主頁（http://m.by236.com）：DPS VS.CCD 誰與爭鋒 從30年前發展至今，CCD圖像傳感器從最初簡單的8像數位移寄存器到現在，已具有數百萬至上千萬像數。而采用CCD技術的攝像機一路走來，今天仍以技術完善、成像質量、分辨率、靈敏度等優勢，成為高端監控攝像機市場的主力軍。但是近幾年來，采用另一種傳感技術CMOS的攝像機，也在以低成本、功耗小等特點奮力追趕CCD。 然而，此次擂臺賽還未見分曉，如今又殺出一種新概念的圖像傳感和處理系統——DPS。此種技術在1990年由美國斯坦福大學的幾位教授提出，在經過十幾年的發展和完善后，至今日形成了一個不同于傳統CCD傳感器的數字圖像傳感和處理系統（Digital Pixel System）。 對于DPS未來的應用市場，擁有此技術專利的美國Pixim公司副總裁Todd E. Rockoff博士指出：“最近一連串恐怖爆炸事件將極大地推動高端安全監控市場的發展，這對采用DPS技術的攝像機市場前景有一個非常正面的影響�！� 那么將來，到底誰會登上攝像機市場的頭把交椅？是CCD還是DPS，或者是另有其他？本期話題，我們特邀了JVC（中國）投資有限公司的張智勇、慧友電子有限公司的鐘紀祥、PELCO的閆毅、景陽智能的張波以及天下數碼的韓冰，來探討此話題。讓我們一起分享他們的精辟見解！ DPS現在還屬于應用早期，目前不會取代CCD DPS英文全稱Digital pixel system，即數字像素系統，這是一種新型的成像器，是成像技術的突破。 與傳統CCD相比，DPS最明顯的特點是在寬動態范圍上。由于DPS的核心是在采集的每一個圖像像素中都含有一個模數轉換器（ADC），這樣成像器直接輸出的是關于每個像素的數字信號。而CCD成像器輸出的還是模擬信號，從其模擬信號到DSP數字處理過程的時間要比DPS長。所以DPS大大節省了信號的無效傳輸，將像素陣列的信號衰減和串擾降低到最小，做到了更好的降噪。另外，DPS采用的是高速無損多次采用技術，每一個像素獨自確立自己的曝光時間，在本質上相當于幾十萬個攝像機同時進行操作，而不象CCD由整個場景的平均亮度決定曝光時間進行操作，后者會導致明亮處曝光過度，黑暗處曝光不足。正因如此，DPS的寬動態范圍最高可達到120dB。 其次，DPS的優點還表現在集成度和電耗上。DPS包括圖像傳感器和圖像處理器，集成度很高，體積小。而CCD集成度相對較低，體積較大。另一方面，DPS在主芯片電路幾乎沒有靜態電量損耗，CCD卻由于電路復雜，需要外部控制信號和時鐘信號來獲得滿意的電荷轉移效率，還需要多個電源和電壓調節器，因此功耗大。不過從目前來看，CCD還是有一定的優勢，表現在技術發展比較成熟，圖像具有高靈敏度和較寬的溫度范圍，市場認可和接受度較高。 值得關注的是，在當前的監控領域中，已經產生了一種在Pixim DPS基礎上采用SIMD（單指令多數據）成像處理技術的攝像機。其大大提高了運算速度，給用戶提供了定制的圖像質量，以及多種預定義的圖像配置文件和多個附加的用戶自定義文件，如高清晰度、寬動態、室內、室外、窗口、賭場等。并且在保證色彩再生方面提供了多種白平衡選項，保證了在不同色溫環境下的色彩還原性…… 目前，DPS做為一種新型的技術已經逐漸開始應用在監控領域，并由于其卓越的寬動態性能和色彩再生能力使其應用范圍變得更為廣泛。特別針對于光線條件比較苛刻的地方，比如銀行的進出口、ATM取款機、高速公路的收費站、車輛進出口、建筑物出入口走廊、娛樂場所、港口碼頭等具有挑戰性光照條件下的應用。舉例說明，目前國內很多高速收費站大都采用的是1/2英寸的CCD成像器，其成像靶面大，通光量大，視野角度大，但價格昂貴。DPS由于成品率高，制造成本低，加之其優質的強光處理能力，在此方面基本可以替代傳統的CCD。 不過，總的來說，DPS現在還屬于應用早期，目前不會取代CCD。但DPS圖像傳感器主要朝著高分辨率、高動態范圍、高靈敏度、超微型化、數字化、多功能化的方向發展，以小型化和低功耗DPS圖像傳感器為核心的攝像機將會成為監控產品的主流，為圖像傳感器市場帶來巨大的發展。 DPS在原理上屬于CMOS工藝改良器件的一種 DPS在原理上屬于CMOS工藝改良器件的一種。CMOS器件是一種半導體器件的結構名稱，也是其制造工藝的名稱，它的中文名稱是“互補性氧化金屬半導體”，是利用硅和鍺兩種元素制成的半導體器件，在其上共存著帶N（帶－電）和P（帶+電）級的半導體，隨著外接觸發極控制量的變化，讀取其中互補效應所產生的電流，即可解碼，輸出成影像。JVC公司在2003年底推出了采用該類型器件的攝像機，目前市面上推廣的一些鈣類產品（DPS）在性能及原理上與JVC的TK-WD310EC基本相同。 據筆者所知，利用CMOS結構制作感光器件的探索已經有很多年的歷史了，現在應用已經非常普及了，例如電腦城里滿柜臺的USB小攝像頭就是此技術的應用。由于這些產品應用的是低端CMOS器件，此類攝像頭給用戶極壞的印象，圖像動態范圍很窄，照度范圍不適當，很容易造成曝光過度或曝光不足；而且分辨率較低，噪波較大。 經過對CMOS本身的改良及應用電路的優化，該器件現在的表現已經有了很大的提高，例如CANON公司的EOS 1D MARKⅡ和SONY公司的DCR-PC1000E攝像機，前者是價值2萬余元的專業數碼照相機，后者是最新的、價值萬元的民用3片感光器件攝錄一體機。 從當前的應用中去分析，CMOS器件的優點是顯而易見的： 首先，CMOS是一種傳統工藝，生產流程簡單，成品率、產量高，使得理論上價格低廉。其二，集成度高，相同性能要求下可以制造出微型化攝像機，相同尺寸下可以制造出更高的分辨率，甚至可以將驅動電路直接做在感光器件上，相對比較節省空間。其三，靈敏度高，由于是逐像素輸出（IT CCD是逐行輸出），加之期間集成度很高，所以一般在每個像素上直接制作一個前置放大電路，就地放大，在消除了拖尾及開花效應的同時，其原始靈敏度可以做到很高。另外，運行速度快，其最大輸出速度是CCD的5倍以上；電力消耗低，約為CCD的1/3到1/8…… 不過，至目前為止，CMOS器件仍存在著一些不足：期間本身的原始動態范圍較小，比CCD還要小一點；其次，熱噪波高，由于集成度高、結構特殊，早期低端產品極易受溫度影響，不過高端產品在此方面有了很大的改進；另有關鍵的一點是怕靜電，電子行業內的前輩曾經依據其英文發音和易被靜電燒毀的現象起了一個外號——“誰摸（誰）死”，很是形象。 然而，總結以上方面，相對于CMOS來說，現有的CCD器件劣勢還是比較明顯。雖然其具有極高的信噪比、很強的感光靈敏度和良好的動態范圍，但CCD生產過程復雜、產量低、成品率低，價格貴。為了克服CCD的不足，因此人們才研發和推出了新型的CMOS影像傳感器。 (中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮) |
