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安森美半導體用於安全防衛的網路攝影機方案

網路攝影機,顧名思義,即結合網路技術和傳統攝影機的新一代攝影機,其顯著的特點是能進行遠程即時監控,滿足安防業不斷提高的要求。隨著時代的發展和技術的進步,其應用會越來越普及和廣泛。作為關鍵元件,圖像感測器對網路攝影機性能的提升起著至關重要的作用。本文將重點介紹安森美半導體具出色微光性能的圖像感測器。

專業安防攝影機細分類別及市場趨勢
目前安全防衛監控市場上主要有兩類攝像機:CCTV(閉路電視採用類比攝影機)和網路攝影機。

CCTV類比攝影機的解析度由「TVL」(電視行或線)表示,TVL是指使用ISO12233解析度測試卡度量的水平線數。TVL是綜合感測器畫素、鏡頭和圖像訊號處理器(ISP)三大因素的系統測量,800線為最理想的值。TVL數通常決定攝影機的均價。

類比攝影機將圖像轉化為NTSC/PAL制式的類比訊號,通過同軸電纜進行傳輸,優點是易於安裝,成本較低。而網路攝影機將圖像轉化為數位訊號,基於乙太網路傳輸資訊及影片,優點是提供高清和全高清解析度。

2014年開始新興類比攝影機和網路攝影機之間的HD-CCTV攝影機類別,它由類比攝影機改進而來,無須新的佈線,可經由同軸電纜進行數位訊號傳輸,提供網路攝影機品質的影片但無需增加成本,支援的影片格式包括HD-SDI、HD-CVI、HD-TVI和HD-AHD。

據TSR的市場研究報告,從解析度來看,720p和1080p為網路攝影機市場主力,而1080p的市占率逐年提高,預計到2016年1080p的銷量開始超過720p。由此看來,網路攝影機正逐年向全高清邁進。安森美半導體提供的圖像感測器AR0130、AR0140用於720p攝影機,支援1080p攝像機的則有AR0230。

安森美半導體的安全防衛圖像感測器方案的優勝之處
安森美半導體的圖像感測器在汽車行業已有多年廣泛的應用並居於全球首位,具備卓越的品質且可靠性高,尤其有很好的溫度適應性和使用經驗,再加上與方案商和圖像訊號處理晶片商的密切合作,以及全套開發工具,可提供全系列方案陣容,配合由720p提高至1080p的高清影片的市場趨勢,用於包括可穿戴安全防護、家居安全防護、700線類比攝影機、圓頂攝影機、720p網路攝影機、1080p PTZ(雲臺)網路攝影機、360度攝影機和4K超高清網路攝影機等應用,能滿足安全防衛監控市場多種不同的性能及價格需求。方案通過提供寬動態範圍、出色的靈敏度和卓越的近紅外性能實現領先業界的微光能力。
AR0130——1/3英寸光學制式、120萬畫素CMOS圖像感測器

AR0130採用安森美半導體專有的A-pix™畫素技術進行減噪,以及DR-pix™(動態回應)畫素技術,以每秒60幀(fps)的速率捕獲高清720p影片,優異的近紅外(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,右圖由於使用了安森美半導體的DR-Pix技術,比左圖用一般相機所拍圖像的感光度和清晰度更好。

圖1. 一般相機與DR-Pix技術拍攝效果對比

AR0130支援高端的攝像機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、場景切換、漸進式掃描、先進的增益控制,可通過雙線串行介面進行編程,而並行介面可相容大多數圖像處理器,內置觸發模式以同步多個感測器。此外,AR0130還可將傳統的類比攝影機升級到高清600-1000 線系列類比攝影機,也可直接升級到高清網路攝影鏡頭解決方案。

由於AR0130增強的靈敏度減少LED照明需求,進而減少攝像機物料清單,故具有高成本效益。

AR0230CS——1/2.7英寸光學制式、210萬畫素CMOS圖像感測器
AR0230CS延續了AR0130的設計(結合業界領先的微光功能及優異的近紅外性能),並在此基礎上整合達105 dB的高動態範圍,可提供高品質1080p (1920 x 1088解析度)影片,它能以每秒60幀 (fps)的速率捕獲高清1080p影片數據。AR0230包含整合的HDR影片支援,帶優化的運動補償 、高級局部色調映射(ALTM)及數位側向溢流(digital lateral overflow, DLO),以將運動偽像減至最少,及優化HDR色彩再現。此外,AR0230CS提供交錯式T1/T2輸出,用於使用第三方網路服務供應商(ISP) HDR支援的客戶。

安森美半導體專有的雙轉換增益3.0微米(μm) DR-Pix™畫素技術用於增強微光性能,及將動態範圍拓寬至最大105 dB。DR-Pix™技術畫素提供兩種模式:低轉換增益模式,優化用於在明亮環境下提供更大的電荷處理能力;高轉換增益模式,在微光環境下提供更高的靈敏度及更低的雜訊讀取。其他功能還包括全局複位釋放快門模式、先進的板載統計引擎、高速可配置環境切換、自動黑電平校準、片上鎖相環及溫度感測器。AR0230CS的工作溫度範圍是-30 °C至+85 °C,包含並行及HiSPi™介面。
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+紅外燈條件下採用黑白模式輸出的對比效果,可見AR0230比競爭器件雜訊更低、成像更清晰。

圖2. 同類型競爭元件與AR0230 拍攝圖片效果對比

網路攝影機是未來影片監控業發展的重點,而對它不斷地創新與發展有賴於關鍵元件圖像感測器的性能。由720p解析度邁向超高清1080p是趨勢所在,安森美半導體配合這市場趨勢,發揮在圖像感測器領域的優勢和專長,提供從可穿戴安全防衛到4K超高清網路攝影機全系列方案,通過高動態範圍、低雜訊處理等技術實現微光高清成像,是用於高可靠性要求如安全防衛監控和汽車等應用的理想選擇。

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