دانلود رایگان ترجمه مقاله فناوری سنسور CCD و CMOS

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1 .معرفی سنسور تصویر: زمانیکه تصویر توسط دوربین گرفته می شود نور از لنز عبور کرده و بر روی sensor Image برخورد می کند . Sensor Image : عبارت است از عناصر یک تصویر )به آنها پیکسل هم گفته می شود(، مقداری از نور دریافتی را به تعداد قابل توجه ای الکترون تبدیل میکند نور های قوی تر الکترون های بیشتری تولید و الکترون ها به ولتاژ تبدیل می گردد سپس با استفاده از مبدل های D/A به یک مقدار تبدیل شده و سیگنال ایجاد شده توسط مدارهای الکترونیکی دوربین پردازش می گردند. در حال حاضر تنها 2 تکنولوژی عمده که در Sensor Image ها استفاده می شود وجود داردکه عبارتند از: CCD (Charge-coupled Device) و CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

فیلتر کردن رنگ: Sensor Image ها مقداری از نور را از محیط روشن به تاریک بدون هیچ گونه اطالعات مربوط به رنگ، نگه می دارند. زمانیکه که CCD و CMOS فاقد رنگ )blind color )می شوند در آن هنگام فیلتری که در قسمت جلوی Sensor Image می باشد به سنسورها امکان دادن رنگ به هر پیکسل را می دهد. دو راه متداول به منظور ثبت رنگ وجود دارد، یکی RGB( قرمز ،سبز و آبی( و دیگری CMYG( فیروزه ای، سرخابی، زرد و سبز(. قرمز، سبز و آبی رنگ های اولیه هستند که در ترکیبات مختلفی قادر به ساخت رنگ های زیاد قابل رویت برای چشم انسان هستند. آرایه Bayer که از ردیف های متناوب فیلتر قرمز- سبز و سبز- آبی تشکیل شده است متداول ترین فیلتر رنگ RGB می باشند، شکل 3( چپ(. از آنجا که چشم انسان به رنگ سبز در مقابله دو رنگ دیگر حساس تر می باشد، در آرایه Bayer دو بار از رنگ سبز استفاده شده است این بدین معنا است که چشم انسان قادر به تشخیص جزئیات بیشتر خواهد بود .این حالت در مقایسه با حالتی که هر سه رنگ به اندازه مساوی در فیلتر استفاده می شوند ،جزئیات بیشتری نشان میدهد.

راه دیگر به منظور فیلتر کردن و یا ثبت رنگ استفاده رنگهای مکمل مانند فیروزه ای، سرخابی و زرد می باشد. فیلتر های تشکیل شده از رنگ های مکمل در سنسور ها، اغلب با فیلتر سبز ترکیب می شوند تا موجب شکل گیری آرایه CMYG شوند.)شکل 2 . )عموما فیلتر CMYG سیگنال پیکسل باالتری را با توجه به باند طیفی گسترده اش ایجاد می کند. در هر حال سیگنال ها بایستی به RGB تبدیل شوند چرا که در تصویر نهایی استفاده می شوند و این تبدیالت پردازش زیاد و نویز زیادی را به همراه خواهد داشت. در نتیجه gain اصلی ) نسبت سیگنال به نویز ( به شدت کاهش می یابد برای همین است که CMYG برای نمایش دقیق رنگ ها مناسب نیستند. آرایه CMYG اغلب در Interlaced CCD( اسکن خط های زوج و فرد به ترتیب( استفاده می شود این در حالی است که سیستم RGB در Progressive اسکن )اسکن همه ی خط ها( استفاده می شود.

2.CCDتکنولوژی. در سنسورهای CCD نوری که در پیکسل سنسور قرار می گیرد از طریق یک Chip در طول یک نود خروجی یا چند نود خروجی منتقل می شود. این نورها تبدیل به ولتاژ ، بافر شده و به صورت یک سیگنال آنالوگ فرستاده می شود. این سیگنال تقویت شده و سپس با استفاده از یک مبدل D/A به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود. )شکل 3.) تکنولوژی CCD تنها به منظور استفاده در دوربین ها شکل گرفته است و قدمت ساخت آنها بیش از 33 سال می گذرد. سنسورهای CCD در مقایسه با CMOS فوایدی چون حساسیت نور بیشتر و نویز کمتر در زمان های گذشته داشته اند. در سال های اخیر این تفاوت ها به ندرت از بین رفته است.

