Konsep asas sensor

Sensor: Ia merujuk kepada sensor imej, yang permukaannya mengandungi beberapa juta hingga puluhan juta photodiodes. Ia adalah cip semikonduktor yang menukarkan imej optik ke dalam isyarat elektrik.
Pixel: Pixel adalah unit asas sensor. Imej terdiri daripada piksel, dan bilangan piksel menunjukkan jumlah elemen fotosensitif yang terkandung dalam kamera.
Resolusi: Ia merujuk kepada bilangan maksimum piksel yang imej dapat menampung kedua -dua arah mendatar dan menegak.
Saiz Pixel: Ia merujuk kepada saiz sebenar yang diwakili oleh piksel dalam kedua -dua arahan panjang dan lebar.
Dengan jelas diwakili oleh angka di atas, piksel mewakili jumlah grid hitam dalam imej ini, iaitu 91 piksel, manakala resolusi merujuk kepada bilangan grid hitam dalam panjang dan lebar masing -masing. Angka yang ditunjukkan di atas adalah 13*7. Saiz piksel adalah saiz yang diwakili oleh setiap grid hitam dalam imej ini, dan unit umumnya mikrometer. Apabila saiz imej tetap, semakin besar saiz piksel, semakin rendah resolusi dan semakin rendah kejelasan.

Arahan penapis warna bayer

Latar Belakang: Selepas orang mempunyai sensor yang dapat merasakan intensiti cahaya, mereka hanya boleh mengambil hitam - dan - gambar putih (imej skala kelabu) kerana sensor pada masa itu hanya dapat merasakan intensiti cahaya tetapi tidak warna. Jika seseorang ingin mendapatkan imej warna, kaedah yang paling langsung adalah untuk menambah penapis warna yang berbeza. Oleh itu, pelbagai Bayer telah dibangunkan. Ia terdiri daripada penapis merah, hijau dan biru yang diatur secara bergantian dalam corak biasa. Penapis salah satu warna RGB diletakkan pada setiap piksel, hanya membolehkan cahaya warna tertentu untuk dilalui.
Pembentukan Bayer: oleh Eastman. Arahan Bayer, yang dicipta oleh Bryce Bayer, seorang saintis dari Kodak, pada tahun 1976, masih banyak digunakan dalam bidang pemprosesan imej digital hingga ke hari ini.
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?———————————-? ?

Sel mata manusia

Di mata manusia, terdapat dua jenis sel visual: berbentuk kerucut dan rod - berbentuk.
Sel -sel kon diklasifikasikan ke dalam tiga jenis: sel photoreceptor merah, sel photoreceptor hijau (yang paling sensitif), dan sel photoreceptor biru. Mereka tidak sensitif apabila pencahayaan rendah. Hanya apabila intensiti cahaya mencapai keadaan tertentu dapat berfungsi sel -sel kerucut.
Sel rod sangat sensitif terhadap cahaya dan boleh membentuk imej objek dalam keadaan pencahayaan yang sangat redup, tetapi mereka tidak dapat merasakan warna.
Ini juga menjelaskan mengapa orang dapat melihat objek pada waktu malam tetapi tidak dapat membezakan warna mereka dengan berkesan.


Perbezaan antara CCD dan CMOS

CCD (Peranti Pasangan Caj): Caj - peranti digabungkan, disepadukan pada bahan kristal tunggal semikonduktor.
CMOS (semikonduktor oksida logam pelengkap): Semikonduktor oksida logam pelengkap, disepadukan pada bahan semikonduktor oksida logam.

Pada masa ini, di pasaran keselamatan, sensor imej kamera sama ada CCD atau CMOS. Dalam era standard - pengawasan definisi, kedua -dua kamera analog dan standard - kamera rangkaian definisi umumnya menggunakan sensor CCD. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, CMOS telah menelan pasaran CCD. Dalam era pengawasan definisi tinggi, CMOS secara beransur -ansur menggantikan sensor CCD.

