CCD和CMOS哪個更好?

2021-02-13 CPS中安網

第十九屆安博會將於10月28至30日在深圳召開。在六號館國際館當中,我們將見到非常多的供應鏈上遊廠商,其中不乏許多鏡頭和感光元件廠商的身影。

視頻監控系統的核心技術部件是光學成像器件,而光學成像器件主要包括鏡頭及感光器件,目前感光器件主要是CCD和CMOS兩種。

CCD傳感器


CMOS傳感器

CCD(電荷耦合器件)和CMOS(互補金屬氧化物半導體)圖像傳感器是用於獲取數字圖像的兩種不同器件。兩者都有獨特的優點和缺點,在不同的應用中具有各自的優勢。關於CMOS相對於CCD的相對優勢,已有許多討論。辯論一直持續了很久,只是並沒有明確的結論。這並不奇怪,因為問題不是一成不變的。技術和市場在發展,不僅影響技術上可行的東西,而且影響商業上可行的東西。成像器件的應用是多種多樣的,同時需求也在不斷變化。首先,CCD和CMOS成像均依靠光電效應從光產生電信號,兩種類型的成像元件原理都是將光轉換成電荷並將其處理成電子信號。在CCD傳感器中,每個像素的電荷都通過數量非常有限的輸出節點(通常只有一個)傳輸,然後轉換為電壓,進行緩衝並作為模擬信號在晶片外發送。所有像素均可用於光捕獲,並且輸出的均勻性(圖像質量的關鍵因素)很高。在CMOS傳感器中,每個像素都有其自己的電荷到電壓的轉換,並且該傳感器通常還包括放大器,噪聲校正和數位化電路,以便晶片輸出數位訊號。這些其他功能(較CCD而言)增加了設計複雜度,並減少了可用於捕獲光的面積。每個像素進行轉換時,均勻度會降低。CCD和CMOS成像器都是在1960年代末和1970年代發明的。CCD在一開始佔主導地位,主要是因為它們可以利用已有的製造技術提供出色的圖像。CMOS圖像傳感器需要更高的一致性和更小製造工藝,而當時的晶圓代工廠無法提供。直到1990年代,光刻技術才發展到讓設計者可以考慮CMOS的地步。對CMOS的重新關注是基於對降低功耗,增加集成度以及通過復用主流邏輯和存儲器件降低製造成本等方面的考量。在投入了大量的時間、金錢和工藝改進後,CMOS在實際生產中滿足了上述期望,從而成為了成熟的主流技術。在兩者共存的情況下,某些應用使用CMOS可以獲得更好的效果,而某些情況最好使用CCD。通過比較不同的情況,我們可以理解其中的技術折衷以及一些成本的考量。憑藉更低的功耗和更高的集成度,更小的組件,CMOS成功在手機成像方面獲得青睞——這是世界上體量最大的圖像傳感器應用。為了開發和微調CMOS成像器及其製造工藝,半導體產業的上遊企業投入了大量資金,隨著像素尺寸縮小,圖像質量有了極大提高。因此,在消費電子領域和視頻監控領域,基於幾乎所有性能參數,CMOS成像的性能均優於CCD。在機器視覺中,得益於巨大的手機成像獲得投資後帶來的發展,於大多數機器視覺領域的面掃描和線掃描器件,CCD也是過去的技術了。對於機器視覺,關鍵參數是速度和噪聲。CMOS和CCD成像的區別在於,信號從電荷轉換為模擬信號,最後轉換為數位訊號的方式不同。在CMOS中,數據路徑的前端高度並行。這允許每個放大器具有低帶寬。相反,高速CCD具有一定量的並行的輸出通道,但不如高速CMOS那樣擁有大量並行模擬前端,可以進行大規模並行處理。但是,也存在例外情況。CCD在哪些情況下優於CMOS的表現呢?要在近紅外光(700至1000nm波長)中成像,成像器需要具有較厚的光子吸收區域。這是因為紅外光子比矽中可見光子的吸收區位置要深。大多數CMOS成像器製造工藝都針對僅在可見光中成像進行了調整。所以這些成像器對近紅外(NIR)不太敏感。如要增加基板厚度,改變摻雜水平,則會影響CMOS模擬和數字電路的工作。CCD製造可以保證有較厚的基板厚度的同時,保留其正常的工作能力。所以,專門設計為在近紅外光中成像的CCD比CMOS敏感得多。時延和積分(TDI)成像。通常用於機器視覺和遙感中,其操作與線掃描成像器非常相似,當被攝對象的圖像進行逐行掃描時,每行都會捕獲對象的快照。當信號非常微弱時,TDI最為有用,因為被攝對象的多個快照被加在一起,可以創建更強的信號。當前,CCD和CMOS TDI對多個快照的疊加合併方式不同。CCD合併信號電荷,而CMOS TDI合併電壓信號。求和運算在CCD中無噪聲,但在CMOS中則不然。當CMOS TDI的行數超過一定數目時,來自求和操作的噪聲疊加,以至於最先進的CMOS TDI也無法比普通CCD TDI獲得更少的噪聲。電子倍增CCD(EMCCD)是一種CCD器件,其結構可以限制信號在倍增過程中增加的噪聲。這將導致淨信噪比(SNR)增益,所以在信號微弱的應用中,EMCCD可以檢測到幾於科學成像。因此EMCCD可用於超低信號應用,通常用於科學成像。

