Сенсор изображения является важнейшим элементом любой видеокамеры. Сегодня практически во всех камерах используются датчики изображения CCD или CMOS. Оба типа датчика выполняют задачу преобразования изображения, построенного на сенсоре объективом, в электрический сигнал. Однако вопрос, какой датчик лучше, до сих пор остается открытым

Н.И. Чура
Технический консультант
ООО "Микровидео Группа"

CCD является аналоговым датчиком, несмотря на дискретность светочувствительной структуры. Когда свет попадает на матрицу, в каждом пикселе накапливается заряд или пакет электронов, преобразуемый при считывании на нагрузке в напряжение видеосигнала, пропорциональное освещенности пикселей. Минимальное количество промежуточных переходов этого заряда и отсутствие активных устройств обеспечивают высокую идентичность чувствительных элементов CCD.

CMOS-матрица является цифровым устройством с активными чувствительными элементами (Active Pixel Sensor). С каждым пикселем работает свой усилитель, преобразующий заряд чувствительного элемента в напряжение. Это дает возможность практически индивидуально управлять каждым пикселем.

Эволюция CCD

С момента изобретения CCD лабораторией Белла (Bell Laboratories, или Bell Labs) в 1969 г. размеры сенсора изображения непрерывно уменьшались. Одновременно увеличивалось число чувствительных элементов. Это естественно вело к уменьшению размеров единичного чувствительного элемента (пикселя), а соответственно и его чувствительности. Например, с 1987 г. эти размеры сократились в 100 раз. Но благодаря новым технологиям чувствительность одного элемента (а следовательно, и всей матрицы) даже увеличилась.

Что позволило доминировать
С самого начала CCD стали доминирующими сенсорами, поскольку обеспечивали лучшее качество изображения, меньший шум, более высокую чувствительность и большую равномерность параметров пикселей. Основные усилия по совершенствованию технологии были направлены на улучшение характеристик CCD.

Как растет чувствительность
По сравнению с популярной матрицей Sony HAD стандартного разрешения (500х582) конца 1990-х гг. (ICX055) чувствительность моделей более совершенной технологии Super HAD выросла почти в 3 раза (ICX405) и Ex-view HAD – в 4 раза (ICX255). Причем для черно-белого и цветного варианта.

Для матриц высокого разрешения (752х582) успехи несколько менее впечатляющие, но если сопоставлять модели цветного изображения Super HAD с самыми современными технологиями Ex-view HAD II и Super HAD II, то рост чувствительности составит в 2,5 и 2,4 раза соответственно. И это несмотря на уменьшение размеров пикселя почти на 30%, поскольку речь идет о матрицах самого современного формата 960H с увеличенным количеством пикселей до 976х582 для стандарта PAL. Для обработки такого сигнала Sony предлагает ряд сигнальных процессоров Effio.

Добавилась ИК-составляющая
Одним из эффективных методов роста интегральной чувствительности является расширение спектральных характеристик чувствительности в область инфракрасного диапазона. Это особенно характерно для матрицы Ex-view. Добавление ИК-составляющей несколько искажает передачу относительной яркости цветов, но для черно-белого варианта это не критично. Единственная проблема возникает с цветопередачей в камерах "день/ночь" с постоянной ИК-чувствительностью, то есть без механического ИК-фильтра.

Развитие этой технологии в моделях Ex-view HAD II (ICX658AKA) в сравнении с предыдущим вариантом (ICX258AK) обеспечивает рост интегральной чувствительности всего на 0,8 дБ (с 1100 до 1200 мВ) с одновременным увеличением чувствительности на длине волны 950 нм на 4,5 дБ. На рис. 1 приведены характеристики спектральной чувствительности этих матриц, а на рис. 2 – отношение их интегральной чувствительности.

Оптические инновации
Другим методом роста чувствительности CCD являются увеличение эффективности пиксельных микролинз, светочувствительной области и оптимизация цветовых фильтров. На рис. 3 представлено устройство матриц Super HAD и Super HAD II, показывающее увеличение площади линзы и светочувствительной области последней модификации.

Дополнительно в матрицах Super HAD II значительно увеличено пропускание светофильтров и их устойчивость к выцветанию. Кроме того, расширено пропускание в коротковолновой области спектра (голубой), что улучшило цветопередачу и баланс белого.

На рис. 4 представлены спектральные характеристики чувствительности матриц Sony 1/3" Super HAD (ICX229AK) и Super HAD II (ICX649AKA).

CCD: уникальная чувствительность

В совокупности перечисленных мер удалось добиться значительных результатов по улучшению характеристик CCD.

Сравнить характеристики современных моделей с более ранними вариантами не представляется возможным, поскольку тогда не производились цветные матрицы широкого применения даже типового высокого разрешения. В свою очередь, сейчас не производятся черно-белые матрицы стандартного разрешения по новейшим технологиям Ex-view HAD II и Super HAD II.

В любом случае по чувствительности CCD до сих пор являются пока недостижимым ориентиром для CMOS, поэтому они все еще широко используются за исключением мегапиксельных вариантов, которые очень дорого стоят и применяются в основном для специальных задач.

CMOS: достоинства и недостатки

Сенсоры CMOS были изобретены в конце 1970-х гг., но их производство удалось начать только в 1990-е по причине технологических проблем. И сразу наметились их основные достоинства и недостатки, которые и сейчас остаются актуальными.

