Konsep dasar sensor

Sensor: Ini mengacu pada sensor gambar, yang permukaannya mengandung beberapa juta hingga puluhan juta fotodioda. Ini adalah chip semikonduktor yang mengubah gambar optik menjadi sinyal listrik.
Pixel: Pixel adalah unit dasar sensor. Gambar terdiri dari piksel, dan jumlah piksel menunjukkan jumlah elemen fotosensitif yang terkandung dalam kamera.
Resolusi: Ini mengacu pada jumlah maksimum piksel yang dapat ditampung oleh suatu gambar di kedua arah horizontal dan vertikal.
Ukuran piksel: Ini mengacu pada ukuran aktual yang diwakili oleh piksel baik dalam arah panjang dan lebar.
Diwakili dengan jelas oleh gambar di atas, piksel mewakili jumlah total kisi -kisi hitam dalam gambar ini, yaitu 91 piksel, sementara resolusi mengacu pada jumlah kisi -kisi hitam dalam panjang dan lebar masing -masing. Gambar yang ditunjukkan di atas adalah 13*7. Ukuran piksel adalah ukuran yang diwakili oleh masing -masing kisi hitam dalam gambar ini, dan unit umumnya mikrometer. Ketika ukuran gambar konstan, semakin besar ukuran piksel, semakin rendah resolusi dan semakin rendah kejelasannya.

Array Filter Warna Bayer

Latar Belakang: Setelah orang memiliki sensor yang dapat merasakan intensitas cahaya, mereka hanya bisa mengambil foto hitam - dan - putih (gambar skala abu -abu) karena sensor pada waktu itu hanya bisa merasakan intensitas cahaya tetapi tidak warna. Jika seseorang ingin mendapatkan gambar warna, metode yang paling langsung adalah menambahkan filter warna yang berbeda. Oleh karena itu, array Bayer dikembangkan. Ini terdiri dari filter merah, hijau dan biru yang diatur secara bergantian dalam pola reguler. Filter dari salah satu warna RGB ditempatkan pada setiap piksel, hanya memungkinkan cahaya warna tertentu untuk dilewati.
Formasi Bayer: Oleh Eastman. Array Bayer, yang diciptakan oleh Bryce Bayer, seorang ilmuwan dari Kodak, pada tahun 1976, masih banyak digunakan di bidang pemrosesan gambar digital hingga hari ini.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?——————————————? ?

Sel mata manusia

Di mata manusia, ada dua jenis sel visual: kerucut - berbentuk dan batang - berbentuk.
Sel kerucut lebih lanjut diklasifikasikan ke dalam tiga jenis: sel fotoreseptor merah, sel fotoreseptor hijau (sel -sel fotoreseptor biru yang paling sensitif), dan blue fotoreseptor. Mereka tidak sensitif ketika iluminasi rendah. Hanya ketika intensitas cahaya mencapai kondisi tertentu dapat berfungsi.
Sel -sel batang sangat sensitif terhadap cahaya dan dapat membentuk gambar objek dalam kondisi pencahayaan yang sangat redup, tetapi mereka tidak dapat merasakan warna.
Ini juga menjelaskan mengapa orang dapat melihat objek di malam hari tetapi tidak dapat secara efektif membedakan warna mereka.


Perbedaan antara CCD dan CMOS

CCD (Perangkat Pasangan Pengisian daya): Pengisian daya - perangkat yang digabungkan, terintegrasi pada bahan kristal tunggal semikonduktor.
CMOS (semikonduktor logam oksida komplementer): semikonduktor logam oksida komplementer, terintegrasi pada bahan semikonduktor oksida logam.

Saat ini, di pasar keamanan, sensor gambar kamera adalah CCD atau CMOS. Di era pengawasan standar - Definisi, baik kamera analog dan kamera jaringan standar - Definisi umumnya menggunakan sensor CCD. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, CMOS telah menelan pasar CCD. Di era pengawasan definisi tinggi, CMOS secara bertahap mengganti sensor CCD.