而實際情況中,對於許多業務決策而言,除去針對具體情況進行基於技術和性能的權衡,更多的是考慮所付出的價格所獲得的績效如何。

首先,開發和定製成本。CMOS成像器的開發通常更昂貴,因為CMOS使用更昂貴的深亞微米掩模。在CMOS器件中還需要設計更多的電路,所以CMOS器件的開發成本較高。其次,數量決定生產成本。儘管開發新的CMOS成像器的成本較高,但是可以利用規模上的加大來降低的CMOS單位生產成本。在大批量生產應用情況中,較低的單位生產成本在財務上而言總體比較低的開發成本更為重要。第三,供應穩定性很重要。圍繞可能停產的成像器件設計外圍電路,這非常可怕和昂貴的。所以必須選擇有能力長期生產成像器件的公司,目前CCD已經逐漸退出市場的情況下,CMOS。目前CCD逐漸退出市場的情況下,CMOS方案被越來越多的採用,穩定的供應幫助其成為了主流成像器件。各種各樣的應用有不同的要求。這些要求帶來了影響性能和價格的約束。價格與性能之間的權衡,以及應用數量、供應穩定性都會影響對CMOS和CCD的選擇。由於存在這些複雜性,因此不可能對所有應用的CMOS和CCD成像做一個一般性的陳述。但在大多數可見光成像應用中,CMOS成像的性能均優於CCD,這也是CMOS逐漸在大部分應用領域取代了CCD的原因但是針對一些特殊情況,例如信號微弱時的時延和積分成像,近紅外光NIR成像,科學成像,CCD仍是更好的選擇。