К достоинствам можно отнести большую интеграцию и экономичность сенсора, более широкий динамический диапазон, простоту производства и меньшую стоимость, особенно мегапиксельных вариантов.

С другой стороны, CMOS-сенсоры обладают меньшей чувствительностью, обусловленной, при прочих равных условиях, большими потерями в фильтрах структуры RGB, меньшей полезной площадью светочувствительного элемента. В результате множества переходных элементов, включая усилители в тракте каждого пикселя, обеспечить равномерность параметров всех чувствительных элементов значительно сложнее в сравнении с CCD. Но совершенствование технологий позволило приблизить чувствительность CMOS к лучшим образцам CCD, особенно в мегапиксельных вариантах.

Ранние сторонники CMOS утверждали, что эти структуры будут гораздо дешевле, потому что могут быть произведены на том же оборудовании и по тем же технологиям, что и микросхемы памяти и логики. Во многом данное предположение подтвердилось, но не полностью, поскольку совершенствование технологии привело к практически идентичному по сложности производственному процессу, как и для CCD.

С расширением круга потребителей за рамки стандартного телевидения разрешение матриц стало непрерывно расти. Это бытовые видеокамеры, электронные фотоаппараты и камеры, встроенные в средства коммуникации. Кстати, для мобильных устройств вопрос экономичности довольно важный, и здесь у CMOS-сенсора нет конкурентов. Например, с середины 1990-х гг. разрешение матриц ежегодно вырастало на 1–2 млн элементов и теперь достигает 10–12 Мпкс. Причем спрос на CMOS-сенсоры стал доминирующим и сегодня превышает 100 млн единиц.

CMOS: улучшение чувствительности

Первые образцы камер наблюдения конца 1990-х – начала 2000-х с CMOS-матрицами имели разрешение 352х288 пкс и чувствительность даже для черно-белого варианта около 1 лк. Цветные варианты уже стандартного разрешения отличались чувствительностью около 7–10 лк.

Что предлагают поставщики
В настоящее время чувствительность CMOS-матриц, безусловно, выросла, но не превышает для типовых вариантов цветного изображения величины порядка нескольких люксов при разумных величинах F числа объектива (1,2– 1,4). Это подтверждают данные технических характеристик брендов IP-видеонаблюдения, в которых применяются CMOS-матрицы с прогрессивной разверткой. Те производители, которые заявляют чувствительность около десятых долей люкса, обычно уточняют, что это данные для меньшей частоты кадров, режима накопления или по крайней мере включенной и достаточно глубокой АРУ (AGC). Причем у некоторых производителей IP-камер максимальная АРУ достигает умопомрачительной величины –120 дБ (1 млн раз). Можно надеяться, что чувствительность для этого случая в представлении производителей предполагает пристойное отношение "сигнал/шум", позволяющее наблюдать не один только "снег" на экране.

Инновации улучшают качество видео
В стремлении улучшить характеристики CMOS-матриц компания Sony предложила ряд новых технологий, обеспечивающих практическое сравнение CMOS-матриц с CCD по чувствительности, отношению "сигнал/шум" в мегапиксельных вариантах.

Новая технология производства матриц Exmor основана на изменении направления падения светового потока на матрицу. В типовой архитектуре свет падает на фронтальную поверхность кремниевой пластины через и мимо проводников схемы матрицы. Свет рассеивается и перекрывается этими элементами. В новой модификации свет поступает на тыльную сторону кремниевой пластины. Это привело к существенному росту чувствительности и снижению шума CMOS-матрицы. На рис. 5 поясняется различие структур типовой матрицы и матрицы Exmor, показанных в разрезе.

На фото 1 приведены изображения тестового объекта, полученные при освещенности 100 лк (F4.0 и 1/30 с) камерой с CCD (фронтальное освещение) и CMOS Exmor, имеющих одинаковый формат и разрешение 10 Мпкс. Очевидно, что изображение камеры с CMOS по крайней мере не хуже изображения с CCD.

Другим способом улучшения чувствительности CMOS-сенсоров является отказ от прямоугольного расположения пикселей с построчным сдвигом красного и синего элементов. При этом в построении одного элемента разрешения используются по два зеленых пикселя – синий и красный из разных строк. Взамен предлагается диагональное расположение элементов с использованием шести соседних зеленых элементов для построения одного элемента разрешения. Такая технология получила название ClearVid CMOS. Для обработки предполагается более мощный сигнальный процессор изображений. Различие структур расположения цветных элементов иллюстрируются рис. 6.

Считывание информации осуществляется быстродействующим параллельным аналого-цифровым преобразователем. При этом частота кадров прогрессивной развертки может достигать 180 и даже 240 кадр/с. При параллельном съеме информации устраняется диагональный сдвиг кадра, привычный для CMOS-камер с последовательным экспонированием и считыванием сигнала, так называемый эффект Rolling Shutter – когда полностью отсутствует характерный смаз быстро движущихся объектов.

На фото 2 приведены изображения вращающегося вентилятора, полученные CMOS-камерой с частотой кадров 45 и 180 кадр/с.

Полноценная конкуренция

В качестве примеров мы приводили технологии Sony. Естественно, CMOS-матрицы, как и CCD, производят и другие компании, хотя не в таких масштабах и не столь известные. В любом случае все так или иначе идут примерно одним путем и используют похожие технические решения.

