镜头焦距与照射距离综合版.doc

春雨弯刀的学习资料镜头焦距与照射距离2012-6镜头照射距离与镜头角度对照表！2.8mm/6米内角度：1153.6mm/10米 角度：754mm/10-15米 角度：786mm/15-20米 角度：538mm/20-30米 角度：4012mm/25-30米角度：2516mm/35-40米角度：2025mm/60-80米角度：15毫米数越大，照的距离越远，相对角度就会越小分辨率帧率所需带宽上限1080P25fps9216 KbpsUXGA25fps8533 KbpsUXGA15fps5120 Kbps960P12.5fps2730 Kbps720P25fps4096 KbpsVGA25fps1360 KbpsD125fps1802 KbpsH-D125fps901 KbpsCIF25fps450 KbpsCCD与CMOS区别CCD英文Charge Couple Device的缩写，中文名称“电荷耦合器件”。CMOS英文Complementary Metal-Oxide Semiconductor的缩写，中文名称为“互补金属氧化物半导体”。 CCD技术成熟，成像质量好，毕竟它是现在应用的最广泛的成像元件，优点在于1）CCD从一开始就是为图像而生。CCD从根本上说，就是采用为图像和电荷传输优化设计的制造技术。这种技术，保证了CCD的性能不会因为减小像素尺寸，而发生降低。这种专用技术的应用，当然也造成了CCD的一大劣势不能集成其他图像处理功能到这块传感器上。2）CCD传感器从根本上避免了由于像素窜扰产生的fixed-pattern noise (固定图样噪声，FPN)，以及temporal noise（暂时噪声）。而这两种噪音在CMOS上是永远不能避免的。但它也有其缺点：1）耗电量大。早期的数码相机有“电老虎”的“美誉”，主要原因之一便来自CCD。虽然现在采用低温多晶硅显示屏等低能耗的部件在一定程度上降低了相机的功率，但CCD依然是数码相机的耗电大户CCD从数码相机一开机便随时保持着工作状态，更是无谓地消耗大量的电能。2） 工艺复杂，成本较高。CCD复杂的结构决定了它制造工艺的复杂性，因而到目前为止，CCD还只有为数不多的几家电子产业巨头能生产。3）像素提升难度大。CCD前两个缺点也直接导致了这一个缺点，CCD像素提升无非是通过两个途径：第一，保持感光元件单位面积不变而增大CCD面积，在大面积CCD上集成更多的感光元件。但是这种方式会导致CCD成品率降低，制造成本更高，功耗更大，在民用领域这是不现实的；第二，缩小感光元件单位面积，在现有水平的CCD面积上集成更多感光元件。但是这种方法会减少感光元件的单位感光面积，降低CCD整体的灵敏度和动态范围，影响画质。 CMOS在最近几年的发展速度相当不错，大有与CCD分庭抗争之势就连目前最顶级的DSLR（单镜头反光数码相机）柯达（Kodak）DCS 14n与佳能(Canon) EOS 1Ds均是采用CMOS成像。相比CCD，CMOS有几个最突出的优点：1） 价格低廉，制造工艺简单。CMOS可以利用普通半导体生产线进行生产，不象CCD那样要求特殊的生产工艺，所以制造成本低得多。而且CMOS尺寸与成品率都不如CCD有很多限制。2）耗电量低。虽然CMOS的滤镜布局与CCD差别不大，但在感光单元的电路结构上却有很大差别。CMOS每个感光元件都具备独立的电荷/电压转换电路，可将光电转换后的电信号独立放大输出这比起CCD将所有的信号全部收集起来再放大输出，速度快了很多。而且CMOS的感光元件只在感光成像时才会工作，所以比CCD更省电。但CMOS同样存在缺点，如果在使用数码相机时成像动作较多，那么CMOS在频繁的启动过程中会因为多变的电流而产生热量，导致杂波并影响画质。3）便于集成。通过CMOS工艺可以方便地做出具有缓存、像素级图像处理、A/D、D/A集成的SoC方案。CCD结构和原理上不允许这么做。4）CMOS图像传感器结构上便于采用高速的并行读取体系。就像今年IEEE一个会议上，SONY发布了连拍速度高达60FPS的CMOS传感器。从读取架构上看，CMOS具有决定性的优势。由于CCD原理、结构的限制，它不能采用这种并行的读取架构，只能另辟蹊径。你所说的大部分单反相机其实主要是CANON吧 首先说一下在闭路电视监控中摄像机的CCD 和CMOS 的结构，ADC的位置和数量是最大的不同。简单的说，CCD每曝光一次，在快门关闭后进行像素转移处理，将每一行中每一个像素(pixel)的电荷信号依序传入“缓冲器”中，由底端的线路引导输出至 CCD 旁的放大器进行放大，再串联 ADC 输出;相对地，CMOS 的设计中每个像素旁就直接连着 ADC(放大兼类比数字信号转换器)，讯号直接放大并转换成数字信号。两者优缺点的比较CCD CMOS设计 单一感光器 感光器连接放大器灵敏度 同样面积下高 感光开口小，灵敏度低成本线路 品质影响程度高， 成本高 CMOS整合集成，成本低解析度 连接复杂度低，解析度高 低，新技术高噪点比 单一放大，噪点低 百万放大，噪点高功耗比 需外加电压，功耗高 直接放大，功耗低由于构造上的基本差异，我们可以表列出两者在性能上的表现之不同。