В основе современных видеокамер лежит применение сенсоров, выполненных по одной из двух технологий построения электронных схем:

• КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник) или CMOS-матрица (Complementary-symmetry / metal-oxide semiconductor);
• ПЗС (прибор с зарядовой связью) или CCD-матрица (Charge-Coupled Device).

Принцип действия ПЗС и КМОП сенсоров одинаков: под действием оптического излучения в полупроводниковых элементах появляются носители заряда, которые преобразуются в электрический сигнал.

Данные типы матриц имеют одну светоприемную плоскость, на которой расположены миниатюрные светочувствительные элементы, реагирующие на световой поток разных цветов. После обработки сигналов от этих элементов появляется изображение, которое, в свою очередь, складывается из элементарных цветовых точек (пикселов).

Первоначально были разработаны ПЗС-матрицы. Почти одновременно с ними были разработаны КМОП-матрицы. Различие между ПЗС и КМОП сенсорами заключается в способе накопления и передачи заряда, а также в технологии преобразования его в аналоговый сигнал.

ПЗС-матрица – специализированная аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов, выполненная на основе кремния. Основная задача ПЗС-матрицы – накапливание энергии светового потока в потенциальных ямах – пикселах. При дальнейшей обработке информации, сосредоточенной в пикселах, используются сдвиговые регистры, после которых сигнал поступает на АЦП и дальше на устройства формирования стандартного видеосигнала. ПЗС-матрицы обладают следующими достоинствами:
• низкий уровень шумов;
• высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%);
• высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для ПЗС – 95%);
• высокая чувствительность (возможность получения изображения достаточно хорошего качества даже в условиях низкой освещенности);
• улучшенная цветопередача. 

Недостатками ПЗС-матриц являются:
• сложный принцип считывания сигнала, а, следовательно, технология;
• высокий уровень энергопотребления (до 2 – 5Вт);
• высокая стоимость производства;
• вертикальные размытые полосы ниже и выше очень яркого объекта в кадре.

КМОП-матрица представляет собой не просто светочувствительную матрицу, использующую полевые транзисторы; это полноценная интегральная схема, на которой реализованы схемы обработки сигнала. В результате видеокамеры на КМОП-матрицах более компактны, по сравнению с видеокамерами на ПЗС, и позволяют получать доступ к каждому пикселу или к выбранным группам пикселов, что облегчает решение задач при формировании и обработке сигналов с матрицы.

Логическим продолжением КМОП-матриц стали PIXIM-матрицы. Ключевым моментом PIXIM-матриц является «присутствие» аналого-цифрового преобразователя непосредственно в каждом пикселе матрицы и независимая микропроцессорная обработка сигнала в режиме реального времени. В PIXIM-матрицах для каждого пиксела производится «замер» интенсивности освещения. После этого подбирается наилучшее время экспозиции из пяти возможных значений. Такой подход называется «мультисемплингом» и позволяет работать с динамическим диапазоном освещенности сцены до 120 дБ.

Достоинства КМОП-матриц:
• высокое быстродействие (до 500 кадров/с);
• низкое энергопотребление (почти в 100 раз по сравнению с ПЗС);
• простота и низкая стоимость в производстве;
• перспективность технологии (на одном кристалле реализуются все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получая, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле).

Недостатки КМОП-матриц:
• низкая чувствительность;
• высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами – даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток);
• невысокий динамический диапазон.

КМОП-матрицы активно применяются за рамками системы видеонаблюдения, например, в бытовых видеокамерах, электронных фотоаппаратах и в камерах, встроенных в средства коммуникации.
Матрицы видеокамер - чувствительные элементы видеокамер: КМОП матрица, ПЗС матрица. Достоинства и недостатки матриц. Принцип действия ПЗС и КМОП сенсоров одинаков. Логическим продолжением КМОП-матриц стали PIXIM-матрицы.
Матрицы видеокамер - чувствительные элементы видеокамер
