■秘密□机密□绝密TIME\@"yyyy-M-d"2024-10-6机密材料，未经许可不得扩散第页,共NUMPAGES\*Arabic\*MERGEFORMAT4页CCD与CMOS技术对比分析基本原理CCD的成像原理CCD（ChargeCoupledDevice），中文名字叫电荷耦合器，是一种特殊的半导体材料。它由大量独立的光敏元件组成，这些光敏元件通常是按矩阵排列的。光线透过镜头照射到CCD上，并被转换成电荷，每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度。当你按动快门，CCD将各个元件的信息传送到模/数转换器上，模拟电信号经过模/数转换器处理后变成数字信号，数字信号以一定格式压缩后存入缓存内，此时一张数码照片诞生了。然后图像数据根据不同的需要以数字信号和视频信号的方式输出。CMOS是怎样工作的CMOS即互补金属氧化物半导体，它在微处理器、闪存和ASIC（特定用途集成电路）的半导体技术上占有绝对重要的地位。CMOS和CCD一样都是可用来感受光线变化的半导体。CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。CCD在工作时，上百万个像素感光后会生成上百万个电荷，所有的电荷全部经过一个“放大器”进行电压转变，形成电子信号，因此，这个“放大器”就成为了一个制约图像处理速度的“瓶颈”，所有电荷由单一通道输出，就像千军万马从一座桥上通过，当数据量大的时候就发生信号“拥堵”，而HDV格式却恰恰需要在短时间内处理大量数据，因此，在民用级产品中使用单CCD无法满足高速读取高清数据的需要。而CMOS则不同，每个像素点都有一个单独的放大器转换输出，因此CMOS没有CCD的“瓶颈”问题，能够在短时间内处理大量数据，输出高清影像，因此也能都满足高清HDV的需求。CCD芯片CMOS芯片原理基于单晶硅技术基于MOS技术成品率高低功耗高低成本高低读取速度低高宽动态范围小大低照度随着技术的进步，发展出的半导体工艺BSI技术能彻底解决CMOS低照度下表现不佳的情况。BSI技术背面照射是能够消除CMOS传感器唯一的缺点——灵敏度低的技术。传统CMOS传感器的光传感器（光电二极管）上面有3层等多层布线层，遮挡了部分入射光。因此，灵敏度比只有1层布线层的CCD传感器要低，只有后者的一半左右。而BSI型CMOS传感器的光传感器上面没有布线层（图2）。因为是从光传感器的背面（硅底板侧）采光。这样便能够防止遮挡入射光。所以，可以获得与CCD相当甚至高于CCD的灵敏度。从而解决了CMOS的最后一个弱点。在2009年后，各大厂家就实现了向CMOS全面转型的计划。目前，CCD的领导者SONY推出的所有高清网络摄像机都是基于CMOS技术的。而且在最低照度要求已经优于CCD器件。SONY高清摄像机SNC-DH160HD高清网络全能型半球摄像机采用CMOS，最低照度：彩色0.50lx(IRON)(F1.2/AGC42dB/50IRE)，黑白0lx(IRON)(F1.2/AGC42dB/50IRE)SNC-DM160百万像素智能网络半球摄像机，采用CCD感光器件，最低照度：彩色：0.8Ix，50IRE，F1.3，AGC30dB，黑白：0.15Ix，50IRE，F1.3，AGC30dB宽动态应用自然光线的排列是从120000Lux到星光夜里的0.00035Lux。当摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10000Lux，对比就是10000/100=100:1。这个对比人眼能很容易地看到，因为人眼能处理1000:1的对比度，然而传统的安防监控摄像机则不行，因为它只有3:1的对比性能。因此，它只能选择使用1/60秒的电子快门来取得室内目标的正确曝光，但是室外的影像会被清除掉（全白）；或者换种方法摄像机选择1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室内的影像会被清除（全黑）。所以必须采用宽动态（WDR）技术。采用多次曝光取样技术，其效果决定于其曝光取样次数。由于读取速度的限制，尽管宽动态CCD摄像机与传统CCD摄像机相比，在技术上有了一次次突破，现在已发展到第三代CCD宽动态摄像机，宽动态范围也达到了160倍，或说54dB。而采用五次取样方式，CCD宽动态摄像机的动态范围最多也只能达到66dB。而在CMOS－DSP技术中，每个像素实际上都是一部独立的照相机，可独立控制各自的曝光过程。这样，捕捉物体较亮色调的像素就会在达到饱和之前停止收集光子，而捕捉较暗色调的像素也可以根据需要不断地收集光子，直到它们的信噪比足以准确呈现这些色调为止。同时，中间色调的显示效果也会得到保障，因为对它们进