В частности, известная технология матриц Panasonic Live-MOS также существенно улучшает характеристики CMOS-матриц и, естественно, похожими методами. В матрицах Panasonic уменьшено расстояние от фотодиода до микролинзы. Упрощена передача сигналов с поверхности фотодиода. Уменьшено количество управляющих сигналов с 3 (стандартные CMOS) до 2 (как в CCD), что увеличило фоточувствительную область пикселя. Применен малошумящий усилитель фотодиода. Используется более тонкая структура слоя датчиков. Сниженное напряжение питания уменьшает шум и нагрев матрицы.

Можно констатировать, что мегапиксельные матрицы CMOS уже могут успешно конкурировать с CCD не только по цене, но и по таким проблемным для этой технологии характеристикам, как чувствительность и уровень шума. Однако в традиционном CCTV телевизионных форматов CCD-матрицы остаются пока вне конкуренции.

Всё что Вы хотели знать о DSP Effio и формате 960H, но так боялись спросить.

Даже не смотря на то, что все процессоры из линейки, могут работать в совмещении с ПЗС-матрицами форматов 510Н или 760Н, всё же наибольший интерес представляют более прогрессивные типы матриц, что работают в формате 960Н. И такой интерес вовсе не удивителен, ведь ранее, для аналоговых систем было невозможным достичь разрешения в 700ТВЛ по горизонтальной стороне, как это возможно с новыми типами матриц в комплекте с DSP Effio.

Первой в истории матрица с технологией 960Н стала Super HAD II, которая была разработана, по уже усовершенствованной и хорошо отработанной технологии. Далее появилась ПЗС-матрица EXview HAD II, которая в отличие от предшественицы, получила новый прогрессирующий светофильтр и оптический элемент. Светочувствительность второй модели в линейке новых матриц, несмотря на уменьшенные размеры пикселей, была ни чуть не хуже чувствительности ПЗС-матриц «Super HAD II» формата 760H (в частности с ICX639BKA).

Для сравнения характеристик CCD матриц от компании Sony, мы представили сравнительную таблицу для с разрешающей способностью 700ТВЛ, осуществляющих видеосъёмку по стандарту PAL.

Название	ICX673AKA	ICX663AKA	ICX669AKA
Технология	Sony EXview HAD CCD II	Super HAD CCD II	Super HAD CCD II
Формат ПЗС-матрицы	1/3" (диагональ 6 мм)	1/3" (диагональ 6 мм)	1/4" (диагональ 4,5 мм)
Кол-во пикселей: - общее - эффективное	610К 570K	610К 570K	610К 570K
Горизонтальное (H) и вертикальное (V) разрешение: - общее - эффективное	1020 (H) x 596 (V) 976 (H) x (582)	1020 (H) x 596 (V) 976 (H) x (582)	1020 (H) x 596 (V) 976 (H) x (582)
Габариты пикселя, мкм	5.0 (H) x 6.25 (V)	5.0 (H) x 6.25 (V)	3.75 (H) x 5.56 (V)
Унифицированная светочувствительность по методике Sony , мВ (F5.6)	2400	1600	1350
Уровень насыщения, мВ	1400	800	540
Уровень темнового шума, дБ (F5.6)	-110	-105	-105
Напряжения питания, В	+15 / -7.0	+15 / -7.5	+15 / -7.5
Сигнал управления переносом зарядов, В	3,3	3,3	3,3
Совместимость с процессорами	"Effio-P" "Effio-S" "Effio-E"	"Effio-P"	"Effio-P"

Технологии Sony, используемые в производстве матриц

Super HAD CCD II

Технология «Super HAD CCD II» - это высококлассный сенсорный элемент от Sony - CCD HAD (Hole-Accumulation Diode) с базовой светочувствительностью 1000 мВ и более на одну единицу площади пикселя - 1 мкм2 (цветной при F5.6 / черно-белый: F8 - в режиме, эквивалентном накоплению заряда длительностью 1 сек).

Super EXview HAD CCD II

"EXview HAD CCD II" - усовершенствованный высокопроизводительный сенсорный элемент от Sony - CCD HAD (Hole-Accumulation Diode) с базовой светочувствительностью 1000 мВ и более на одну единицу площади пикселя - 1 мкм2 (цветной при F5.6 / черно-белый: F8 - в режиме, эквивалентном накоплению заряда длительностью 1 сек). Новая модель сенсора обладает улучшенной светочувствительностью в инфракрасном и приближённому к нему диапазоне, как и предшествующая технология "EXview HAD CCD".

О Sony Effio сегодня…

Современные реалии таковы, что потребителям необходимо досконально быть ознакомленными с технологиями, на которых построены камеры видеонаблюдения, в частности, если существует необходимость приобретения. Продавцы камер видеонаблюдения (в особенности Интернет-магазинов) указывают далеко не полную информацию о реализуемых продуктах. То, что в ассортименте продаётся камера с оснащением DSP Effio, ещё не говорит обо всех её возможностях. Это то же самое, что продавать автомобиль, указав лишь его марку и модель, без дополнительных характеристик двигателя и прочего. Например, видеокамера на базе процессора Effio-E обладает минимальным набором функций, и не имеет в распоряжении таких возможностей, как: ATR-EX, Sens-UP, WDR и прочие.

