图像传感器有CMOS和CCD两种。在模拟监控时代，CCD占有绝对优势，其灵敏度高、解析力强、信噪比高、低照度效果好。但到了网络摄像机时代，CMOS的呼声日益走高，低廉的价格、快速提升的技术水平，让其大有取代CCD，成为高清时代霸主的势头。那么，CCD与CMOS，到底谁会称霸江湖呢?本期行家视点邀请了索尼中国专业系统集团产品经理秦杰、韩国NEXTCHIP总裁金敬洙、比亚迪股份有限公司销售经理黄振中、深圳英飞拓科技股份有限公司市场部产品经理曾小伟、北京爱锐康特技术有限公司市场总监高默冉、深圳波粒科技股份有限公司客服部主管匡全慰、安维安防华北区域销售总监李文博、天敏科技安防产品经理高明共同探讨。

　　CCD与CMOS，孰优孰劣?

　　CCD与CMOS图像传感器是生产监控摄像机必须选用的元器件，经过多年的积累，厂家对它们各自特点已非常熟悉。那么，CCD与CMOS各自有什么优势、劣势呢?

　　秦杰：CCD的优势是灵敏度高、色彩还原真实、整体图像品质好、噪点控制好，劣势是功率稍大、成本高;CMOS优势是信号读出速度快、无垂直拖尾、低功耗、集成度高，劣势是有固定模式噪点，灵敏度较低。

　　李文博：CCD的特点是，其为单一感光器所以灵敏度在等同面积下较高，成本高，连接复杂度低，解析度高，其为单一放大所以噪点低，需外加电压故功耗高。信息读取方式上，CCD需外部电路控制，较为复杂;CMOS的特点是，由感光器连接放大器所以灵敏度低，成本低，噪点较高，功耗较低，其直接读取电流(或电压)信号，速度是CCD的10倍以上。

　　曾小伟：CCD有效感光单元面积大，灵敏度强、分辨率高、低照度下效果好。电信号经过放大器统一放大，噪点低，信噪比高;CMOS传感器每个感光像素可直接经过ADC放大，处理速度快、耗电量小、功耗低，同时，工艺制作简单、成本低。

　　宽动态、低照度、清晰度、色彩还原等主要取决于摄像机传感器和DSP的图像处理能力。对于CCD来说，低照度、清晰度、色彩还原效果较好，但宽动态多通过两种快门速度取像合成来实现，不及CMOS传感器通过设置数字电平阀值的宽动态效果。

　　匡全慰：CCD灵敏度高、畸变小、寿命长、体积小、无残缺、CCD广泛使用在数字摄影、天文学，尤其是光学遥测技术;CMOS具有读取方式简单、速度快、集成度高、高动态范围等特性。

　　CCD摄像机光感性能更好，在光线不足的环境下成像效果比CMOS好，目前CMOS需要达到CCD同样的效果，需采用低照度技术做后端的处理。同时CCD的色彩还原度更好，使得图像更加逼真。

　　高明：二者差异主要体现在灵敏度、成本、噪声、功耗等几个方面。在象素尺寸相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器;CCD传感器的成本比CMOS传感器高;相同尺寸的CCD传感器分辨率通常优于CMOS传感器;CCD传感器除了在电源管理电路设计上的难度更高之外，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。

　　黄振中：CCD称为“电荷耦合器件”，CCD实际上只是一个把从图像半导体中出来的电子有组织地储存起来的方法。CMOS称为“互补金属氧化物半导体”，CMOS实际上是将晶体管放在硅块上的技术。CMOS传感器不需要复杂的处理过程，直接将图像半导体产生的电子转变成电压信号，因此就非常快。这个优点使得CMOS传感器对于高帧摄像机非常有用，高帧速度能达到400到2000帧/秒。这个优点对于眺望高速移动的物体非常有用。

　　二者技术更新的亮点

　　一款产品未来发展，仅仅看其现有特性是不够的，其技术更新速度、技术更新方向，更决定了其未来市场格局。CCD与CMOS图像传感器各自在技术更新方面有什么亮点呢?

　　金敬洙：CCD技术更新方向包括，增加像素、提高传感器的灵敏度、WDR(或者HDR)传感器的出现。1.增加像素。CCD传感器是根据模拟影像传输方式的NTSC/PAL制式来决定它的像素，并且以510H，760H像素的传感器作为市场的主流。但最近由于索尼的市场推动政策，逐渐形成960H传感器的市场。与760H传感器相比，虽然960H传感器的引进提高了100TVL以上水平分辨率，但因DVR设备的视频输入是720H的水平分辨率，区域受限制，所以录制/播放的图像质量仍然是720H级的分辨率，这点是需要解决的问题。不过，相信在不久的将来是可以解决的。2.提高传感器的灵敏度。CCD传感器制造商在不断地提高灵敏度，而且与传统的产品相比，CCD传感器的灵敏度已经提高了2.5倍以上。这使低照度环境下的视频监控环境得到了很大的改善。3.WDR(或者HDR)传感器的出现。通常，使用背光补偿技术时，在一个区域内出现照度差别较大的情况下，图像传感器一般不得不针对其中一种极端条件进行优化，代价则是另一种条件下的性能被降低。但如果使用WDR传感器，即使在同一区域内出现极暗、极亮环境下都可以清晰地捕捉图像。但是，为了使用WDR传感器，必须要使用能够针对一个图像可以进行多重曝光控制(长时间曝光和短时间曝光)，并且可以把多重曝光的多个图像合成单一图像的摄像机ISP。现在模拟CCTV市场中SONY公司的市场操纵力是最强的。就CCD传感器在市场上的发展方向而言，目前，业界存在根据SONY公司的政策而决定的倾向。