1. Kecepatan Bacaan Informasi
Informasi muatan yang disimpan dalam CCD Charge - perangkat yang digabungkan perlu ditransfer bit demi sedikit ke bawah di bawah kendali sinyal sinkron, dan kemudian diamplifikasi secara seragam untuk konversi ADC. Output transfer dan bacaan dari informasi pengisian memerlukan sirkuit kontrol clock, dan sirkuit keseluruhan relatif kompleks. Sensor CMOS secara langsung melakukan penguatan amplifikasi dan analog - ke - konversi digital dalam unit sensitif - Light, membuat pembacaan sinyal sangat sederhana. Mereka juga dapat memproses informasi gambar dari masing -masing unit secara bersamaan. Oleh karena itu, kecepatan bacaan CMOS lebih cepat daripada CCD.
2. Sensitivitas
Karena setiap piksel sensor CMOS berisi sirkuit tambahan (amplifier dan sirkuit konversi A/D), area sensitif cahaya - setiap piksel hanya menempati sebagian kecil dari area piksel sendiri. Oleh karena itu, ketika ukuran piksel sama, sensitivitas sensor CMOS lebih rendah dari sensor CCD.
3. Kebisingan
Karena setiap fotodioda dalam CMOS membutuhkan penguat, jika diukur dalam megapiksel, maka jutaan amplifier diperlukan. Karena amplifier adalah sirkuit analog, sulit untuk menjaga gain amplifikasi dari setiap piksel konsisten. Oleh karena itu, dibandingkan dengan sensor CCD yang hanya memiliki satu penguat, kebisingan sensor CMOS akan meningkat secara signifikan, mempengaruhi kualitas gambar.
4. Konsumsi Daya
Metode akuisisi gambar sensor CMOS aktif. Muatan yang dihasilkan oleh fotodioda secara langsung diamplifikasi dan dikonversi oleh sirkuit yang berdekatan. Namun, sensor CCD pasif dalam akuisisi. Tegangan yang diterapkan harus diterapkan untuk membuat muatan di setiap piksel bergerak ke bawah, dan tegangan yang diterapkan biasanya membutuhkan 12 hingga 18V. Oleh karena itu, CCD juga membutuhkan desain saluran catu daya yang tepat dan menahan kekuatan tegangan. Tegangan mengemudi yang tinggi membuat konsumsi daya CCD jauh lebih tinggi daripada CMO.
5. Biaya
Karena sensor CMOS mengadopsi proses MOS, yang merupakan sirkuit semikonduktor umum yang paling umum digunakan, sirkuit perifer (seperti kontrol waktu, CD, ISP, dll.) Dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam chip sensor, sehingga menghemat biaya chip perifer. CCD mentransmisikan data melalui transfer pengisian daya. Jika hanya satu piksel yang gagal beroperasi, seluruh baris data tidak dapat ditransmisikan. Oleh karena itu, hasil CCD relatif rendah. Selain itu, proses pembuatannya rumit, dan hanya beberapa produsen yang dapat menguasainya. Ini juga alasan untuk biaya tinggi.

Kecepatan rana

Rana adalah perangkat yang digunakan untuk mengontrol waktu eksposur dan merupakan komponen penting dari kamera. Struktur, bentuk, dan fungsinya adalah faktor penting dalam mengukur tingkat kamera. Baik sensor gambar CCD dan CMOS menggunakan daun jendela elektronik, termasuk daun jendela global dan daun jendela.
Rana Global: Semua piksel sensor mengumpulkan cahaya secara bersamaan dan mengekspos secara bersamaan. Yaitu, pada awal paparan, sensor mulai mengumpulkan cahaya. Pada akhir paparan, sirkuit pengumpulan cahaya terputus, dan kemudian nilai sensor dibaca sebagai satu bingkai.
Semua piksel terpapar pada saat yang sama, mirip dengan membekukan objek yang bergerak, sehingga cocok untuk memotret objek yang bergerak cepat.
Rolling Shutter: Sensor mencapai ini melalui paparan progresif. Pada awal paparan, sensor memindai baris demi baris dan memaparkan garis demi baris sampai semua piksel terpapar. Tentu saja, semua tindakan diselesaikan dalam waktu yang sangat singkat, dan waktu eksposur untuk piksel baris yang berbeda bervariasi.
Ini adalah garis - oleh - garis paparan sekuensial, sehingga tidak cocok untuk memotret objek yang bergerak. Jika objek atau kamera berada dalam keadaan gerakan cepat selama pemotretan, hasil penembakan sangat mungkin untuk menunjukkan fenomena seperti "miring", "bergoyang" atau "paparan parsial".

Tren pengembangan CMOS

1. Efek rendah - Lampu
Perkembangan dari FSI tradisional (iluminasi sisi depan) depan - Sensor CMOS yang diterangi ke BSI (iluminasi belakang) kembali - Sensor CMOS yang diterangi adalah lompatan teknologi utama. Optimalisasi terbesar dari sensor CMOS yang diterangi - terletak pada perubahan struktur internal komponen. Kembali - CMOS yang diterangi membalikkan orientasi komponen lapisan cahaya - sensitif, memungkinkan cahaya untuk langsung masuk dari belakang. Ini menghindari pengaruh sirkuit antara microlens dan fotodioda dan transistor dalam struktur sensor CMOS tradisional, secara signifikan meningkatkan efisiensi cahaya dan sangat meningkatkan efek pemotretan dalam kondisi cahaya rendah - Kembali - Sensor CMOS yang diterangi telah membuat lompatan kualitatif dalam sensitivitas dibandingkan dengan sensor CMOS tradisional. Akibatnya, kemampuan fokus dan kualitas gambar mereka telah sangat ditingkatkan di bawah penerangan rendah.

2. Penindasan kebisingan
Di satu sisi, algoritma deteksi kebisingan khusus secara langsung diintegrasikan ke dalam logika kontrol sensor gambar CMOS. Melalui teknologi ini, kebisingan tetap dapat berhasil dieliminasi. Di sisi lain, berbagai inovasi teknologi diadopsi dalam ISP, seperti teknologi denoising, untuk meningkatkan masalah kebisingan CMO.

3. Integrasi Tinggi
Salah satu keunggulan utama sensor CMOS. Ini adalah sirkuit dengan fungsi lain yang terintegrasi dalam sensornya. Misalnya, OV10633 yang diluncurkan adalah sensor rentang dinamis lebar 720p HD. Model OV10633 mengintegrasikan rentang dinamis WDR dan fungsi pemrosesan sinyal gambar ISP pada chip yang sama dengan sensor gambar.

Sebelumnya:

Berikutnya: Bagaimana Dual - Spectrum AI Kamera Melindungi Satwa Liar: Aplikasi dan Dampak Global