Но самое страшное ещё не это, ведь в устройстве видеокамеры может быть установлена самая различная ПЗС-матрица, которая и определяет все преимущества современных процессоров от Sony. Например, если CCD не имеет поддержку формата 960Н, то изображение на выходе не будет иметь разрешения 700 ТВЛ, а гораздо ниже.

К сожалению, визуально потребитель не сможет определить устройство камеры видеонаблюдения, а именно узнать, какой тип процессора и матрицы установлен. Это сложно определить даже по выходному видеоизображению, поскольку современные системы видеонаблюдения используют дополнительные методы оцифровки видеосигнала.

Поэтому, чтобы избежать подмены устройств и покупки не соответствующего по техническим характеристикам оборудования, требуйте от реализаторов полную информацию по камере видеонаблюдения. Только по детальной технической характеристике Вы сможете понять действительное оснащение устройства: формат и технологию ПЗС-матрицы, а так же серию применённого процессора Effio.

Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.

Первым, кто применил и разработал технологию цифровой обработки видеоинформации, была корпорация SONY. Последующим достижением в обработки видеоинформации стало применение цифрового процессора - DSP (Digital Signal Processor - Процессор цифровой обработки сигнала). Произошло это 1997 г. с выпуском первого DSP серии SS. Благодаря высокой надежности и качеству производства данной технологии, камеры на его основе завоевали популярность во всем мире и стали основным элементом современной аналоговой видеокамеры, а новый принцип обработки цветного изображения за многие годы превратился в стандарт построения камер видеонаблюдения.

После большого «шага вперед» развитие данного направление не стояло на месте. Все чаще стали появляться новые технологии обработки видеосигнала. Разрешение видеокамер стало гораздо больше чем 380ТВЛ. Средне статистическая видеокамера имеет разрешение до 600ТВЛ при этом используются следующие ПЗС матрицы:

• Super HAD;
• EXview HAD;
• Super HAD II.

Цветные ПЗС матрицы SONY

Наимено вание изделия	Диагональ ный размер изображения дюйм - мм	Кол-во эффективных пикселей (Ш x В)	Чувствитель ность (мВ)	Корпус	Кол-во выводов	Технология изготов ления
				Керами ческий DIP
				Керами ческий DIP
				Малый керамический цилиндр
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Пластиковый DIP
				Малый керамический цилиндр
				Керамичес кий SON (LCC)

Новым переломным моментом в истории развития технологий в системах видеонаблюдения, стала разработка корпорацией SONY в 2009 году новых современных процессоров и ПЗС матриц, объединенная под торговой маркой "Effio".

Новые компоненты "Effio" включают в себя все самое наилучшее; богатый опыт, инновации, а также большое количество технологических усовершенствований, что позволило увеличить разрешение аналоговых камер видеонаблюдения, повысить отношение сигнал/шум, сделать более глубокой и насыщенной цветопередачу.

Решения «Корпорации» позволили увеличить горизонтальное разрешение до 700 ТВЛ за счет применения нового формата ПЗС матрицы 960H. SONY в будущем планирует расширять линейку "Effio", создавая новый мир аналоговых камер видеонаблюдения высокого разрешения - мир "Effio" 960H.

История развития марки Effio

• 10 Августа 2009 Начало производства "Effio" - выпущен первый процессор "Effio-E" и новые ПЗС матрицы для систем PAL и NTSC в линейке высокочувствительной технологии "Super HAD CCD II" - матрицы 960H.
• 1 Июля 2010 Корпорация Sony начинает активную рекламную компанию в Японии и Азии продукта "Effio-E" - первого представителя "Effio", а также ПЗС матриц 960H.
• 31 Августа 2010 Выпущены обновленные и улучшенные версии процессора "Effio-E", а также начато производство ПЗС матриц 960H повышенной чувствительности в инфракрасном (ИК) диапазоне - "EXview HAD CCD II", что позволяет строить камеры видеонаблюдения разрешения до 700 ТВЛ, эффективно работающими с ИК подсветкой.
• 1 Января 2011 Корпорация SONY начинает активную рекламную компанию в Японии и Азии новых продуктов "Effio-P" и "Effio-S" расширяющих возможности серии "Effio".
• 8 Марта 2011

На выставке Tokyo Big Sight корпорация SONY презентовала новые процессоры видеообработки "Effio-P" и "Effio-S", которые стали дальнейшим усовершенствованием процессора первого поколения "Effio-E", а также продемонстрировала работу камеры видеонаблюдения разрешения до 700 ТВЛ на их основе.

Что такое Effio

Аббревиатура "Effio" (Enhanced Features and Fine Image) Processor обозначает - "Процессор с Расширенными Возможностями и Прекрасным Изображением".

ПЗС матрица разрешения 960H

Обозначение «960H» определяет количество эффективных пикселей по горизонтали CCD матрицы, а следовательно и качество изображения, формируемого камерой видеонаблюдения по горизонтали. В вертикальном направлении количество пикселей остается неизменным, и предопределено стандартом развертки аналогового видеосигнала, оно составляет 582 видимых строки.

По сравнению с предыдущими матрицами формата 760H, новый формат матриц 960H характеризуется увеличенным на 30% числом пикселей. Как следствие повышение четкости изображения видеокамеры.