1. Kelajuan membaca maklumat
Maklumat caj yang disimpan dalam caj CCD - peranti yang digabungkan perlu dipindahkan sedikit demi sedikit ke bawah di bawah kawalan isyarat segerak, dan kemudian diperkuat secara seragam untuk penukaran ADC. Output pemindahan dan bacaan maklumat caj memerlukan litar kawalan jam, dan litar keseluruhannya agak kompleks. Sensor CMOS secara langsung melakukan keuntungan penguatan dan analog - ke - penukaran digital dalam cahaya - unit sensitif, membuat isyarat membaca sangat mudah. Mereka juga boleh memproses maklumat imej dari setiap unit secara serentak. Oleh itu, kelajuan bacaan CMOS lebih cepat daripada CCD.
2. Kepekaan
Kerana setiap piksel sensor CMOS mengandungi litar tambahan (penguat dan litar penukaran A/D), cahaya - Kawasan sensitif setiap piksel hanya menduduki sebahagian kecil kawasan piksel sendiri. Oleh itu, apabila saiz piksel adalah sama, sensitiviti sensor CMOS lebih rendah daripada sensor CCD.
3. Bunyi
Oleh kerana setiap photodiode dalam CMOS memerlukan penguat, jika diukur dalam megapiksel, maka berjuta -juta penguat diperlukan. Oleh kerana penguat adalah litar analog, sukar untuk mengekalkan keuntungan penguatan setiap piksel yang konsisten. Oleh itu, berbanding dengan sensor CCD yang hanya mempunyai satu penguat, bunyi sensor CMOS akan meningkat dengan ketara, yang mempengaruhi kualiti imej.
4. Penggunaan Kuasa
Kaedah pengambilalihan imej sensor CMOS aktif. Caj yang dihasilkan oleh photodiode secara langsung dikuatkan dan ditukar oleh litar bersebelahan. Walau bagaimanapun, sensor CCD pasif dalam pengambilalihan. Voltan yang digunakan mesti digunakan untuk membuat caj dalam setiap piksel bergerak ke bawah, dan voltan yang digunakan biasanya memerlukan 12 hingga 18V. Oleh itu, CCD juga memerlukan reka bentuk garis bekalan kuasa yang tepat dan menahan kekuatan voltan. Voltan memandu yang tinggi menjadikan penggunaan kuasa CCD jauh lebih tinggi daripada CMOS.
5. Kos
Kerana sensor CMOS mengamalkan proses MOS, yang paling biasa digunakan dalam litar semikonduktor umum, litar periferal (seperti kawalan masa, CD, ISP, dan lain -lain) dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam cip sensor, dengan itu menjimatkan kos cip persisian. CCD menghantar data melalui pemindahan caj. Jika hanya satu piksel gagal beroperasi, seluruh baris data tidak boleh dihantar. Oleh itu, hasil CCD agak rendah. Selain itu, proses pembuatannya adalah rumit, dan hanya beberapa pengeluar yang dapat menguasainya. Ini juga sebab kos yang tinggi.

Kelajuan pengatup

Pengatup adalah peranti yang digunakan untuk mengawal masa pendedahan dan merupakan komponen penting kamera. Struktur, bentuk dan fungsinya adalah faktor penting dalam mengukur gred kamera. Kedua -dua sensor imej CCD dan CMOS menggunakan bidai elektronik, termasuk penutup global dan penutup rolling.
Pengatup global: Semua piksel sensor mengumpul cahaya serentak dan mendedahkan secara serentak. Iaitu, pada permulaan pendedahan, sensor mula mengumpul cahaya. Pada akhir pendedahan, litar koleksi cahaya dipotong, dan kemudian nilai sensor dibaca sebagai satu bingkai.
Semua piksel terdedah pada masa yang sama, sama seperti membekukan objek bergerak, jadi ia sesuai untuk menembak cepat - objek bergerak.
Rolling Shutter: Sensor mencapai ini melalui pendedahan progresif. Pada permulaan pendedahan, sensor mengimbas garis mengikut garis dan mendedahkan garis demi baris sehingga semua piksel terdedah. Sudah tentu, semua tindakan selesai dalam masa yang sangat singkat, dan masa pendedahan untuk piksel baris yang berbeza berbeza -beza.
Ia adalah garis - oleh - pendedahan berurutan garis, jadi ia tidak sesuai untuk menembak objek bergerak. Sekiranya objek atau kamera berada dalam keadaan pergerakan pesat semasa menembak, hasil penembakan sangat mungkin menunjukkan fenomena seperti "mencondongkan", "bergoyang" atau "pendedahan separa".

Trend pembangunan CMOS

1. Rendah - Kesan Cahaya
Perkembangan dari FSI tradisional (pencahayaan sisi depan) depan - sensor CMOS yang diterangi ke BSI (pencahayaan belakang) kembali - Sensor CMOS yang diterangi adalah lompatan teknologi utama. Pengoptimuman terbesar di belakang - Sensor CMOS yang diterangi terletak pada perubahan struktur dalaman komponen. Kembali - CMOS yang diterangi membalikkan orientasi cahaya - Komponen lapisan sensitif, yang membolehkan cahaya masuk terus dari belakang. Ini mengelakkan pengaruh litar antara microlens dan photodiode dan transistor dalam struktur sensor CMOS tradisional, dengan ketara meningkatkan kecekapan cahaya dan meningkatkan kesan menembak dalam keadaan cahaya yang rendah. Kembali - Sensor CMOS yang diterangi telah membuat lompatan kualitatif dalam kepekaan berbanding dengan sensor CMOS tradisional. Akibatnya, keupayaan fokus dan kualiti imej mereka telah bertambah baik di bawah pencahayaan yang rendah.

2. Penindasan bunyi
Di satu pihak, algoritma pengesanan bunyi khusus secara langsung diintegrasikan ke dalam logik kawalan sensor imej CMOS. Melalui teknologi ini, bunyi tetap dapat dihapuskan. Sebaliknya, pelbagai inovasi teknologi diguna pakai dalam ISP, seperti teknologi denoising, untuk meningkatkan masalah bunyi CMOS.

3. Integrasi Tinggi
Salah satu kelebihan utama sensor CMOS. Ia adalah litar dengan fungsi lain yang disepadukan dalam sensornya. Sebagai contoh, OV10633 yang dilancarkan adalah sensor pelbagai dinamik lebar 720p HD. Model OV10633 mengintegrasikan pelbagai fungsi pemprosesan isyarat WDR WDR dan ISP pada cip yang sama seperti sensor imej.

Sebelumnya:

Seterusnya: Bagaimana Dual - Kamera AI Spektrum Melindungi Hidupan Liar: Aplikasi dan Kesan Global