網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，顧名思義，即結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)攝像機(jī)的新一代攝像機(jī)，其顯著的特點(diǎn)是能進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，滿足安防業(yè)不斷提高的要求。隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，其應(yīng)用會越來越普及和廣泛。圖像傳感器作為關(guān)鍵元器件，對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)性能的提升起著至關(guān)重要的作用。本文將重點(diǎn)介紹安森美半導(dǎo)體具出色微光性能的圖像傳感器。
專業(yè)安防攝像機(jī)細(xì)分類別及市場趨勢
目前安防監(jiān)控市場上主要有兩類攝像機(jī)：CCTV（閉路電視采用模擬攝像機(jī)）和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。
CCTV模擬攝像機(jī)的分辨率由“TVL”（電視行或線）表示，TVL是指使用ISO12233分辨率測試卡度量的水平線數(shù)。TVL是綜合傳感器像素、鏡頭和圖像信號處理器（ISP）三大因素的系統(tǒng)測量，800線為最理想的值。TVL數(shù)通常決定攝像機(jī)的均價。
模擬攝像機(jī)將圖像轉(zhuǎn)化為NTSC/PAL制式的模擬信號，通過同軸電纜進(jìn)行傳輸，優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，成本較低。而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，基于以太網(wǎng)傳輸信息及視頻，優(yōu)點(diǎn)是提供高清和全高清分辨率。
2014年開始新興模擬攝像機(jī)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之間的HD-CCTV攝像機(jī)類別，它由模擬攝像機(jī)改進(jìn)而來，無須新的布線，可經(jīng)由同軸電纜進(jìn)行數(shù)字信號傳輸，提供網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)品質(zhì)的視頻但無需增加成本，支持的視頻格式包括HD-SDI、HD-CVI、HD-TVI和HD-AHD。
據(jù)TSR的市場研究報告，從分辨率來看，720p和1080p為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)市場主力，而1080p的市場份額逐年提高，預(yù)計到2016年1080p的銷量開始超過720p。由此看來，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)正逐年向全高清邁進(jìn)。安森美半導(dǎo)體提供的圖像傳感器AR0130、AR0140用于720p攝像機(jī)，支持1080p攝像機(jī)的則有AR0230。
安森美半導(dǎo)體的安防圖像傳感器方案的優(yōu)勝之處
安森美半導(dǎo)體的圖像傳感器在汽車行業(yè)已有多年廣泛的應(yīng)用并居于全球首位，具備卓越的品質(zhì)和高可靠性，尤其有很好的溫度適應(yīng)性和使用經(jīng)驗，再加上與方案商和圖像信號處理芯片商的緊密合作，以及全套開發(fā)工具，可提供全系列的方案陣容，配合由720p提高至1080p的高清視頻的市場趨勢，用于包括可穿戴安防、家居安防、700線模擬攝像機(jī)、圓頂攝像機(jī)、720p網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、1080pPTZ（云臺）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、360度攝像機(jī)和4K超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等應(yīng)用，能滿足安防監(jiān)控市場多種不同的性能及價格需求。方案通過提供寬動態(tài)范圍、出色的靈敏度和卓越的近紅外性能實現(xiàn)領(lǐng)先業(yè)界的微光能力。
AR0130——1/3英寸光學(xué)制式、120萬像素CMOS圖像傳感器
AR0130采用安森美半導(dǎo)體專有的A-pix?像素技術(shù)進(jìn)行減噪，以及DR-pix?（動態(tài)響應(yīng)）像素技術(shù)，以每秒60幀（fps）的速率捕獲高清720p視頻，優(yōu)異的近紅外（NIR）性能以850納米波長提升夜視能力，微光（低至0.1勒克斯）高清成像的性能堪稱世界一流。如圖1所示，在相同的微光場景中，右圖由于使用了安森美半導(dǎo)體的DR-Pix技術(shù)，比左圖用一般相機(jī)所拍圖像的感光度和清晰度更好。
圖1. 一般相機(jī)與DR-Pix技術(shù)拍攝效果對比
AR0130支持高端的攝像機(jī)功能如自動對焦控制、分屏、視頻及單幀捕捉，提供自動黑電平校準(zhǔn)、場景切換、漸進(jìn)式掃描、先進(jìn)的增益控制，可通過雙線串行接口進(jìn)行編程，而并行接口可兼容大多數(shù)圖像處理器，內(nèi)置觸發(fā)模式以同步多個傳感器。此外，AR0130還可將傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)升級到高清600-1000線系列模擬攝像機(jī)，也可直接升級到高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭解決方案。
由于AR0130增強(qiáng)的靈敏度減少LED照明需求，進(jìn)而減少攝像機(jī)物料清單，故具有高成本效益。
AR0230CS——1/2.7英寸光學(xué)制式、210萬像素CMOS圖像傳感器
AR0230CS延續(xù)了AR0130的設(shè)計（結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的微光功能及優(yōu)異的近紅外性能），并在此基礎(chǔ)上集成達(dá)105dB的高動態(tài)范圍，可提供高品質(zhì)1080p（1920 x 1088分辨率）視頻，它能以每秒60幀 （fps）的速率捕獲高清1080p視頻數(shù)據(jù)。AR0230包含集成的HDR視頻支持，帶優(yōu)化的運(yùn)動補(bǔ)償、高級局部色調(diào)映射（ALTM）及數(shù)字側(cè)向溢流（digital lateral overflow， DLO），以將運(yùn)動偽像減至最少，及優(yōu)化HDR色彩再現(xiàn)。此外，AR0230CS提供交錯式T1/T2輸出，用于使用第三方網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商（ISP） HDR支援的客戶。
安森美半導(dǎo)體專有的雙轉(zhuǎn)換增益3.0微米（μm） DR-Pix?像素技術(shù)用于增強(qiáng)微光性能，及將動態(tài)范圍拓寬至最大105 dB。DR-Pix?技術(shù)像素提供兩種模式：低轉(zhuǎn)換增益模式，優(yōu)化用于在明亮環(huán)境下提供更大的電荷處理能力；高轉(zhuǎn)換增益模式，在微光環(huán)境下提供更高的靈敏度及更低的讀取噪聲。其它特性還包括全局復(fù)位釋放快門模式、先進(jìn)的板載統(tǒng)計引擎、高速可配置環(huán)境切換、自動黑電平校準(zhǔn)、片上鎖相環(huán)及溫度傳感器。AR0230CS的工作溫度范圍是-30 °C至+85 °C，包含并行及HiSPi?接口。
圖2展示了同類型競爭器件與AR0230所拍圖片在0.5勒克斯光照+紅外燈條件下采用黑白模式輸出的對比效果，可見AR0230比競爭器件噪聲更低、成像更清晰。
圖2. 同類型競爭器件與AR0230拍攝圖片效果對比
結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是未來視頻監(jiān)控業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，而對它不斷地創(chuàng)新與發(fā)展有賴于關(guān)鍵元器件圖像傳感器的性能。由720p分辨率邁向超高清1080p是趨勢所在，安森美半導(dǎo)體配合這市場趨勢，發(fā)揮在圖像傳感器領(lǐng)域的優(yōu)勢和專長，提供從可穿戴安防到4K超高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)全系列方案，通過高動態(tài)范圍、低噪聲處理等技術(shù)實現(xiàn)微光高清成像，是用于高可靠性要求如安防監(jiān)控和汽車等應(yīng)用的理想選擇。