Ниже приведена таблица соответствия между форматом матрицы и количеством эффективных пикселей, для камер видеонаблюдения стандарта PAL:

Горизонтальное разрешение до 700 ТВЛ

Разрешение по горизонтали представляет уровень детализации в горизонтальном направлении изображения, большее число указывает на более высокую четкость кадра, и как правило, измеряется в телевизионных линиях - ТВ линий, ТВЛ (англ. TV Line, TVL).

Используемый метод измерения ТВЛ называется JEITA (ТТК-4602B).

Процессор обработки изображения DSP Effio

Новые достижения в области технологии обработки видеосигнала повысили горизонтальное разрешение 600 ТВЛ даже на традиционных матрицах формата 760H, что впервые было получено на процессорах видеообработки ISP 4- и 7- поколений. Однако новый формат ПЗС матрицы 960H, которая является "глазом" камеры видеонаблюдения, позволяет достичь еще более естественного изображения повышенной четкости, что в сочетании с новыми технологиями обработки видеосигнала процессоров DSP Effio и хорошей "мегаписксельной" оптике обеспечивает горизонтальное разрешение до 700 ТВЛ.

Процессоры DSP SONY Effio

Под торговой маркой "Effio" корпорация SONY продвигает в первую очередь процессоры видеообработки - DSP Effio

Надеемся, что приведенная ниже информация позволит потребителям более осознанно подходить к покупке камер видеонаблюдения из линейки Effio, а также избежать недобросовестных продавцов.

Модельный ряд DSP Effio для камер видеонаблюдения

Сравнение функциональных возможностей процессоров серии DSP Effio

Рассмотрим каждый процессор отдельно. Что они дают?!

Процессор DSP Sony " Effio - P "

"Effio-Р" (CXD4129GG) является процессором обработки видеосигнала (LSI) для построения цветных камер видеонаблюдения на основе комплементарной ПЗС матрицы. Он поддерживает CCD матрицы 960H и 760H, с обычным и с расширенным динамическим диапазоном (WDR). Матрица WDR позволяет вести наблюдение за высоко контрастными сценами, а также наблюдение во встречном свете.

Отличием процессора DSP "Effio-P" является упаковка в один корпус собственно процессора и памяти для видеообработки, что дает возможность реализовать такие функции, как цифровое увеличение (E-Zoom), медленный затвор - повышение чувствительности за счет увеличения времени выдержи (режим Sense-UP), функцию 3D фильтра шумоподавления, и многие другие.

Особенности DSP Sony "Effio-P"

• поддержка ПЗС матриц формата 960H и 760H
• камеры видеонаблюдения обеспечивают горизонтальное разрешение до 700 ТВЛ при матрице 960H, и до 600 ТВЛ при матрице 760H
• расширенный динамический диапазон - WDR (Wide Dynamic Range)
• 2D и 3D шумоподавление (2D & 3D-NR / Noise Reduction)
• цифровая стабилизация изображения
• детектор движения
• приватные зоны
• цифровое увеличение - E-Zoom
• экранное меню - OSD
• встроенный системный контроллер для управления камерой видеонаблюдения

Процессор DSP Sony " Effio - S "

"Effio-S" (CXD4130GG) - процессор обработки видеосигнала (LSI) для построения цветной видеокамеры на основе комплементарной ПЗС матрицы. Позволяет обрабатывать изображение от CCD матрицы 960H и 760H.

В корпусе одной микросхемы "Effio-S" упакован процессор DSP Effio и память видеообработки, что позволяет реализовать такие функции, как цифровое увеличение (E-Zoom), медленный затвор (режим Sense-UP), 3D фильтр шумоподавления, и несколько других. По-сравнению с "Effio-P" набор функций несколько сокращен, в частности не поддерживается режим WDR.

Возможности процессора DSP Effio-S

• работа с ПЗС матрицами формата 960H и 760H
• камеры видеонаблюдения обеспечивают горизонтальное разрешение до 700 ТВЛ для матриц 960H, и до 600 ТВЛ - для 760H
• улучшенное адаптивное воспроизведение цвета - ATR-EX (Adaptive Tone Reproduction)
• 2D и 3D шумоподавление (2D&3D-NR)
• детектор движения
• приватные зоны
• компенсация зон высокой яркости - HLC (High Light Compensation)
• медленный затвор - повышение чувствительности (Sense-UP)
• цифровое увеличение - E-Zoom
• экранное меню – OSD

Процессор DSP "Effio-E"

"Effio-E" (CXD4127GG), первый из линейки и наиболее простой процессор серии "Effio", который предназначен для работы с форматом ПЗС матрицами 960H, 760H и 510H. Процессор не содержит встроенной памяти видеообоработки, за счет чего упакован в миниатюрный LFBGA корпус размером 8х8 мм, но при этом характеризуется самым малым энергопотреблением.

Особенности процессора DSP Effio-E

• поддержка ПЗС матриц всех форматов 960H, 760H, 510H
• горизонтальное разрешение камеры видеонаблюдения соответственно 700 ТВЛ, 600 ТВЛ, 420 ТВЛ
• адаптивное воспроизведение цвета - ATR (Adaptive Tone Reproduction)
• 2D шумоподавление (2D-NR)
• детектор движения
• приватные зоны
• компенсация зон высокой яркости - HLC (High Light Compensation)
• экранное меню - OSD

Сравнение функций процессоров DSP Effio

Ниже приведена таблица, дающая общее представление о возможностях процессоров DSP Effio. Символ "<<" в таблице указывает на то, что процессор реализует функцию старшей модели.