相關焦點

  • 關於小紅書最近爆火的CCD相機
    看看這些樣片,你被種草了嗎如果沒有,對不起是我拍的不夠好慣例,先鋪墊一下科普ccd和coms都是什麼這屬於百度一下基本上就能把自己看懵系列        缺點:底噪大,穩定性略低所以早期高端數位相機都是採用ccd作為傳感器的「我們是飛思,要什麼連拍,有什麼能耗,我們要的是畫質,畫質,畫質」但是隨著cmos技術的發展,在成像質量上已經在逐漸追平ccd比如飛思最新的IQ4150MP採用的就是CMOS作為感光元件當然,CCD依然在科研
  • 視覺系統CCD和CMOS傳感器的特點與應用
    打開APP 視覺系統CCD和CMOS傳感器的特點與應用 電子發燒友網 發表於 2020-12-25 13:48:09 目前,CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器(CIS)是被普遍採用的兩種圖像傳感器。今天,我們就來了解下這兩種傳感器的特點、應用等。 CMOS圖像傳感器產業鏈主要由上遊的晶片設計企業,中遊的晶圓代工廠、封裝企業和下遊的模組廠商及終端客戶組成。CMOS對供應鏈的拉動,在上、下、中遊都有體現。
  • 【攝影器材】單眼相機CMOS感光元件要經常清潔嗎?切忌過分愛護你的相機
    感光元件自身是黑白的,它通過讓光線通過原色濾鏡和補色濾鏡來還原色彩。數碼單眼相機的感光元件有兩種,一種是CCD,另外一種是CMOS。那麼,它們到底有什麼區別呢?CCD的中文全稱為電荷耦合元件,是一種半導體器件。CMOS全稱為互補金屬氧化物半導體,是由電壓控制的一种放大器件。
  • 天絲和天絲棉哪個更好一些
    天絲和天絲棉哪個更好一些 2017-06-12 10:56:10 來源:全球紡織網 天絲和天絲棉哪個更好一些?
  • 井鹽和海鹽哪個更好?
    有朋友問:井鹽和海鹽哪個更好呢?我們先來看看什麼是井鹽,什麼是海鹽吧。目前,在我們日常生活中,鹽的原料來源有四類,分別為:海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽。由於那些巖鹽礦床有時與天然滷水鹽礦共存,開採時主要採用鑽井水溶法,故又有井鹽和礦鹽的合稱——井礦鹽(泛稱礦鹽)。知道了什麼是井鹽,什麼是海鹽,我們再來看看二者的區別。從營養角度來說:兩種鹽的主要成分都是鈉,因此井礦鹽和海鹽沒有區別。
  • 樂加維林和拉弗格,到底哪個更好?
    不過,確實很多人在剛接觸威士忌,尤其是剛接觸艾雷島的泥煤威士忌時都會問自己這樣一個問題:拉弗格(Laphroaig)和樂加維林(Lagavulin)哪個更好啊?因為評價威士忌是很主觀的事,我們可以討論自己的喜好,比如明確地知道哪家酒廠的風格更符合我們的味蕾,我們甚至可以只從個人情感角度來表達自己是誰的擁躉。
  • 探探和陌陌哪個靠譜 探探和陌陌哪個更好用
    那麼探探和陌陌哪個靠譜?探探和陌陌哪個好用?一起來看看吧。 陌陌的使用者可以通過陌陌認識附近的人,免費發送文字消息、語音、照片以及精準的地理位置和身邊的人更好的交流;可以使用陌陌創建和加入附近的興趣小組、留言及附近活動和陌陌吧。
  • 佩戴和田玉和翡翠哪個更好?
    同時和田玉和翡翠十分相似,佩戴和田玉和翡翠哪個更好?和田玉和翡翠二者的組成成分等特徵都存在著差異。和田玉相對來說柔韌性比較強,但是同樣的價錢卻買不到一個A貨翡翠。和田玉和翡翠是兩種價值最高、檔次最高的不同玉石,大家可以根據自己的不同需求選擇適合自己的玉石。
  • 納帕皮和牛皮的區別 納帕皮和牛皮哪個更好
    納帕皮和牛皮的區別 納帕皮和牛皮哪個更好 2020-08-08 11:30:12 來源:全球紡織網 納帕皮和牛皮的區別,納帕皮和牛皮哪個更好?
  • 小提琴和鋼琴哪個好學,小孩子學哪個更好?
    小提琴屬於弦樂器,靠弦和弓摩擦發出聲音。所以前期學習小提琴的時候,音準特別難掌握,導致孩子缺乏興趣。因為音準和運弓的問題,導致會有「殺雞進行曲」「鋸木頭」一說。小結:前期學習,鋼琴相比較小提琴容易,鋼琴比較佔優勢。在新手區升級成功後,會轉入充點卡燒錢級別。燒錢買裝備,充點卡讓老師帶升級。