یکی از معایب سنسورهای CCD استفاده از قطعات آنالوگ می باشد که نیازمند شدت جریان الکتریکی زیاد در بیرون از مدار. تولید گران، مصرف پاور 011 برابر بیشتر از CMOS از دیگر معایب آن می باشد. مصرف پاور زیاد منجر به ایجاد گرما در دوربین می شود که این گرما نه تنها روی کیفیت دوربین تاثیر منفی می گذارد بلکه باعث افزایش قیمت دوربین و اثرات زیست محیطی منفی می گردد. از آنجا که همه چیز از طریق یک آمپلی فایر خروجی و یا چندین آمپلی فایر عبور می کنند، سنسورهای CCD نیازمند میزان اطالعات باال تری هستند. مقایسه شکل 4 ( نمایش PCBA CCD ) با شکل 5 ( نمایش CMOS ).

بخشی از مقاله انگلیسی:

1.Introduction to image sensors When an image is being captured by a network camera, light passes through the lens and falls on the image sensor. The image sensor consists of picture elements, also called pixels, that register the amount of light that falls on them. They convert the received amount of light into a corresponding number of electrons. The stronger the light, the more electrons are generated. The electrons are converted into voltage and then transformed into numbers by means of an A/D-converter. The signal constituted by the numbers is processed by electronic circuits inside the camera. Presently, there are two main technologies that can be used for the image sensor in a camera, i.e. CCD (Charge-coupled Device) and CMOS (Complementary Metal-oxide Semiconductor). Their design and different strengths and weaknesses will be explained in the following sections. Figure 1 shows CCD and CMOS image sensors.

Color filtering Image sensors register the amount of light from bright to dark with no color information. Since CMOS and CCD image sensors are ‘color blind’, a filter in front of the sensor allows the sensor to assign color tones to each pixel. Two common color registration methods are RGB (Red, Green, and Blue) and CMYG (Cyan, Magenta, Yellow, and Green). Red, green, and blue are the primary colors that, mixed in different combinations, can produce most of the colors visible to the human eye. The Bayer array, which has alternating rows of red-green and green-blue filters, is the most common RGB color filter, see Figure 2 (left). Since the human eye is more sensitive to green than to the other two colors, the Bayer array has twice as many green color filters. This also means that with the Bayer array, the human eye can detect more detail than if the three colors were used in equal measures in the filter.

Another way to filter or register color is to use the complementary colors—cyan, magenta, and yellow. Complementary color filters on sensors are often combined with green filters to form a CMYG color array, see Figure 2 (right). The CMYG system generally offers higher pixel signals due to its broader spectral band pass. However, the signals must then be converted to RGB since this is used in the final image, and the conversion implies more processing and added noise. The result is that the initial gain in signal-to-noise is reduced, and the CMYG system is often not as good at presenting colors accurately. The CMYG color array is often used in interlaced CCD image sensors, whereas the RGB system primarily is used in progressive scan image sensors. For more information about interlaced CCD image sensors and progressive scan image sensors, see the links in Chapter 7.

2.CCD technology In a CCD sensor, the light (charge) that falls on the pixels of the sensor is transferred from the chip through one output node, or only a few output nodes. The charges are converted to voltage levels, buffered, and sent out as an analog signal. This signal is then amplified and converted to numbers using an A/D-converter outside the sensor, see Figure 3. The CCD technology was developed specifically to be used in cameras, and CCD sensors have been used for more than 30 years. Traditionally, CCD sensors have had some advantages compared to CMOS sensors, such as better light sensitivity and less noise. In recent years, however, these differences have disappeared.

The disadvantages of CCD sensors are that they are analog components that require more electronic circuitry outside the sensor, they are more expensive to produce, and can consume up to 100 times more power than CMOS sensors. The increased power consumption can lead to heat issues in the camera, which not only impacts image quality negatively, but also increases the cost and environmental impact of the product. CCD sensors also require a higher data rate, since everything has to go through just one output amplifier, or a few output amplifiers. Compare Figure 4 showing a CCD PCB (Printed Circuit Board) with Figure 5 showing a CMOS PCB.