Матрица видеокамеры: матрицы цифровых камер / Хабр

Содержание

Матрица камеры

Матрица камеры (светочувствительный сенсор) является основным элементом камеры видеонаблюдения. Представлена в виде интегральной схемы из фотодиодов. Основная задача матрицы - преобразование в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных проецированного на нее оптического изображения. По большей степени, качество итогового изображения напрямую зависит от матрицы видеокамеры. Объясняется это тем, что такая немаловажная часть камеры видеонаблюдения как процессор отвечает только за оцифровку полученного изображения. Если же изначально на процессор поступило плохое изображение от матрицы, то процессор будет оцифровывать видео изначально плохого качества. Зачастую производители выпускают одинаковые по характеристикам камеры , но с разными типами матриц. По итогу Вы получите абсолютно два разных по качеству изображения. Цена на такие камеры может разниться до 35%.
Итак, какую же матрицу выбрать ?  

Типы матриц камер: CCD матрицы и CMOS матрицы камер

Различают два типа матриц, применяемых в камерах видеонаблюдения:
  • CCD матрица (ПЗС - прибор с зарядовой связью) 
  • CMOS (КМОП - комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) 
Изначально считалось, что CCD матрицы превосходят по всем параметрам CMOS матрицы. И всегда производят классификацию по двум вышеуказанным типам. В действительности же развитие технологий CMOS матриц шагнуло далеко вперед и на сегодняшний день они мало чем отличаются от CCD матриц. И как итог развития -  на сегодняшний день практически во всех камерах видеонаблюдения применяются CMOS матрицы с высоким разрешением. Данные два типа матриц различаются как по устройству, так и по принципу действия.

Сравнение матриц CCD и CMOS формата
Несмотря на все плюсы CCD матриц на сегодняшний день они практически не применяются в камерах видеонаблюдения. Основными критериями ухода с рынка стали высокая цена производства и медленный принцип действия CCD матриц. С нарастающими требованиями к системам видеонаблюдения по скорости обработки информации принцип последовательного считывания заряда по ячейкам стал неактуален для рынка камер видеонаблюдения. А высокая конкурентная среда на рынке заставила многих производителей пересмотреть экономическую составляющую производства и это стало ключевым фактором исключения CCD матриц с рынка камер видеонаблюдения.

 



Обзор матриц камер: производители матриц 

  • ON Semiconductor Corporation
  • Omnivision Technologies Inc.
  • Samsung Electronics
  • Sony Corporation
  • Silicon Optronics (SOI)
Компания Silicon Optronics является компанией второго эшелона. Мировые бренды камер видеонаблюдения используют при производстве матрицы компаний первого эшелона либо собственного производства.  

Размер матрицы
Размер матрицы - условное соотношение длины матрицы к одному Видикону.
Размер матрицы измеряется в дюймах и указывается в соотношении дроби 1/2", 1/2,8", 1/3", 1/4", 1/6"  и т.д. Но в качестве дюйма выступает именно Видикон или так называемый "Видиконовый дюйм".
Видикон (Видиконовый дюйм) - условный дюйм при диагонали 16мм.
Таким образом если производитель пишет, что размер матрицы 1/2", то подразумевается, что ее диагональ равна 8мм.


Соответствие дюймов и фактических размеров матрицы можно взять из таблицы:

Формат   1”  ½” 1/3”  ¼”
Высота, мм 9,6 4,8 3,6 2,4
Ширина, мм 12,8 6,4 4,8 3,2


При одинаковом количестве пикселей у большей матрицы больше каждый отдельно взятый пиксель, а значит в общем матрица получает больше света. Также пиксели расположены дальше друг от друга и как следствие создается меньшее влияние взаимных помех и ниже уровень паразитных шумов.