  • 瘦子和微胖女人取哪個更好?
    個人覺得應該是有個度的問題吧,沒有說哪個更好,只是健康就好,不過可能在大的審美觀點裡,每個人都有自己的喜好吧。1、瘦子。哈哈,不過現在好像只看外表的不多啦,所以我覺得娶哪個好是看你們合不合得來,或者她綜合來看怎麼樣,只看胖瘦有點膚淺的,只要健康就好,不過貌似有個微胖說是女神級別的,上個圖看看哈,而且她的打糕舞很有意思,小小地推薦下。
  • 「和田玉」和「翡翠」哪個更好呢?
    「和田玉」和「翡翠」哪個好?都說玉能養人,但翡翠也不失其色,那麼究竟是玉的溫潤討人喜歡,還是翡翠的通透更勝一籌呢?其實和田玉和翡翠有很多相似之處,首先它們同屬於「玉石」那麼到底佩戴和田玉更好還是翡翠更好呢?不防小編今天就和大家一起了解一些「和田玉」和「翡翠」的知識吧!
  • 山葉U3和U1哪個是更好?
    很多家長買鋼琴首選山葉,但是,就和手機、電腦一樣,型號不同性能也不同。那麼,山葉U3和U1哪個更好呢?
  • 加拿大多倫多和溫哥華哪個城市更好?
    #多倫多vs溫哥華##多倫多vs溫哥華#經常有人問我,曾被聯合國人居署評選為世界上最宜居的城市加拿大多倫多和溫哥華哪個城市更好一、自然環境溫哥華和多倫多都四季分明但溫哥華在西部靠著大海和山巒,全年天氣穩定但是多雨。多倫多在東部靠著五大湖的平原,冬季比較長,多雪。其他都還好。總體自然環境來說溫哥華更勝一籌。
  • 實木顆粒板和實木多層板是什麼材質,兩者之間哪個更好!
    實木顆粒板和實木多層板哪個更好實木顆粒板是什麼材質:實木顆粒板在我們生活中是一種常見的板材,它主要是由於木板或者是木桿然後再將原木打碎,兩邊在使用細密的木質纖維實木顆粒板和實木多層板哪個更好實木多層板是什麼材質:實木多層板主要是以三層或者多層膠的薄板或者是單板膠貼熱壓制而成,夾板一般分為3釐米、5釐米
  • 知識爭論:「繁體字」和「簡體字」哪個更好?哪個優點更多?
    我經常會發表一些關於漢字方面的文章,也會收到一些朋友們的私信:到底繁體字和簡體字哪個更好?真是一句話無法給大家準確回答,今天這篇文章就這個話題咱們聊一聊。哪個才更好呢?漢字到底有多少個?有些人經常掛在嘴邊的一句話就是:中國的漢字博大精深。到底它是如何的偉大?我只舉一個例子:世界上最古老的四種文字,您知道有哪些嗎?他們分別是1.古埃及的象形文字。
  • 全南縣成人教育和自考哪個更好?
    全南縣成人教育和自考哪個更好?成人高等學校招生統一考試的簡稱成人高考,是我國成人高等學校選拔合格的畢業生以進入更高層次學歷教育的入學考試,成人高考屬於國民教育系列,列入國家招生計劃,參加全國招生統一考試,各省、自治區、直轄市統一組織錄取。
  • 牧羊人之心阿芙和蜘蛛哪個更好?到底哪個魔物娘更厲害?
    牧羊人之心阿芙和蜘蛛哪個更好?在牧羊人之心中阿芙和蜘蛛2個魔物娘因為資質的相近經常被拿來做比較,那麼到底哪個魔物娘厲害一點呢?這個要從各個方面進行比較,下面小編為大家帶來牧羊人之心阿芙蜘蛛對比分析。  牧羊人之心阿芙蜘蛛對比分析:
  • 高通驍龍710和660哪個更好? 驍龍660和驍龍710區別對比
    哪個更好?高通驍龍710和660哪個更好?功耗方面這意味著,驍龍710比驍龍660有著更低的功耗,更有利於提升手機續航,並且減少遊戲發熱,從而帶來更好的續航與機身溫度控制。性能方面驍龍710在CPU主頻和大小核方面規格都要更高,另外關於遊戲性能的GPU圖形核心,規格也更高。這意味著,無論是CPU性能,還是GPU性能,驍龍660均不敵驍龍710。
  • vivo手機和小米手機到底哪個更好呢?
    【vivo手機和小米手機到底哪個更好呢?】2020年12月28號和2020年12月29號,分別是小米11和vivo X60系列發布的日期。所以,讓大家不自然的想將vivo手機和小米手機進行對比,到底這兩款手機品牌哪個會更好一些?