Про матрицы...

CMOS-сенсоры OmniVision OV2710 и Aptina AR0330

Сейчас появились новые современные матрицы, значительно более чувствительные и "малошумящие". Они способны формировать достаточно качественное видеоизображение в ночное время по сравнению со старыми матрицами. OmniVision OV2710 и Aptina AR0330 производства США. Эти матрицы давно и успешно применяются в профессиональных системах видеонаблюдения. Совсем недавно их начали устанавливать и в автомобильные видеорегистраторы и в бытовые видеокамеры.

К сожалению, покупатели не совсем верно представляют, от чего реально зависит качество записи автомобильного видеорегистратора. Реклама сделала своё дело, и многие покупатели ищут МЕГАПИКСЕЛИ. Почти все старые матрицы имели разрешение 5МП, а новые 2.1Мп или 3.5Мп. И очень трудно объяснить покупателю, что матрица с разрешением 2.1Мп может формировать более качественное изображение в условиях недостаточной освещенности, чем 5-ти мегапиксельная.

Матрица, видеоматрица, сенсор, видеосенсор - главная часть любой видеокамеры или фотоаппарата. Именно этот элемент преобразует свет в электричество. Существует две технологии производства матриц. CCD (ПЗС) и CMOS (КМОП). Не углубляясь в подробности, отметим, что хорошие CCD-матрицы лучше CMOS-матриц. Но в мегапиксельном исполнении очень дороги и используются только в профессиональной технике. Поэтому производители в видеокамеры и в фотоаппараты бюджетного ценового диапазона устанавливают только CMOS-матрицы. К тому же технология CMOS развивается очень быстро. Разница в качестве между двумя технологиями не такая уж и большая. А разница в цене просто огромная.

Как устроена CMOS-матрица?

Многие знают, что такое солнечная батарея и видели её активный элемент, который преобразует солнечную энергию в электрическую. Технология CMOS-матрицы основана на этом же принципе. Вся поверхность матрицы состоит из миниатюрных активных элементов - пикселей. Каждый пиксель, под действием света, генерирует электрический заряд. Затем этот заряд считывается и обрабатывается, формируя кадр. Считыванием электрического заряда руководит специальная электронная схема. Назовём эту схему "электронный затвор". В яркий солнечный день, заряд в каждом пикселе накапливается очень быстро. Достаточно около 1/1000 -1/10000 секунды. Ночью - наоборот, заряд накапливается очень медленно. Обычно, при недостаточной освещенности заряд накапливается в течении 1/25 - 1/30 сек. Это ограничение связано с частотой кадров. Если в одной секунде мы имеем 30 кадров, то и заряд с пиксела должен считываться 30 раз в секунду. К сожалению, при столь большом времени накопления заряда в пикселе в 1/30 сек., в нём успевают накапливаться и "электронные" шумы. Поэтому изображение ночью так "шумит". Кроме того. Представьте, что видеокамера установлена на автомобиле и двигается со скорость хотя бы 30 км/ч. За 1/30 сек, автомобиль может пройти несколько десятков сантиметров. Вот именно поэтому, ночное изображение при движении видеокамеры может получиться размазанным. Для того чтобы изображение ночью было с минимальными шумами и не было размазано, надо сделать так, чтобы заряд в пикселе накапливался за более быстрое время. Не за 1/30 сек., а например, за 1/100- 1/120 сек. Конечно, можно принудительно уменьшить время экспозиции, но тогда накопленного заряда будет недостаточно, и изображение будет очень тёмным.

Производители решают эту проблему несколькими способами:

Увеличением размера самого пиксела. Больше поверхность - больше попадет света.
Улучшением качества материала, из которого сделан пиксель.
Установкой перед каждым пикселом микролинз. Позволяет более тщательно фокусировать световой поток.
Установкой микролинз между пикселами. Позволяет фокусировать на линзы дополнительный световой поток.
Применение технологий, улучшающих работу "электронного затвора".
Так же можно значительно улучшить качество ночной записи применением качественного светосильного объектива перед матрицей. Но это уже зависит от производителей авторегистраторов, а не матриц.