 　 CMOS技术更新包括提高传感器的灵敏度、在小的OpticalSize中实现高灵敏度、引进高速传输接口及增加最大帧率、WDR(或者HDR)Sensor的出现、引进GlobalShutter方式。1.提高传感器的灵敏度。与CCD相比，灵敏度性能稍差一些的CMOS传感器，通过持续灵敏度性能的调整，已经开始相继出现了可以在低照度环境下存在低噪点，捕获高灵敏度图像的产品。这些灵敏度性能的提高，让CMOS传感器低灵敏度而使使用环境受限制的环境壁垒问题逐渐消失。2.在小的OpticalSize中实现高灵敏度。监控系统中通常使用的传感器的OpticalSize是1/4英寸和1/3英寸，尤其是在高清级传感器的情况下，普遍出现1/3英寸，但现在也有出现即使将OpticalSize缩小到1/4英寸，也可以确保相同灵敏度的传感器。随着传感器OpticalSize的减小，高价的Mega级别的CMOS传感器的价格也出现了下降。3.引进高速传输接口及增加最大帧率。随着从高清级传感器中输出的原始数据量增大，最大帧率也随之增加，高速串行传送需求逐渐兴起，因此，逐渐出现了采用从现有的并行接口转换成串行接口的SubLVDS产品。最大帧率也从原来的高清级传感器的15frame/sec(帧/每秒)提高到现在的60frame/sec以上，已经达到可以实时传输百万级图像的水平。4.WDR(或者HDR)Sensor的出现。现已有内置LogicBlockDesign的CMOS传感器，在此特性基础上，CMOS传感器可以直接输出WDR图像信号给ISP，无需ISP处理,所以安防制造商离带有WDR功能的高清CMOS摄像机越来越近了。5.引进GlobalShutter方式。通常，CMOS传感器主要使用行曝光形式的卷帘快门(Rollingshutter)方式。由于RollingShutter方式，在平移或者倾斜摄像机时，图像的上半部跟下半部不会按照垂直方向排列，而是出现倾斜的Jello现象，降低图像的质量。目前，一些Automotiveapplication中会使用拥有D1级分辨率的GlobalShutter方式的CMOS传感器。在不久的将来，会出现应用GlobalShutter方式的高清级别的CMOS传感器，这也将会突破应用CMOS传感器的环境壁垒问题。

　　黄振中：CCD的规格影响成本与设计，越来越多的LCD宽荧幕为了满足人类视觉比例，跳脱传统4：3的规格走向16：9/16：10及更宽广的界线。有人说，模拟监控，CCD称王;高清监控，CMOS后来居上。现实情况是这样吗?企业们会如何选用二者，安排其岗位呢?然而，大多数DSC消费型数位相机的CCD长宽比，依然沿袭二十世纪50年代电视规格标准刚制订时的4：3的标准(3：2主要仍为DSLR数位单眼机身所采用，另中片幅、专业数位机背享有1：1之正方形特殊规格)。主要原因是这方面设计变更不仅会影响成本，也会牵动至后续相机与镜头的设计。CMOS的更新较为灵活，比亚迪为CMOS感光芯片专门开发了“增强型影像处理器”，它使用了一种全新的算法，能够很好地提升获取影像的动态范围，平衡光暗度，表现影像的层次感。所谓“动态范围”是指一台摄像机在大范围亮度(即明暗差别较大)拍摄物体时候的影像再现能力，这是考察数码摄像机成像质量的一个重要标准，高动态范围可以在大范围亮度(即明暗差别较大)实现原始影像真实重现并同时有很好的细节表现力。“增强型影像处理器”把原始的影像信号分离成为“图像信号”和“亮度信号”，画面的明暗处被分别优化处理，更加逼真传神，高清晰的视频信号就这样实现了。

　　随着技术的革新，CMOS更好一些，不但最终成品的能耗低，能实现原始影像真实重现且具有很好的细节表现力，可以更好的达到监控的目的;同时产品方案简洁，成品体积可控性强，适用场合更广。

　　高默冉：从传感器产品发展来看，目前COMS传感器新产品、新技术更新速率明显要快于CCD产品。CCD产品虽然目前在致力于降低成本，但是在未来高清领域内所需要的高清/超高清传感器方面取得的进展依然是非常有限。而COMS产品借助于已经十分成熟的CMOS工艺，其新技术的发展成果可以很容易地应用到新产品的生产当中去。随之而来研发和生产转化周期的缩短也有利于整体市场成本的有效降低。因此一些传统的老牌CCD厂家(如SONY等)也开始进行CMOS产品的研发工作以保持其新兴市场占有率。

　　未来CMOS产品将会在WDR方面发挥其固有的优势，实现更宽动态的图像捕捉。在CCD传统优势的低照度环境下通过不断增大传感器开口率，改进图像放大器工艺流程等措施提升低光图像的表现力，争取获得能与CCD传感器相匹敌的低光效果。Arecontvision最新产品中的binning技术能够有效提高低光环境下的信噪比和色彩还原度就是一个明显的例证。另一方面CMOS传感器在高清领域不断研发出1000万，2000万，3000万以上级超高像素传感器。今后Arecontvision将一如既往地不断给客户带来能够拥有更高像素、更快帧速率(实时性)和更优异画质表现的百万至千万像素高清工业级监控摄像机，将实时高清晰度的千万像素级别监控画面带进我们的生活。