CMOS camera là gì: Các loại Cảm Biến Camera Quan Sát

CMOS là gì?

CMOS (viết tắt của Complementary Metal-Oxide-Semiconductor – tạm dịch là Bán dẫn kim loại ô-xít bù) là thuật ngữ để chỉ một lượng nhỏ bộ nhớ trên bảng mạch máy tính, lưu trữ trong BIOS.

Một số thiết lập cài đặt BIOS này có thời gian, ngày tháng trên hệ thống cũng như các thiết lập phần cứng.

CMOS Camera là gì ?

CMOS Camera là bộ phận sử dụng bộ lọc màu RGB sau đó chuyển sang dữ liệu dạng số rồi đưa vào thẻ nhớ để lưu lại.

Dựa trên công nghệ cơ bản của cảm biến máy ảnh CMOS này, các hãng đã tùy biến ra những cảm biến máy ảnh riêng biệt của từng hãng như Canon có cảm biến máy ảnh CMOS Dual Pixel AF CMOS còn đối với Sony ta có cảm biến máy ảnh CMOS BSI.

Chức Năng Chính Của Cảm Biến Camera

Cảm biến ảnh là thiết bị có chức năng chuyển đổi tín hiệu hình ảnh thu được từ việc hấp thụ ánh sáng của vật thể thành tín hiệu điện.

Camera quan sát có thể hoạt động chính xác và ổn định thì các nhà sản xuất đã không ngừng trang bị cho chúng những loại cảm biến khác nhau để phù hợp với từng chức năng khi sử dụng.

Nổi bật nhất trong số đó là cảm biến CCD VÀ CMOS, đây là 2 loại cảm biến quan trọng giúp các thiết bị này hoạt động ổn định.

Hãy cùng HighMark Security so sánh để biết thêm về cấu tạo chiếc camera bạn đang sử dụng hay chuẩn bị lắp đặt nhé!

Cảm biến hình ảnh là gì?

• Cảm biến ảnh là thiết bị có chức năng chuyển đổi tín hiệu hình ảnh thành tín hiệu điện.

Trong phần lớn các trường hợp sử dụng, tín hiệu điện được số hóa bằng chip ADC nhanh rồi chuyển tới các chip xử lý số khác trong thiết bị số.

Chip ADC thường đặt cùng đế với cảm biến ảnh, cho ra dẫn xuất là cảm biến ảnh kỹ thuật số.

Các loại cảm biến ở vùng ánh sáng nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại được sử dụng phổ biến hiện nay là cảm biến CCD (semiconductor charge-coupled devices), CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor).

Ngoài ra còn có cảm biến ảnh ở vùng phổ tia X, tia gamma.

Cảm biến hình ảnh là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy ảnh.

Chi phí để sản xuất được một cảm biến hình ảnh thường chiếm 1/3 tổng giá trị của chiếc máy ảnh đó.

Cảm biến hình ảnh này được sản xuất từ silic là chính, (tương tự như việc sản xuất chip xử lý trên máy tính), chế tạo thành các miếng wafer siêu mỏng được đục đẽo tinh vi theo công nghệ của từng hãng.

Nhờ cảm biến ánh sáng đi qua ống kính sẽ được ghi lại và xử lý thành hình ảnh rồi xuất ra thẻ nhớ.

Cảm biến rất quan trọng, nó quyết định rất lớn đến chất lượng hình ảnh thu được sau khi chụp.

Bên cạnh đó hình ảnh thu được còn phụ thuộc nhiều vào độ nhạy sáng của máy ảnh, độ phân giải của máy ảnh.

2 dạng cảm biến hình ảnh

• Dạng ma trận hay mảng (Array), thu nhận trực tiếp ảnh hai chiều, sử dụng trong camera, webcam, máy ảnh kỹ thuật số, kính nhìn đêm (Night vision), kính thiên văn, camera trên vệ tinh viễn thám,…
• Dạng dòng đơn (Line) thu nhận từng dòng và thực hiện quét để thu được toàn ảnh, sử dụng trong máy fax, máy scan các kiểu, và máy đo quang phổ.

