Pin It

Διαφορές CCD αισθητήρα κάμερας με CMOS

συστήματα-ασφαλείας-λάρισα

Συστήματα Ασφαλείας:  Διαφορές CCD αισθητήρα κάμερας με CMOS

Επειδή πολλές φορές  βλέπετε κάμερες ασφαλείας με διάφορα χαρακτηριστικά και επειδή ένα από τα βασικότερα σε μια κάμερα είναι ο αισθητήρας της, δείτε παρακάτω ποιες είναι οι διαφορές,τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των αισθητήρων CCD  εναντι των CMOS.

 συστήματα ασφαλείας-λάρισα

Σύγκριση CCD vs CMOS

Οι digital cameras εξελίσσονται ραγδαία με ένα μεγάλο πεδίο εφαρμογών και μια συνεχώς φθίνουσα πορεία όσον αφορά το κόστος. Δύο είναι οι τεχνολογίες αισθητήρων που επικρατούν:

– CCD cameras (charged-coupled device)

– CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)

Τόσο οι CCD όσο και οι CMOS ξεκινούν απ΄το ίδιο σημείο,πρέπει να μετατρέψουν το φως σε ηλεκτρόνια. Μια απλοποιημένη προσέγγιση είναι να σκεφτεί κάποιος μια παράταξη (array) δύο διαστάσεων αποτελούμενη από δισεκατομμύρια ηλιακά κελιά πολύ μικρού μεγέθους, καθένα από τα οποία μετασχηματίζει το φως απ’ το κομμάτι της εικόνας που του αντιστοιχεί σε ηλεκτρόνια(με διάφορες τεχνολογίες). Το επόμενο βήμα είναι να γίνει η ανάγνωση της τιμής ( του συσσωρευμένου φορτίου) κάθε κελιού της εικόνας. Στους CCD το φορτίο μεταφέρεται μέσω του chip και διαβάζεται σε μία γωνία της διάταξης. Ακολουθεί μετατροπή της αναλογικής τιμής σε ψηφιακή (ADC).

Στους CMOS υπάρχουν αρκετά transistor σε κάθε pixel που ενισχύουν και μεταφέρουν το φορτίο χρησιμοποιώντας πιο παραδοσιακές καλωδιώσεις. Οι CCD είναι κατασκευασμένοι ώστε να μεταφέρουν το φορτίο κατά μήκος του chip χωρίς παραμορφώσεις. Η διαδικασία αυτή οδηγεί σε πολύ υψηλής ποιότητας αισθητήρια όσον αφορά στην πιστότητα και στην φωτοευαισθησία. Στον αντίλογο, οι CMOS κατασκευάζονται με διαδικασίες παρόμοιες με εκείνες της κατασκευής μικροεπεξεργαστών.

Διακρίνουμε λοιπόν τις εξής βασικές διαφορές μεταξύ των CCD και των CMOS :

– Οι CCD παράγουν υψηλής ποιότητας και πολυ χαμηλού θορύβου εικόνες ενώ οι CMOS είναι πιο ευαίσθητοι σε φαινόμενα θορύβου.

– Λόγω της ύπαρξης πολλών transistor στους CMOS πολλά φωτόνια προσκρούουν στα transistor αντί της φωτοδιόδου που θα έπρεπε. ’Ετσι οι CMOS είναι λιγότερο ευαίσθητοι στο φως.

– Οι CCD καταναλώνουν μέχρι 100 φορές παραπάνω ενέργεια απ΄τους CMOS λόγω της πίο απαιτητικής διαδικασίας επεξεργασίας τους.

– Οι CMOS παράγονται σε γραμμές παράγωγης γενικής χρήσης έτσι είναι φθηνότεροι από τους CCD.

– Οι CCD παράγονται μαζικά περισσότερα χρόνια και αυτό τους καθιστά πιο εξελιγμένους και “ώριμους”.

Με βάση τις παραπάνω διαφορές εξάγεται το συμπέρασμα ότι οι CCD χρησιμοποιούνται σε πιο απαιτητικές εφαρμογές με υψηλής ανάλυσης, πολλών pixel και άριστης φωτοευαισθησίας cameras. Οι CMOS κατασκευαστικά έχουν χαμηλότερες αναλύσεις, χαμηλότερη ποιότητα και ευαισθησία (βρισκόμενοι όμως σε ραγδαία εξέλιξη και με χαμηλότερη κατανάλωση μπαταρίας προβλέπεται τα επόμενα χρόνια εξίσωση των δύο τεχνολογιών).

Χαρακτηριστικά απόδοσης CCD-CMOS sensors[III]

– Responsivity (Σχέση ηλεκτρικής εξόδου-εισόδου camera). Το πόσο αποδίδει ο αισθητήρας στην έξοδό του ανά μονάδα οπτικής ενέργειας εισόδου. Γενικά οι CMOS είναι ανώτεροι των CCD λόγω της ευκολίας τοποθέτησης στοιχείων κέρδους ισχύος. Τα transistor στους CMOS επιτρέπουν υψηλά κέρδη ισχύος με χαμηλή κατανάλωση ενώ στους CMOS το κόστος κατανάλωσης είναι σχετικά μεγάλο.

Δυναμικό εύρος: Ο λόγος saturation / signal threshold για κάθε pixel. Τα CCD εδώ έχουν ενα πλεονέκτημα λόγω του ελάχιστου θορύβου στις εικόνες χρησιμοποιώντας τα transistor σε γεωμετρικές διατάξεις και εξωτερικά συστήματα ψύξης οι CCD θεωρούνται πολύ πιο αθόρυβοι αισθητήρες από τους CMOS.