Наименование
Тип процессора
Поддерживаемые ПЗС матрицы	Обычная CCD и WDR CCD	Обычная CCD	960H, 760H, 510H Обычная CCD
Разрешение:
Функция WDR
Шумоподавление
День-ночь
Приватные зоны
Медленный затвор (режим Sens-up)
Цифровая стабилизация изображения
HLC - подавление высокой яркости
AF детектор
Детектор движения

Из таблицы видно, что "Effio-E" является наиболее простым процессором без встроенной видеопамяти, поэтому реализуется только 2D-NR режим шумоподавления, а также не поддерживает режим медленного затвора (Sense-UP) - повышения чувствительности в ночном режиме за счет увеличения времени выдержки.

В дополнение к возможностям "Effio-E" процессор DSP "Effio-S" оборудован встроенной памятью, что позволяет реализовать режимы Sens-UP, и 3D-шумоподавление. Кроме этого процессор обеспечивает режимы цифрового увеличения (E-Zoom) и улучшенного адаптивного воспроизведение цвета (ATR-EX).

Наиболее прогрессивным процессором является DSP "Effio-P", который в дополнение к режимам работы "Effio-S" обеспечивает работу с ПЗС матрицами расширенного динамического диапазона (WDR), режим цифровой стабилизации изображения, а также оборудован встроенным микроконтроллером для реализации дополнительных функций сложных CCTV видеокамеры High-End класса.

ПЗС (CCD) матрицы формата 960H

Не смотря на то, что процессоры "Effio" могут работать с ПЗС матрицами предшествующих форматов 760H и 510H, наибольший интерес представляют новинки увеличенного формата 960H, дающие возможность строить камеры видеонаблюдения горизонтального разрешения до 700 ТВЛ.

Исторически, первой появилась матрица 960H, изготовленная по хорошо отработанной (на тот момент) технологии Super HAD II, после чего, в результате усовершенствования светофильтра и оптической части матрицы появилась новая ее версия, выполненная по технологии EXview HAD II, светочувствительность которой, несмотря на уменьшенный размер пикселей, сравнима с чувствительностью матриц Super HAD II формата 760H (в частности с ICX639BKA).

Ниже приведена сравнительная характеристика ПЗС матриц 960H для камер видеонаблюдения разрешения 700 ТВЛ, работающих в система PAL (такая система используется в Украине).

Наименование
Технология Sony	EXview HAD CCD II	Super HAD CCD II	Super HAD CCD II
Размер ПЗС матрицы	1/3" (диагональ 6 мм)	1/3" (диагональ 6 мм)	1/4" (диагональ 4,5 мм)
Кол-во пикселей: Эффективное
Горизонтальное (H) и вертикальное (V) разрешение: Эффективное	1020 (H) x 596 (V)	1020 (H) x 596 (V)	1020 (H) x 596 (V)
Размеры пикселя, мкм	5.0 (H) x 6.25 (V)	5.0 (H) x 6.25 (V)	3.75 (H) x 5.56 (V)
Унифицированная светочувствительность по методике Sony , мВ (F5.6)
Уровень насыщения, мВ
Уровень темнового шума, дБ (F5.6)
Напряжения питания, В
Сигнал управления переносом зарядов, В
Совместимость с процессорами

Тенологии SONY для производства ПЗМ матриц 960H

Технология Super HAD CCD II

"Super HAD CCD II" является собственностью торговой маркой компании SONY Corporation.

"Super HAD CCD II" - высокопроизводительный сенсор от SONY - CCD HAD (Hole-Accumulation Diode) с типичной чувствительностью 1000 мВ и более на единицу площади пикселя - 1 мкм2 (цвет при F5.6 / черно-белый: F8 - в режиме эквивалентном накоплению заряда на протяжении 1 сек).

Технология Super EXview HAD CCD II

"EXview HAD CCD II" является собственностью торговой маркой компании SONY Corporation.

"EXview HAD CCD II" - высокопроизводительный сенсор от SONY - CCD HAD (Hole-Accumulation Diode) с типичной чувствительностью 1000 мВ и более на единицу площади пикселя - 1 мкм2 (цвет при F5.6 / черно-белый: F8 - в режиме эквивалентном накоплению заряда на протяжении 1 сек) с улученной светочувствительностью в инфракрасном и близком к нему диапазоне, как и предшествующая структура "EXview HAD CCD".

Что мы имеем на сегодняшний день

Здесь следуют отметить одно но, что когда торговая организация указывает, что она продает видеокамеру "Effio", то по меньшей мере это не полная информация. Камера видеонаблюдения в таком случае может быть построена на любом из DSP Effio, в т.ч. и обладающем минимальным набором функций - "Effio-E", без поддержки Sens-UP, WDR, ATR-EX и прочих.

Но что еще более страшно - в камере видеонаблюдения может применяться ПЗС матрица не максимального формата 960H, которая и определяет все преимущества нового поколения камер видеонаблюдения разрешения 700 ТВЛ, а обычная матрица формата 760H с разрешением до 600 ТВЛ.

На сегодняшний день такая "подмена" не может быть обнаружена визуально по качеству изображения формируемого камерой видеонаблюдения. Причина этого - использование в современных системах видеонаблюдения оцифровки видеосигнала с разрешением 720H.

