تفاوت سنسورهای CCD و CMOS در دوربین های مداربسته چیست؟

 

ما به عنوان نصاب دوربین های مداربسته گاها درباره سنسورهای CCD و CMOS می شنویم. اگر تازه می خواهید دوربین مداربسته نصب کنید؛ قبل از خرید خصوصیات آن را بررسی کنید. حتما بپرسید که دوربین از چه سنسوری استفاده می کند. ما در این مقاله دو سنسور سی سی دی (CCD) و سی ام اُ اِس (CMOS) را بررسی کرده و تفاوت های آن ها را مشخص می کنیم.

 

سنسور CCD یا Charge coupled device

سنسورهای سی سی تی با چیپست های سیلیکونی و فتوسایت ساخته می شوند. این فتوسایت ها یا گیرنده ها نور را از اجسام می گیرند و به بار الکتریکی تبدیل می کنند. زمانی که به بار الکتریکی یا جریان تبدیل شدند در صفحه نمایش کامپیوتر یا دستگاه نمایشگر نشان داده می شوند.

سنسورهای سی سی تی زمانی که روشنایی را به بار الکتریکی تبدیل می کنند گرمای خیلی زیادی تولید می کنند. برای ساخت سنسور های CCD چهار برابر هزینه بیشتری نسبت به ساخت سنسورهای CMOS خرج می شود.

سنسور CMOS یا Complementary Metal – Oxide Semiconductor

 

سنسور CCD پیکسل را به پیکسل و آن را به بار تبدیل می کند. در حالی که در CMOS تبدیل بار به ولتاژ درون پیکسل اتفاق می افتد. در ابتدا سنسورهای CMOS نمی توانستند مثل سنسورهای CCD ویدیوهای شفافی تولید کنند، از این رو استفاده از آن ها در دوربین های مداربسته خیلی متداول نشده بود. سنسورهای CMOS از مدارهای مثبت و منفی استفاده می کند و در زمان معین فقط از یک نوع مدار استفاده می کند. بنابرین در مقایسه با سنسورهای CCD از قدرت خیلی پایینی استفاده می کنند و به همین سبب مصرف کم انرژی را یکی از مزیت های آنان می شناسند.

اگر از کابل های خیلی بلند استفاده می کنید سنسوری که قدرت کمتری مصرف می کند، مناسب است. تولید سنسور CMOS با مدار کوتاه تر ارزان تمام  می شود. در حالی که تولید مدار CCD که مدار یکپارچه و بلندی دارد هزینه زیادی در پی دارد.

 

 

نتیجه گیری اولیه

از آن جایی که سنسورهای CMOS از یک مدار استفاده می کند ممکن است در نمایش اجسام متحرک خوب عمل نکند. در عوض سنسورهای CCD ویدیو را با جزئیات نشان می دهند.

 

سنسورهای CMOS مدرن خیلی ارتقا یافته اند. عملکرد هر دو سنسور خیلی عالی شده است ولی تفاوت قیمت بین دو سنسور خیلی زیاد است. دوربین های مداربسته با سنسور CMOS قیمت پایین تری نسبت به دوربین های مداربسته با سنسور CCD دارند. از این رو استفاده از سنسورهای CMOS در دوربین های مداربسته خیلی معقول و رایج است.

 

مزایا و معایب دوربین های مداربسته سنسور CMOS

دوربین های مداربسته با سنسور CMOS از جفت  نیمه رسانای اکسید فلزی مکمل و متقارن نوع N و نوع P استفاده می کند.

تکنولوژی اسکن پروگرسیو (Progressive image scanning technology) به صورت رایج در دوربین های مداربسته CMOS استفاده می شود. این نوع تکنولوژی به دوربین مداربسته CMOS اجازه می دهد که میزان هر پیکسل را اسکن کنند.