Cmos camera là gì ?

Đối với cảm biến máy ảnh CMOS sử dụng bộ lọc màu RGB sau đó chuyển sang dữ liệu dạng số rồi đưa vào thẻ nhớ để lưu lại.

Dựa trên công nghệ cơ bản của cảm biến máy ảnh CMOS này, các hãng đã tùy biến ra những cảm biến máy ảnh riêng biệt của từng hãng như Canon có cảm biến máy ảnh CMOS Dual Pixel AF CMOS còn đối với Sony ta có cảm biến máy ảnh CMOS BSI.

5 ưu điểm của chip cảm biến CMOS

Khi so sánh giữa chip cảm biến CCD và chip cảm biến CMOS, người ta thường nêu ra ngay 5 ưu điểm của CMOS:

• Độ nhạy sáng cao, độ phân giải cao.
• Điện năng tiêu thụ ít, kéo dài thời gian dùng pin.
• Ít bị nhiễu.
• Tốc độ xử lý ảnh chụp cực nhanh.
• Tích hợp nhiều chức năng tương tác trên ảnh chụp.

So sánh cảm biến CCD và CMOS camera quan sát

Hiện nay CCD và CMOS là 2 loại công nghệ chip cảm biến hình ảnh đang thống lĩnh thị trường camera quan sát nói riêng và các thiết bị ảnh số khác nói chung.

Có thể nói chip cảm biến hình ảnh là thành phần quyết định đến độ nét của hình ảnh, độ nhạy sáng, năng lượng điện tiêu thụ…

Vì vậy có thể nói trái tim của một camera nằm trên chip cảm biến hình ảnh.

Trước đây, chip cảm biến CMOS được trang bị trong các thiết bị rẻ tiền (điện thoại, camera kỹ thuật số, PDA…) do độ nhạy sáng thấp, hình ảnh thu được không sắc nét…

Trong một thời gian dài nó không được các nhà sản xuất camera quan tâm.

Nguyên lý làm việc của CCD và CMOS

Nhiệm vụ của chip cảm biến là bắt ánh sáng khi cửa trập được mở và chuyển chúng thành các điện tử;

Sau đó, các điện tử này được chuyển thành điện áp; cuối cùng điện áp chuyển sang dạng tín hiệu số.

CCD và CMOS khác nhau chính bắt đầu từ khâu hấp thụ ánh sáng rồi chuyển sang dạng tín hiệu số như thế nào?

Sự khác biệt giữa CCD và CMOS là gì? 

CCD nhạy cảm hơn với ánh sáng

Độ nhạy cảm với ánh sáng là một trong những khác biệt  lớn nhất giữa camera CCD và camera CMOS.

Với kết quả của vật liệu cấu tạo khác nhau để tạo thành vi mạch hình ảnh, cảm biến CMOS hoat động với độ nhạy cảm về ánh sáng thấp hơn 10 lần so với cảm biến CCD có nghĩa là camera CCD có thể quan sát được trong điều kiện tối tốt hơn từ 3-10 lần so với cảm biến CMOS.

Do vậy cảm biến CCD được sử dụng rộng rãi hơn cho phần lớn các camera giám sát video.

Thông thường, cảm biến CMOS được sử dụng cho các thiết bị quan sát gia đình vì chi phí thấp hơn, đồng thời cần hỗ trợ của đèn chiếu hồng ngoại (Led IR) để dùng trong ban đêm.

Các camera loại đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng rất thấp “Low light illumination” đều dùng vi mạch ảnh CCD để thấy trong đêm tối mà không cần sự hỗ trợ của đèn led hồng ngoại.

Các vật liệu dùng sản xuất cảm biến CCD có chi phí tốn kém hơn so với vật liệu chế tạo cảm biến CMOS.

Thông số AD và sự tương tác quan trọng

Điểm khác biệt đầu tiên giữa CCD và CMOS là sự khác biệt về cấu trúc của bộ cảm biến độ phân giải điểm ảnh (pixels).

