你选择CMOS单片数字摄像机吗?
数码与整机
传统的单片摄像机很多都是采用CCD(Charge Coupled Dcvicee 电荷耦合器件)加上信号放大处理电路输出视频信号,所用芯片和外围器件都较多。相比之下CMOS芯片是一块高度集成的单一芯片,摄像系统所有的功能,包括自动曝光、电子缩放、白电平平衡、彩色编码、模数转换、噪音抑制等等,都集成到芯片里,只需添加一个镜头,就可以组成完整的摄像机。它可以拍摄高分辨率的彩色或黑白图像,最高分辨率可达640×480;数字视频端口可支持诸如CCIR601、CCIR656、YUV等多种格式;内置的IIC接口可以方便地进行可编程的多功能操作,使用起来更加方便。不仅如此,CMOS单片摄像机的价格也相对便宜,在低端摄像头市场上,现在已经基本是CMOS的天下了。
一 CMOS的现况
目前世界上可以大批量生产CMOS摄像器件的厂家还不是很多,因此采用CMOS技术生产的摄像芯片还未被广泛推广。美国的OmniVision(OV)技术有限公司是世界上较大的和主要的CMOS传感器供应商。
OV系列摄像器件分模拟信号输出和数字信号输出两大类。模拟信号输出的摄像器件主要应用在闭路监控如工业生产监控、可视门铃、汽车后视、视觉玩具和消防类电子产品方面,这类器件连接监控的AV端口即可看到图像;通过图像捕捉卡也可将图像输入到计算机;另一类数字信号输出的摄像器件主要应用在视频会议、可视电话、可视邮件、PC多媒体技术等方面。OV系列芯片从OV5116到OV8110等有多个型号,分为彩色或黑白,模拟或数字摄像模块,可以适应不同需求。
OV7620是一款彩色数字感应芯片,可以广泛应用于视频会议、可视电话、静态图像等,能够输出32万像素的图像,每秒输出60帧,内置IIC接口可对曝光控制、自动增益控制、白电平平衡控制、彩色模块等进行编程。再连接上USB控制器可以直接应用于USB接口的可视电话。OmniVision公司从推出OV511高性能摄像机到USB接口芯片(Advanced Camera to USB Bridge),为 “电脑眼” 提供完整的解决方案。制造商们可以利用新一代个人电脑上带有的USB接口,开发出视频和图像外设。当然开发者可以根据自己的需求采用CMOS芯片搭配不同类型的USB控制接口,组成能够实现不同要求的USB接口的数字摄像机。
二 CCD和CMOS优缺点分析
(图1)

事实上,CMOS数字摄像芯片和CCD数字摄像芯片在上世纪70年代同时发展,CCD摄像机由于灵敏度高、噪音小,逐渐在市场上占据了主导地位。(图2)

可是,相比之下CMOS摄像机体积小、功耗低、价格低,应用日趋广泛,如已用于嵌入移动电话、手持电脑和PDA的数字摄像机以及保安监视场合的隐形摄像机,都利用了CMOS芯片的高度集成性和节能特性。CCD摄像机的敏感元件和信号处理电路因工艺上的限制不能集成在同一块芯片上,所以无法摆脱体积大、功耗大的瓶颈问题。CMOS摄像机还可以作为隐蔽使用的微型摄像机,应用于军事侦察、军事数据采集、公安刑侦。当今CMOS芯片技术已达到相当成熟的地步,市场和商业应用广泛。
CMOS数字摄像机的成像速度要远高于CCD数字摄像机。CCD电荷耦合器需在同步时钟的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,而CMOS光电传感器采集光信号的同时就可以取出电信号,还能同时处理各单元的图像信息,所以速度比CCD电荷耦合器快很多。
和CCD数字摄像机相比,市场上主流的CMOS数字摄像机在性能和规格上还存在某些不足。首先,CMOS数字摄像机主要缺点在于图像分辨率低和光照灵敏度低两方面。像素越多,分辨率要求越高。虽然有的CMOS芯片像素达到32万,但是也只适宜看大的东西或者近的物体。对远的或小的东西,就显得有些模糊。目前市场上的CMOS图像传感器,在光照条件好时(如晴朗白天的室内),图像质量很好;但在光照暗的时候(如黄昏室内昏暗的灯光下),图像质量会严重恶化。但这个问题在技术上最近已经有了突破性的进展。其中OminiVision新推出的几款图像传感器构成的CMOS数字摄像机,其图像质量给人鲜艳清晰的视觉效果,已经和普通CCD摄像机水平相当。
三 CMOS产品
在现今的市场上,一般的CMOS数字摄像机(即我们通常所说的摄像头),其价格都在1000元以下。以下是几款市场上最新的CMOS单芯片数字摄像机,你可以根据你需要选择称心满意的产品。
基于CMOS芯片,除了用于数字摄像机之外,在传真机、扫描仪、数码相机、安全侦测系统等方面都有广泛应用。据预测,全球CMOS传感器的销售额,2005年将突破100亿美元。今后以CMOS单芯片为主的摄像器件应用将会更广泛,让我们拭目以待。(图3)