CCD的特色在于充分保持信号在传输时不失真(专属通道设计)，透过每一个像素集合至单一放大器上再做统一处理，可以保持资料的完整性;CMOS的制程较简单，没有专属通道的设计，因此必须先行放大再整合各个像素的资料。整体来说，CCD与CMOS 两种设计的应用，反应在成像效果上，形成包括 ISO 感光度、制造成本、解析度、噪点与耗电量等，不同类型的差异：ISO 感光度差异：由于CMOS 每个像素包含了放大器与A/D转换电路，过多的额外设备压缩单一像素的感光区域的表面积，因此相同像素下，同样大小之感光器尺寸，CMOS的感光度会低于CCD。成本差异：CMOS 应用半导体工业常用的MOS制程，可以一次整合全部周边设施于单晶片中，节省加工晶片所需负担的成本和良率的损失;相对地 CCD 采用电荷传递的方式输出资讯，必须另辟传输通道，如果通道中有一个像素故障(Fail)，就会导致一整排的讯号壅塞，无法传递，因此CCD的良率比CMOS低，加上另辟传输通道和外加 ADC 等周边，CCD的制造成本相对高于CMOS。解析度差异：在第一点“感光度差异”中，由于 CMOS 每个像素的结构比 CCD 复杂，其感光开口不及CCD大， 相对比较相同尺寸的CCD与CMOS感光器时，CCD感光器的解析度通常会优于CMOS。不过，如果跳脱尺寸限制，目前业界的CMOS 感光原件已经可达到1400万像素 / 全片幅的设计，CMOS 技术在量率上的优势可以克服大尺寸感光原件制造上的困难，特别是全片幅 24mm-by-36mm 这样的大小。噪点差异：由于CMOS每个感光二极体旁都搭配一个 ADC 放大器，如果以百万像素计，那么就需要百万个以上的ADC 放大器，虽然是统一制造下的产品，但是每个放大器或多或少都有些微的差异存在，很难达到放大同步的效果，对比单一个放大器的CCD，CMOS最终计算出的噪点就比较多。耗电量差异：CMOS的影像电荷驱动方式为主动式，感光二极体所产生的电荷会直接由旁边的电晶体做放大输出;但CCD却为被动式， 必须外加电压让每个像素中的电荷移动至传输通道。而这外加电压通常需要12伏特(V)以上的水平，因此 CCD 还必须要有更精密的电源线路设计和耐压强度，高驱动电压使 CCD 的电量远高于CMOS。 CCD（Charge Coupled Device）图像传感器（以下简称CCD）和CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor以下简称CIS）的主要区别是由感光单元及读出电路结构不同而导致制造工艺的不同。CCD感光单元实现光电转换后，以电荷的方式存贮并以电荷转移的方式顺序输出，需要专用的工艺制程实现；CIS图像感光单元为光电二极管，可在通用CMOS集成电路工艺制程中实现，除此之外还可将图像处理电路集成，实现更高的集成度和更低的功耗。目前CCD几乎被日系厂商垄断，只有少数几个厂商例如索尼、夏普、松下、富士、东芝等掌握这种技术。CIS是90年代兴起的新技术，掌握该技术的公司较多，美国有OmniVision，Aptina；欧洲有ST；韩国的三星，SiliconFile，Hynix等；日本的SONY，东芝等；中国台湾的晶像；大陆地区的比亚迪，格科微等公司。由于CCD技术出现早，相对成熟，前期占据了绝大部分的高端市场。早期CIS与CCD相比，仅功耗与成本优势明显，因此多用于手机，PC Camera等便携产品。随着CIS技术的不断进步，性能不断提升；而CCD技术提升空间有限，进步缓慢。目前CIS不仅占据几乎全部的便携设备市场，部分高端DSC（Digital Still Camera）市场，更是向CCD传统优势市场监控市场发起冲击。下面就监控专用CIS与传统CCD进行综合对比。一、灵敏度（Responsivity）作为图像传感器最重要的技术指标之一，灵敏度是衡量图像传感器对于光线的敏感程度。监控专用CIS的灵敏度高达10V/Lux-sec以上，高过大部分的CCD传感器（Sharp RJ2311C灵敏度为3.2V/ Lux-sec）。灵敏度指标主要体现在画质的亮度和低光效果上，灵敏度越高画面越清晰。虽然CIS的最小感光度（Minimum Detectable Light）指标低于CCD，但可以满足绝大部分监控应用场合。二、动态范围（Dynamic Range）动态范围是衡量图像传感器对于明暗光线差别较大的场景下的表现。在实际应用中，体现在图像传感器是否可以在一幅图像中既可以清晰显示较暗的场景，又可以清晰显示光线充足的场景。尤其是当Camera对准窗口时，既要能看到窗内的景象，又要能看到窗外的场景，而不出现“过曝”现象。动态范围越高，表明在明暗差别较大的场景下，图像传感器表现越好。目前高端CIS可实现高达100dB以上的动态范围，而常见CCD的动态范围基本在60dB左右。从动态范围上讲，CIS略胜一筹。三、集成度（Integration）由于CIS在标准CMOS工艺制程下制造，可将读出电路（包含相关双采样CDS，自动增益放大器AGC等），模数转换电路（ADC），图像信号处理（ISP），电视信号编码电路（TV-Encoder）等全部集成于单芯片中。