Будьте внимательны и требуйте от продавцов предоставления полной информации о камере видеонаблюдения: типе установленной ПЗС матрицы и серии примененного процессора "Effio".

Технологии видеообработки в DSP Effio

Являясь лидером в производстве ПЗС матриц, корпорация SONY до выпуска процессора "Effio" отставала в производстве систем видео обработки для камер видеонаблюдения. Поэтому все функции, реализованные в процессоре Effio-E и в его последующих моделях "Effio-S" и "Effio-P" не новы и были ранее реализованы в ISP 4 и 7 поколений других производителей. Такие процессоры и матрицы 760H наши предприятия используют для производства камер видеонаблюдения разрешения 600 ТВЛ.

Давайте рассмотрим что нам дали новые технологии, примененные в DSP Effo.

Высокое разрешение 700 ТВЛ обеспечивают процессоры "Effio-P", "Effio-S" и "Effio-E" только с ПЗС матрицей 960H.

Главным новшеством в "Effio" является именно ПЗС матрица 960H с увеличенным разрешением до 700 ТВЛ.

Представленное изображение получено SONY на реальной камере видеонаблюдения в соответствии с методом измерения JEITA (TTR-4602B).

Подавление шумов

Обеспечивают процессоры "Effio-P", "Effio-S" и "Effio-E" не зависимо от формата ПЗС матрицы. Функция 2D-NR впервые была реализована в процессорах ISP 4 поколения, а 3D-NR в процессорах IPS 7 поколения.

Снижение шума - функция, которая уменьшает шумы на изображении с целью улучшения его качества. В частности, шум проявляется, когда камера видеонаблюдения работает при низкой освещенности и ночью, а также в других условиях, сопровождающихся высоким коэффициентом усиления.

"Effio-E" (CXD4127GG) не содержит видеопамяти, поэтому выполняет только функцию пространственного шумоподавления по строке (2D-NR), процессоры же DSP "Effio-Р" (CXD4129GG) и DSP "Effio-S" (CXD4130GG) оборудованы видеопамятью, поэтому в дополнение к 2D-NR выполняются также временную фильтрацию (3D-NR) совмещенную с режимом накопления (увеличением времени выдержки Sense-UP).

Пример работы функции 2D-NR

Пример работы функции 3D-NR

Особенностью видеообработки является независимая регулировка фильтров шумоподавления для сигнала яркости и цветности, что дает возможность получать цветное изображение даже в ночном режиме работы.

Отличная цветопередача

Обеспечивают процессоры "Effio-P", "Effio-S" и "Effio-E" не зависимо от формата ПЗС матрицы. Функция впервые была реализована в процессорах ISP 4 и 7 поколения.

Отличное воспроизведение цвета в условиях различных источников света. При этом возможный диапазон температур белого колеблется от 1800 К до 10500 К.

OSD Меню

Экранное меню уже более 5 лет используется в процессорах сторонних изготовителей, для наиболее точной настройки камеры видеонаблюдения под конкретные условия ее эксплуатации (место установки).

Экранное меню OSD (On-screen display) позволяет настроить параметры работы камеры видеонаблюдения используя монитор, подключенный к ней, без необходимости подключения внешнего контроллера или программатора. Меню DSP Effio поддерживает 8 языков, в т.ч. и Русский.

Режим ATR/ATR-EX

Обеспечивают процессоры "Effio-P", "Effio-S" и "Effio-E" не зависимо от формата ПЗС.

ATR (Адаптивное Воспроизведение Тона) - функция обеспечивает выборочную компенсацию для улучшения контраста объектов, а также воспроизведения цветов, в случае когда в изображении есть области как с наличием очень ярких, так и сильно затемненных областей.

Функция ATR улучшает качество картинки камеры видеонаблюдения, выполняя оптимизацию цветной составляющий изображения с учетом яркостной составляющей сигнала в этой области.

WDR - широкий динамический диапазон

Обеспечивает только процессор "Effio-P" с ПЗС матрицей 960H технологией EXview HAD CCD II. Однако такая функция реализована в процессорах ISP 4 и 7 поколения, в т.ч. и при использовании обычной ПЗС матрицы 760H с технологией Super HAD CCD II (например ICX639BKA).

Широкий динамический диапазон (WDR) - функция, которая позволяет сделать изображение камеры видеонаблюдения более естественным, за счет уменьшения яркости сильно освещенных участков, и повышения яркости областей находящихся в тени. Данная функция обеспечивается разным временем выдержки при формировании изображений для светлых и темных областей, с последующим их совмещением этих двух изображений в общее посредством цифровой обработки.

Область использования DSP Effio и матриц 960H

Системные решения для видеонаблюдения 960H.

Обеспечивает более высокое качество изображения при мониторинге в реальном времени, сохраняя высокую степень надежности системы видеонаблюдения.

Высокое качество изображения (разрешение 700 ТВЛ), высокая производительность процессора DSP Effio и наличие цифрового выхода позволяет использовать серию "Effio-P" для построения IP систем видеонаблюдения.

Технические преимущества "Effio" 960H

Увеличенное количество пикселей в ПЗС матрице 960H обеспечивает больший объем информации в входном каскаде камеры видеонаблюдения, что в сочетании с технологиями обработки сигнала в DSP Effio - гарантирует высокое разрешение 700 ТВЛ выходного сигнала, а следовательно позволяет получить новое качество в аналоговых камерах видеонаблюдения из мира 960H.