-Ομοιομορφία: Σε ένα ιδανικό σύστημα η απόκριση του κάθε pixel σε κατάστασης όμοιας φωτεινότητας θα ήταν παρόμοια αλλά στην πράξη δεν έχουν όλα τα pixel ίδια συμπεριφορά. Είναι σημαντικό να γίνει η διάκριση μεταξύ της λειτουργίας σε φως και σε πλήρες ή σχεδόν πλήρες σκότος. Οι CMOS είναι ανέκαθεν κατώτεροι και στις δύο καταστάσεις. Λόγω της ενίσχυσης σε κάθε pixel χωριστά, εμφανίζονται διαφορετικά φαινόμενα σε κάθε pixel καθιστώντας τους CCD ανώτερους λόγω αρχιτεκτονικής. -Shuttering: Η ταχύτητα εναλλαγής μεταξύ εκκίνησης και διακοπής της έκθεσης στο φως.

Είναι πολύ σημαντικός παράγοντας σε όλες τις εφαρμογές των αισθητήρων. Οι CCD είναι και σε αυτόν τον τομέα ανώτεροι. Η ενσωμάτωση ηλεκτρονικού shuttering στους CMOS απαιτεί transistors σε κάθε pixel το οποίο κοστίζει σε fill-factor (η μέγιστη απόδοση κάθε pixel) διότι η τοποθέτηση τους καταλαμβάνει τον χώρο που προοριζόταν για έκθεση στο φως.

-Ταχύτητα: Μια παράμετρος στην οποία οι CMOS είναι εν δυνάμει καλύτεροι των CCD λόγω της τοποθέτησης όλων των λειτουργιών πάνω στον αισθητήρα. Αυτό συνεπάγεται μικρότερες διαδρομές του σήματος με λιγότερες καθυστερήσεις εξ’αιτίας φαινομένων χωρητικότητας και εμπέδησης. Οι CMOS προσφέρουν πιο μεγάλες ταχύτητες, πράγμα που σε επιστημονικές εφαρμογές των CCD είναι αρκετές φορές χαμηλής σημασίας.

-Windowing: Μια μοναδική ικανότητα των CMOS αφού μπορούν να λάβουν δεδομένα απο ένα κομμάτι της εικόνας επιτρέποντας επιλογή πιό συγκεκριμένης περιοχής ενδιαφέροντος (ROE-Region Of Interest).Οι CCD έχουν γενικώς περιορισμένες δυνατότητες στο Windowing.

-Antiblooming : Η ικανότητα απορρόφησης μερικής υπερέκθεσης συγκεκριμένων pixel από την συνολική εικόνα. Η συνολική εικόνα μένει σχετικά αναλλοίωτη ακόμα και αν μερικά Pixel έχουν τιμές που ξεπερνούν τα αποδεκτά όρια για σωστή απεικόνιση. Οι CMOS λόγω ανεξαρτησίας των pixel μεταξύ τους έχουν φυσικά καλύτερη ποιότητα antiblooming ενώ οι CCD πρέπει να προσεγγίζουν το θέμα με δίαφορες τεχνικές για την επίλυση της υπερέκθεσης μερικών σημείων.

-Biasing-clocking: Οι CMOS λειτουργούν με κοινό επίπεδο τάσεων σε όλο το κύκλωμα ενώ οι CCD απαιτούν υψηλότερες τάσεις στους διαδρόμους τους και διαφορετικές στα clock τους. Παρ’ όλα αυτά στους καινούργιους CCD επικρατεί απλοποίηση απαιτήσεων όσον αφορά στη κατανάλωση.

-Αξιοπιστία: Χωρίς αμφιβολία και οι δύο τεχνολογίες προσφέρουν με άριστα κριτήρια καλές αποδόσεις και επιστημονικά αποδεκτά αποτελέσματα. Οι CMOS έχουν το πλεονέκτημα της ολοκλήρωσής τους σαν chip. Όλα τα στοιχεία τους μπορούν να ενσωματωθούν σε μορφή ενιαίου ολοκληρωμένου κερδίζοντας έτσι πολύ στον τομέα της εξοικονόμησης χώρου και στην αποφυγή πολλών καλωδίων και κολλήσεων τα οποία είναι βασικοί παράγοντες κακής λειτουργίας σε ακραίες συνθήκες.

Οι CMOS σχεδιάζονται για μια συγκεκριμένη εφαρμογή ή για ένα μικρό εύρος εφαρμογών. Οι CCD σχεδιάζονται με συγκεκριμένες προδιαγραφές, μπορούν όμως να προσαρμοστούν σε διαφορετικές ανάγκες με προσθήκη των απαραίτητων περιφερειακών.

Μάθετε περισσότερα για τα συστήματα ασφαλείας

Μάθετε περισσότερα για τα συστήματα ασφαλείας και τους συναγερμούς, ζητήστε σήμερα μια δωρεάν αξιολόγηση ασφαλείας στο χώρο σας!

Tags: , , , , , , , , , , ,

About the Author

Είμαι τεχνικός συστημάτων ασφαλείας με πολυετή εμπειρία στις εγκαταστάσεις συστημάτων ασφάλειας στις μεγαλύτερες εταιρίες του χώρου. Έχοντας ως εφόδιο τις κατάλληλες γνώσεις και την συνεχή βελτίωση με κατάλληλα σεμινάρια και επιμορφώσεις . Είμαι εδώ να σας βοηθήσω να βρούμε το κατάλληλο για εσάς σύστημα ασφαλείας που ταιριάζει στις ανάγκες του χώρου σας είτε είναι σπίτι είτε επαγγελματικός χώρος είτε εργοστάσιο ή επένδυση όπως ένα φωτοβολταϊκό πάρκο!

Post a Reply

Η ηλ. διεύθυνσή σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

© 2018 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ
Powered by κατασκευή υποστηριξη ιστοσελίδας, ηλεκτρονικου καταστηματος
Top