Ngoại trừ việc có chứa các vật liệu bán dẫn “phô-ton ánh sáng”, CCD còn bao gồm nhiều tụ điện loại MOS (Metal Oxide Semiconductor).

Còn cảm biến CMOS được chế tạo với thiết kế phức tạp hơn, ngoại trừ các vật liệu bán dẫn photon, CMOS còn bao gồm bộ khuếch đại và mạch A/D.

So sánh hai loại khi hoạt động trong lãnh vực nhạy cảm khu vực rộng.

So với cảm biến CMOS thì cảm biến CCD có mức độ nhạy cảm rộng hơn , CCD có thể tạo ra tín hiệu điện mạnh mẽ hơn khi xuất ở ngõ ra của hình ảnh (vpp – video output) trong cùng một điều kiện môi trường, cảm biến CCD có thể cung cấp hình ảnh với mức tiếng ồn thấp, hình ảnh chất lượng cao hơn.

Do đó , cảm biến CMOS theo truyền thống được cho là không tốt như cảm biến CCD.

Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ mới, hiện nay đã có những cải tiến rất ấn tượng cho việc chế tạo các cảm biến CMOS thế hệ mới, với lợi thế chi phí thấp, cảm biến CMOS bắt đầu thách thức sự thống trị cảm biến CCD trong thị trường camera cao cấp.

ADC (chuyển đổi analog / digital) vị trí và số lượng khác nhau: CCD và CMOS có thiết kế số lượng ADC và kỹ thuật ADC khác nhau .

Với CCD thì mỗi dòng ngang của một điểm ảnh kết nối với một ADC, sau khi hoàn tất tiến trình tiếp xúc ,tín hiệu được chuyển vào một bộ lưu và đưa đến một bộ khuếch đại ADC để nén và điều biến hình ảnh xuất ra (analog signal).

Cảm biến CCD tín hiệu đầu ra dạng tương tự, cảm biến CMOS tín hiệu đầu ra kỹ thuật số:  CCD xử lý thông qua tín hiệu dạng analog, với các thông số của dòng-ngang.

Cảm biến CMOS thông qua tín hiệu kỹ thuật số, trực tiếp với tham số của độ phân giải điểm ảnh.

Do vậy ,khi camera giám sát sử dụng mạng IP để truyền tải thường sẽ được sử dụng với cảm biến CMOS vì ưu thế tín hiêu kỹ thuật số, còn camera giám sát truyền thống thường được sử dụng cảm biến CCD.

Với sự phát triển đặc biệt về công nghệ vài năm qua, các thiết kế cải tiến cho cảm biến CMOS đã tăng diện tích nhạy cảm với ánh sáng gần bằng với mức độ nhạy của bộ cảm biến CCD.

Ngoài ra, cảm biến CMOS với lợi thế của cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, tiêu thụ điện năng thấp.

Cảm biến CCD có thể làm việc tốt hơn CMOS trong điều kiện ban đêm, nhưng ngược lại cảm biến CMOS có thể cung cấp 100 triệu điểm ảnh về hình ảnh HD chất lượng cao, và đó là điều mà các bộ cảm biến CCD không thể đạt được.

IP Camera với mức 2-3-5-8-11-16-29 Megapixels ra đời là sự thách thức về thế hệ so với CCD.

Nếu bạn đang muốn lắp đặt một camera chuyên để quan sát vào ban đêm thì hãy nên lựa chọn những mẫu camera sử dụng loại cảm biến CCD để lựa chọn.

Những sản phẩm của camera Dahua, camera Hikvision,.. sẽ là những hãng giúp bạn có những lựa chọn chất lượng với chế độ bảo hành cực tốt với nhiều ưu đãi. 

Qua các phân tích ở trên các bạn đã có thể tự lựa chọn được dòng sản phẩm Camera quan sát nào phù hợp với vị trí và yêu cầu của chính mình hoặc chủ đầu tư rồi.