ВЫВОД

Самый главный вывод этой статьи то, что новые технологии позволяют повысить качество видеоизображения. Но НЕ СТОИТ забывать, что многие регистраторы не поддерживают запись с высоким разрешением. Если регистратор пишет с разрешение 368х288, то зачем ему камера с разрешением 1020x 596?! Видеокамеры с таким процессором лучше всего использовать в системах, где разрешение записи как минимум 704х576. Процессор позволяет отображать глубину цвета 16-24 бит. Такой разброс зависит от производителя видеокамер.

Матрица - это основа любого фото- или видеоустройства. Она определяет качество и размер получаемого изображения. На сегодняшний день в изготовлении матриц используются два разных технологичных принципа - CCD и CMOS. Очень часто можно услышать вопрос: «Какую матрицу выбрать: CCD или CMOS?» Среди любителей фото- и видеотехники по этому поводу идут жаркие споры. В этой статье мы проведем обзор этих двух типов и попробуем разобраться, какая матрица лучше - CCD или CMOS.

Общая информация

Матрицы предназначены для оцифровки параметров световых лучей на их поверхности. Говорить о явном преимуществе одной из технологий не представляется возможным. Можно проводить сравнение по конкретным параметрам и выявлять лидера в том или ином аспекте. Что касается предпочтений пользователей, то зачастую для них главным критерием является стоимость изделия, даже если оно будет уступать по качеству или техническим характеристикам своему конкуренту.

Итак, давайте разберемся, что представляют собой оба типа устройств. CCD-матрица - это микросхема, которая состоит из светочувствительных фотодиодов; она создана на кремниевой основе. Особенность ее работы заключается в принципе действия устройства с зарядовой связью. CMOS-матрица - это прибор, созданный на основе полупроводниковых имеющих изолированный затвор с каналами различной проводимости.

Принцип работы

Перейдем к выявлению отличий, которые помогут определиться в выборе: что же лучше - матрица CMOS или CCD? Главным различием этих двух технологий является принцип их работы. CCD-устройства заряд от пикселей преобразуют в электрический потенциал, который усиливается за пределами светочувствительных сенсоров. В результате получается изображение в аналоговом виде. После этого проводится оцифровка всей картинки в АЦП. То есть прибор состоит из двух частей - непосредственно матрицы и преобразователя. CMOS-технология характеризуются тем, что производит оцифровывание каждого пикселя в отдельности. На выходе получается уже готовая цифровая картинка. То есть электрический заряд в пикселе матрицы накапливается в конденсаторе, с которого снимается электрический потенциал. Он передается на аналоговый усилитель (встроенный непосредственно в пикселе), после чего оцифровывается в преобразователе.

Что же выбрать: CCD или CMOS?

Одним из немаловажных параметров, которые определяют выбор между этими технологиями, является количество усилителей матрицы. CMOS-устройства имеют большее количество этих приборов (в каждой точке), поэтому при прохождении сигнала несколько снижается качество картинки. Поэтому CCD-матрицы используют для создания изображений с высокой степенью детализации, например, в медицинских, исследовательских, промышленных целях. А вот CMOS-технологии применяют в основном в бытовой технике: веб-камерах, смартфонах, планшетах, ноутбуках и т. п.

Следующим параметром, который определяет, какой тип лучше - CCD или CMOS, - является плотность фотодиодов. Чем она выше, тем меньше фотонов «пропадет вхолостую», соответственно, изображение будет лучше. В этом параметре CCD-матрицы обходят своих конкурентов, так как предлагают макет, не имеющий таких зазоров, в то время как у CMOS они присутствуют (в них расположены транзисторы).

Тем не менее, когда перед пользователем встает выбор: какой - CMOS или CCD - приобрести, всплывает главный параметр - цена устройства. CCD-технология значительно дороже своего конкурента и энергозатратнее. Поэтому устанавливать их там, где достаточно изображения среднего качества, нецелесообразно.

какой тип матрицы лучше: super HAD CCP ? или CMOS ? (и чем?) - на фотике... и получил лучший ответ

Ответ от Офигенно умная ракетчица[гуру]
К преимуществам CCD матриц относятся:
-Низкий уровень шумов.
-Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).
-Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD - 95%).
-Высокий динамический диапазон (чувствительность) .
К недостаткам CCD матриц относятся:
-Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.
-Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт) .
-Дороже в производстве.
Преимущества CMOS матриц:
-Высокое быстродействие (до 500 кадров/с) .
-Низкое энергопотребление (почти в 100 раз по сравнению с CCD).
-Дешевле и проще в производстве.
К недостаткам CMOS матриц относятся:
-Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность (эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы) .
-Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами - даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток) борьба с которым усложняет и удорожает технологию.
-Невысокий динамический диапазон.
Поэтому сложно сказать какая лучше - недостатки есть у каждой.
офигенно умная ракетчица
Оракул
(71937)
ничего поэтому поводу сказать не могу - ибо было скопировано мною из интернета - не думаю, что глупые дядьки писали.

Ответ от Mashka (кр) [гуру]
Лучше хороший объектив...

Ответ от Just Human [гуру]
CMOS, так как есть камеры до 25 мпикселей

Ответ от 2 ответа [гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: какой тип матрицы лучше: super HAD CCP ? или CMOS ? (и чем?) - на фотике...