 

مزایا

• رزولوشن بالا
• رنگ های بسیار عالی
• سرعت فریم بالا
• مصرف پایین انرژی
• مقرون به صرفه

 

معایب

• نویز زیاد
• حساسیت متوسط

مزایا و معایب دوربین های مداربسته سنسور CCD

سی سی دی کوتاه شده ی عبارت «دستگاه بارجفت‌شده» است. دوربین های مداربسته IP سی سی دی WDR (بازه دینامیکی بالا) بسیار عالی دارند. بنابرین این دوربین در شرایط  نوری ضعیف (low-light) عملکرد خوبی دارند.

در دوربین های با سنسور CCD در مقایسه با دوربین های با سنسور CMOS لرزش و ارتعاش مشکل چندانی ایجاد نمی کند. دوربین های مداربسته CMOS از رولینگ شاتر «rolling shutter» استفاده می کند، به این معنا که دوربین مداربسته از بالا به پایین را پوشش می دهد.

از طرف دیگر دوربین های مداربسته CCD از گلوبال شاتر «global shutter» استفاده می کنند و تمام سنسور را پوشش می دهد. بدین ترتیب دوربین های مداربسته CCD به لرزش و ارتعاش حساسیت کمتری نشان می دهند.

 

نقاط قوت

• عملکرد خوب در محیط های با نور خیلی ضعیف
• وی دی آر (WDR) خوب
• حساسیت کمتر نسبت به ارتعاش
• نویز کمتر
• حساسیت بالا
• وضوح بیشتر

 

نقاط ضعف

• مصرف انرژی بیشتر
• سرعت فریم پایین تر
• قیمت بالا

 

اگر می خواهید دوربین مداربسته با سنسور خوب خریداری کنید این مقایسه را از دست ندهید!

قبل از خرید برای داشتن تصویر یا ویدیوی شفاف حتما مقایسه ی دو سنسور CCD و CMOS زیر را در نظر بگیرید.

 

 

کدام سنسور (CCD یا CMOS) برای دوربین مداربسته بهترین است؟

سنسور سی سی دی با سنسور سی ام اُ اس چه تفاوت هایی دارد؟

 

ممکن است صداها فکر شما را مشغول کرده باشد و همه این سوالات از مقایسه دو سنسور CCD و CMOS نشات می گیرد. مگه نه!؟  اما نگران نباشید و یک نفس عمیق بکشید. امروز در این مقایسه به همه سوالات شما پاسخ می دهیم.

• بخش اول: مقایسه ی سرعت فریم و قدرت (power) دو سنسور CCD و CMOS
• بخش دوم: مقایسه کیفیت عکس دو سنسور
• بخش سوم: مقایسه ی حساسیت و نویز در دو سنسور متفاوت دوربین های نظارتی

بخش اول: مقایسه ی سرعت فریم و قدرت (power) دو سنسور CCD و CMOS

سنسور های CCD برنده واقعی در معیار «سرعت فریم» هستند. این سنسور ها به طور مستقیمی می توانند فتوالکتریک ها را به سیگنال های دیجیتالی تبدیل کنند. سرعت فریم و سرعت فرایند نسبت به سنسورهای CMOS خیلی بالاست.

 

در سنسورهای CCD از آنجایی که فرایند تبدیل در بیرون از سنسور اتفاق می افتد، زمان بیشتری طول می کشد تا تصویر و ویدیو شکل بگیرد.

 

سنسورهای CMOS می توانند در یک تراشه چند کاره، کارکرد های متنوعی داشته باشند. این سنسور ها به پهنای باند پایین تری نیاز دارند.

 

سنسور های CCD برای تبدیل و تقویت سیگنال دیجیتالی، هم به مدار داخلی و هم عناصر بیرونی نیاز دارند. بدین سبب برخی اوقات دوربین های مداربسته با سنسور CCD گرمایی زیادی را تجربه می کنند.