而CCD由于制造工艺特殊且复杂，处理电路需单独存在，配套使用，因此在应用上有“CCD套片”的叫法。“CCD套片”包含CCD图像传感器，V-Driver（时序控制/CCD多路电源，逐步被集成与CDS/AGC电路中），CDS/AGC（对应于CIS的读出电路），DSP（对应于CIS的ISP）四部分。如果采用CIS设计CCTV Camera方案，只需要一颗芯片，一颗LDO和少量阻容元件，全部设计可在一块两面SMD 32mm*32mm的PCB板上完成；如果采用CCD套片，则最少需要一块两面SMD 38mm*38mm的PCB板才能容纳所有器件。通常采用两块PCB板，以避免由PCB板元件过密带来的噪声问题。显而易见，基于CIS的Camera方案提供了更高的集成度，无论是PCB板设计难度，还是功耗/成本都大大下降。四、画质（Picture Quality）除受图像传感器本身的物理特性影响外，图像信号处理技术从某种程度上决定了图像质量。之所以人们认为CIS效果不如CCD，一方面是由于长期以来形成的思维定势，更主要是因为CCD拥有独立的DSP，具有强大的图像处理功能，实际上图像传感物理部分已无差别。随着CIS内置ISP算法的不断进步，CIS画质已大幅提升。正常光线下，CIS与CCD画质已无差别，甚至已超越中低端CCD画质。但CIS的ISP集成在芯片内部，其性能与独立的DSP尚有差距，也造就了短期内CIS尚无法达到高端CCD的效果。五、工作温度（Operating Temperature）目前CIS已被广泛应用于汽车监控（含可视倒车等），由于汽车电子的苛刻要求，用于汽车监控的CIS产品要求在-40-105正常工作。而CCD由于传感器部件对热敏感，高于60将无法正常工作（低于-20也无法正常工作），因此高端摄像机都需内置散热系统。相对而言，基于CIS的Camera设计将更加简单，稳定。六、接口（Interface）由于CIS集成度优势，使得CIS相比于CCD拥有更丰富的接口种类。目前监控用CIS不仅能够输出RGB，YUV，CCIR656等数字信号，而且可以输出PAL/NTSC制式的模拟电视信号，既满足传统的CCTV应用，也能满足诸如IP Camera等数字应用。此外CIS还提供I2C控制接口，便于外部MCU对CIS的控制。CCD图像传感器本身只能输出模拟电信号，如果要增加各种接口，就需要“套片”配合使用。比亚迪监控专用CIS产品在现有接口基础上，创新性提供了Master I2C接口和模拟差分电视信号接口。Master I2C接口使客户将调试最佳图像效果参数存于I2C 接口EEROM中，等CIS上电则读取EEROM中的参数并自行配置到最佳效果。针对越来越多的客户采用非屏蔽双绞线传输模拟视频信号，比亚迪CIS提供了差分输出接口，无须外接Balun。七、低功耗，低成本（Low Power Consumption，Low Cost）低功耗与低成本是CIS天生的优势。得益于CIS的高集成度，即使CIS性能大幅提升，其功耗仍处于较低的水平，通常低于350mW（比亚迪CIS更是低至180mW）；而CCD图像传感器本身功耗都高于200mW，CCD套片的功耗更高达2W以上，10倍于CIS。因此，CIS被广泛应用于对功耗敏感的场合，如便携设备，Wireless IP Camera，Baby Monitor，视频对讲等。CCD制造工艺复杂而且成品率较低，CCD图像传感器本身的价格已经高于CIS单芯片价格，何况加上辅助的套片价格。对于常见的CCTV Camera方案，采用CIS方案成本不足低端CCD套片的价格的50%。以上可见，与CCD相比，CIS不仅拥有突出的性价比优势，其低功耗优势更是CCD所无法比拟的，可以完全替换中低端CCD产品。由于CIS相关技术仍处于发展阶段，现阶段CIS主要可用于IP Camera，常规视频监控，楼宇可视对讲，视频会议系统，汽车监控，传统的CCTV监控等领域。 1. 灵敏度差异：由于CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含放大器与A/D转换电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素本身的表面积，因此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。 2. 成本差异：由于CMOS传感器采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，可以轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因此可以节省外围芯片的成本；除此之外，由于CCD采用电荷传递的方式传送数据，只要其中有一个象素不能运行，就会导致一整排的数据不能传送，因此控制CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即使有经验的厂商也很难在产品问世的半年内突破 50%的水平，因此，CCD传感器的成本会高于CMOS传感器。 3. 分辨率差异：如上所述，