Разрешение матрицы видеокамеры и светочувствительность матрицы камер
Итоговое изображение, полученное в результате преобразования цифрового потока напрямую зависит от матрицы. Поэтому не стоит пренебрегать этим параметром при выборе. Принято считать, что чем больше размер матрицы, тем лучше: тем больше света получает и как следствие меньше шумов, четче картинка и больше угол обзора. Однако правильнее считать за основу не размер матрицы, а размер одной ячейки - пикселя. Поэтому правильнее считать размер матрицы в сочетании с количеством пикселей. 
При прочих равных - камера с одинаковым размером матрицы, но с разным количеством пикселей будет иметь кардинально разные изображения. Существует зависимость - чем больше пикселей при одинаковом размере матрицы, тем меньше света они получают, а значит тем хуже итоговое изображение.

Основной характеристикой при выборе матрицы является светочувствительность. Единица измерения светочувствительности - 1 Люкс (Лк) или иными словами производная одного Люмена (единица измерения светового потока) на единицу измерения площади (квадратный метр).

Простыми словами Люмен - минимальное количество света, необходимое для четкого и качественного изображения. Существует зависимость: чем меньше значение светочувствительности, тем позднее камера переходит в черно-белый режим. Камеры видеонаблюдения и их светочувствительность стоит подбирать под определенные задачи и расположение.

 

Какая матрица лучше?
Во-первых, изначально надо определить конкретные задачи и условия, в которых будет использоваться камера видеонаблюдения. Во-вторых, характеристики камер надо рассматривать в совокупности, а не отдельно взятую характеристику. Например большее количество пикселей при одинаковом размере матрицы дадут худшее изображение. Ну и помните - чем больше размер матрицы, тем дороже она стоит. Подбирайте оборудование с оптимальным соотношением цена/качество.

Надеемся наша статья была Вам полезна и вы разобрались что такое матрица камеры видеонаблюдения, какие типы матриц бывают. Узнали основные характеристики - размер, светочувствительность и разрешение матрицы.

Надеемся, наша статья была Вам полезна.

С уважением группа "Гарант"

Что такое матрица в камере видеонаблюдения ? В чем разница и какая лучше ?

При выборе камеры видеонаблюдения многие покупатели руководствуются углом обзора объектива, фокусным расстоянием, количеством пикселей, но почему-то забывают о качественных характеристиках матрицы. Зачем нужна матрица в видеокамере Dahua, какой она бывает и чем отличается – обо всем этом вы узнаете из данной статьи.

Что из себя представляет матрица?

Матрицей называют специализированную интегральную микросхему, состоящую из светочувствительных фотодиодов, работающую по определенной технологии. Другими словами, она является основным фотоэлементом видеокамеры, который позволяет преобразовывать свет в электричество.

Классификация матриц

Существует два основных типа матриц:

  • CCD. Изначально вся информация собирается в аналоговом виде, а затем оцифровывается.
  • CMOS. В данном случае каждый пиксель оцифровывается изначально.

У каждого типа есть свои плюсы и минусы. К положительным характеристикам матриц CCD следует отнести:

  • отличную эффективность;
  • высокую чувствительность;
  • небольшое количество шумов.

Что касается минусов, то здесь необходимо отметить такие факторы, как:

  • высокая стоимость;
  • большое количество потребления энергии;
  • сложная технология производства.

Если говорить о матрицах CMOS, то они смотрятся более предпочтительнее, так как обладают:

  • низкой ценой;
  • небольшим энергопотреблением;
  • простотой в производстве;
  • наличием возможности развивать технологию дальше;
  • быстродействием, позволяющим фиксировать до 500 кадров в секунду.

Из слабых сторон CMOS следует отметить только низкую чувствительность.

Помимо типа работы, матрица в камере видеонаблюдения делится по своему типоразмеру, который указывается в виде дробного числа, например, 1/4", и измеряется по диагонали в дюймах.

Чем больше физический размер сенсора, тем крупнее пиксели, а соответственно и лучше происходит улавливание света. Свободное расположение пикселей снижает количество взаимных помех и паразитных шумов, что позволяет получить более качественное изображение. И еще большая матрица способствует получению большего угла обзора в случае применения объектива с одним фокусным расстоянием. Ознакомится с камерами Dahua и различными типами матриц можете в категории видеокамеры dahua-technology.com.ua/videokamery/