 

در یک کلام، دوربین های مداربسته با سنسور CMOS سرعت فریم بالایی را ارایه می کنند و در مقایسه با CCD ها مصرف انرژی پایین داشته و مقرون به صرفه هستند. همانطور که در بالا هم اشاره کردیم CMOS ها قیمت مناسب تری نسبت به CCD ها دارند.

برنده بخش اول مقایسه های سنسور های CMOS است.

 

بخش دوم: مقایسه کیفیت تصویر در دو سنسور CMOS و CCD

دوربین های نظارتی CCD تصاویر، ویدیوها و عکس ها را با رزولوشن بالاتری ارایه می کنند.

با این حال با توجه به تکنولوژی رو به رشد دوربین های نظارتی CMOS کیفیت تصویر می تواند در دو سنسور برابری کند. برای مثال دوربین های CMOS با زوم اُپتیکی حتی تصاویر شفاف تری نسبت به CCD ارایه می کنند.

 

 

دو سنسور CCD و CMOS در مقایسه بخش دوم برابر می شوند.

 

بخش سوم: مقایسه دو سنسور (CCD و CMOS) در دوربین های نظارتی در شرایط نور کم / حساسیت و نویز

سنسورهای CCD در دوربین های نظارتی بار را از میان تراشه عبور می دهند، بنابرین عکس ها کمتر مستعد به هم ریختگی هستند. از این رو CCD ها حساسیت طیفی بالاتری در مقابل روشنایی دارند و در نتیجه نویز کمتری تولید می شود.

 

بازه کوانتومی «Quantum Efficiency» معیاری برای سنجش نحوه عملکرد سنسورهای CCD و CMOS در تبدیل روشنایی (فوتونها) به سیگنال های دیجیتالی (الکترون ها) است. هر چقدر که الکترون بیشتری در فرایند تبدیل در پیکسل باشد به همان  اندازه حساسیت سنسور بیشتر است.

 

رید نویز «Read Noise» معیاری برای سنجش نویز سنسورهاست. هر چقدر رید نویز بالاتر باشد به همان  اندازه حساسیت سنسور دوربین مداربسته بیشتر است.

 

سنسورهای CCD عملکرد بهتری را در محیط های کم نور و نمای شب ارایه می کنند. اما دوربین های مداربسته CMOS گاهی اوقات در معیار حساسیت از CCD ها سبقت می گیرند.

در این بخش خیلی سخت می توان مدعی شد کدام سنسور برنده است، ول اگر استفاده از تکنولوژِ روز و عملکرد بهتر را در نظر بگیریم،  دوربین های مداربسته با سنسور CCD برنده می شود. ( اما ممکن است این پیروزی گذرا باشد.)

 

 

با توجه به اطلاعاتی که در این مقاله آوردیم مشخص می شود که برنده واقعی بین دو سنسور مشخص نیست، ولی هر کدام مزایا و معایبی دارند. شما می توانید مزایا و معایب این دو سنسور را بشناسید و سنسوری که مناسب محیط و کاربری شماست انتخاب کنید.

 

در عملکرد واقعی برنده اصلی مشخص می شود و آن هم به کاربری شما بستگی دارد.

 

نکات تکمیلی

• اگر می خواهید دوربین مداربسته را در محیط های تاریک نصب کنید از سنسور های CCD استفاده کنید.

البته گفتنی است برخی از دوربین های با سنسور CMOS مخصوص محیط های تاریک و شب هستند.

●      از دوربین های مداربسته با سنسور CMOS در محیط های پوشیده استفاده کنید. از آن جایی که سنسورهای CMOS کوچک هستند دوربین هایی که از این سنسورها استفاده می کنند می تواند فشرده و جمع و جور باشد. سنسورهای CCD مدار های پیچیده ای دارند. اگر فکر می کنید که دوربین نظارتی شما در محل مستعد آسیب باشد از دوربین های ضد ضربه با سنسور CMOS استفاده کنید.