD-ve:

1. Dizajni i matricës siguron një densitet të lartë të vendosjes së fotocelave (pikselave) në substrat;
2. Efikasitet i lartë (raporti i fotoneve të regjistruara me numrin e tyre total është rreth 95%);
3. Ndjeshmëri e lartë;
4. Përkthim i mirë i ngjyrave (me ndriçim të mjaftueshëm).

Disavantazhet e CCD-ve:

1. Niveli i lartë i zhurmës në ISO të lartë (në ISO të ulët, niveli i zhurmës është i moderuar);
2. Shpejtësia e ulët e funksionimit në krahasim me matricat CMOS;
3. Konsumi i lartë i energjisë;
4. Teknologji më komplekse e leximit të sinjalit, pasi kërkohen shumë çipa kontrolli;
5. Prodhimi është më i shtrenjtë se matricat CMOS.

Matrica CMOS

Matricë CMOS, ose Matrica CMOS(Gjysmëpërçuesit plotësues të oksidit të metalit) përdor sensorë të pikës aktive. Ndryshe nga CCD, sensorët CMOS përmbajnë një tranzistor të veçantë në çdo element të ndjeshëm ndaj dritës (piksel), si rezultat i të cilit konvertimi i ngarkesës kryhet drejtpërdrejt në piksel. Ngarkesa që rezulton mund të lexohet nga çdo piksel individualisht, duke eliminuar nevojën për transferim të ngarkesës (siç ndodh me CCD-të). Piksele të sensorit CMOS janë të integruara drejtpërdrejt me konvertuesin analog në dixhital apo edhe me procesorin. Si rezultat i përdorimit të një teknologjie të tillë racionale, kursimet e energjisë ndodhin për shkak të një reduktimi të zinxhirëve të veprimeve në krahasim me matricat CCD, si dhe një ulje të kostos së pajisjes për shkak të një dizajni më të thjeshtë.

Parimi i shkurtër i funksionimit të një sensori CMOS: 1) Para shkrepjes, një sinjal rivendosjeje aplikohet në transistorin e rivendosjes. 2) Gjatë ekspozimit, drita depërton përmes thjerrëzave dhe filtrit në fotodiodë dhe, si rezultat i fotosintezës, një ngarkesë grumbullohet në pusin e mundshëm. 3) Lexohet vlera e tensionit të marrë. 4) Përpunimi i të dhënave dhe ruajtja e imazhit.

Përparësitë e sensorëve CMOS:

1. Konsumi i ulët i energjisë (veçanërisht në modalitetet e gatishmërisë);
2. Performancë e lartë;
3. Kërkon më pak kosto prodhimi për shkak të ngjashmërisë së teknologjisë me prodhimin e mikroqarqeve;
4. Uniteti i teknologjisë me elementë të tjerë dixhitalë, i cili ju lejon të kombinoni pjesë analoge, dixhitale dhe përpunuese në një çip (d.m.th., përveç kapjes së dritës në një piksel, ju mund të konvertoni, përpunoni dhe pastroni sinjalin nga zhurma).
5. Mundësia e aksesit të rastësishëm në çdo piksel ose grup pikselësh, që ju lejon të zvogëloni madhësinë e imazhit të kapur dhe të rrisni shpejtësinë e leximit.

Disavantazhet e matricave CMOS:

1. Fotodioda zë një zonë të vogël pixel, duke rezultuar në ndjeshmëri të ulët ndaj dritës së matricës, por në matricat moderne CMOS ky disavantazh praktikisht është eliminuar;
2. Prania e zhurmës termike nga transistorët ngrohës brenda pikselit gjatë procesit të leximit.
3. Përmasa relativisht të mëdha, fotopajisjet me këtë lloj matrice karakterizohen nga pesha dhe madhësia e madhe.

Përveç llojeve të mësipërme, ekzistojnë edhe matrica me tre shtresa, secila shtresë e të cilave është një CCD. Dallimi është se qelizat mund të perceptojnë njëkohësisht tre ngjyra, të cilat formohen nga prizma dykroike kur një rreze drite i godet. Çdo rreze më pas drejtohet në një matricë të veçantë. Si rezultat, shkëlqimi i ngjyrave blu, të kuqe dhe jeshile përcaktohet menjëherë në fotocelë. Matricat me tre shtresa përdoren në kamerat video të nivelit të lartë, të cilat kanë një përcaktim të veçantë - 3CCD.

Për ta përmbledhur, dua të vërej se me zhvillimin e teknologjive për prodhimin e matricave CCD dhe CMOS, karakteristikat e tyre gjithashtu ndryshojnë, kështu që është gjithnjë e më e vështirë të thuhet se cila nga matricat është padyshim më e mirë, por në të njëjtën kohë, CMOS matricat kohët e fundit janë bërë gjithnjë e më popullore në prodhimin e kamerave SLR. Bazuar në tiparet karakteristike të llojeve të ndryshme të matricave, mund të merret një ide e qartë pse pajisjet fotografike profesionale që ofrojnë shkrepje me cilësi të lartë janë mjaft të rënda dhe të rënda. Ky informacion duhet të mbahet mend patjetër kur zgjidhni një aparat fotografik - domethënë, merrni parasysh dimensionet fizike të matricës, dhe jo numrin e pikselëve.