從"芯"而論 淺談數(shù)碼相機傳感器進化史

　　雖然佳能已經(jīng)推出多款數(shù)碼全畫幅單反，但是尼康卻不為所動，一心認為“APS-C畫幅才是最佳的數(shù)碼畫幅”。這個理念也影響很多廠商很多年，至今仍然可以看到很多廠商仍然沒有進軍或者剛剛進軍全畫幅領域。不過佳能相機越賣越好，特別是5D與1DS雙系列夾擊，尼康在F6之后徹底轉行進入數(shù)碼行業(yè)，在比佳能晚了6年之后，推出了第一款全畫幅單反D3。雖然晚了6年，但是不得不說D3在2007年打了一次漂亮的翻身仗，只可惜這一次的勝利沒持續(xù)多久，5D2就再一次擊敗D700，讓佳能奠定了數(shù)碼相機的領先地位。

　　尼康在靠著第一臺全畫幅D3打了翻身仗，但這時候已經(jīng)是2007年，第二年佳能5D2問世，結果如何相信大家都非常清楚

　　可以說從2000年左右數(shù)碼相機走上民用市場，到2007年尼康第一臺全畫幅單反問世。佳能的成功其實有著一定的巧合，也有這尼康、富士、柯達、美能達等等的不爭氣。究竟這幾年，剩下的廠商在干什么，下一頁我們繼續(xù)聊。

　　3其他廠商在做啥 索尼成就刷機狂魔

　　說了這么多，其實數(shù)碼相機廠商還有很多，其他廠商都在做什么?柯達和康泰時作為曾經(jīng)的巨頭，基本上死在了數(shù)碼相機民用化的第一股浪潮上，但是奧林巴斯卻一直在不斷努力，在數(shù)碼相機初期有著非常不錯的表現(xiàn)。奧林巴斯在曾經(jīng)推出E系列，主打43畫幅，同樣是單反系統(tǒng)，但是更加輕巧。不過在畫幅競爭中，43畫幅逐漸敗給了APS-C和全畫幅，因此奧林巴斯的43系統(tǒng)一度銷聲匿跡。近些年才和松下一起，在M43畫幅的無反領域重新殺出了一席之地。

　　奧林巴斯早在2004年就推出了43畫幅單反E-1，但是可惜受到當時APS-C頂峰論影響，奧林巴斯沒有選擇更大畫幅

　　另外如今的大廠，索尼。其實索尼在數(shù)碼相機早期，雖然卡片機做的有姿有色，但是高端相機領域一直沒有踏足。索尼并沒有高端單反相機的制作基礎，因此索尼最大的目標是收購美能達，畢竟這時候的美能達雖然仍有雄厚的技術實力，但是公司財務上已經(jīng)是風雨飄搖。在經(jīng)歷了數(shù)年的收購歷程后，2006年索尼終于如愿以償，也開始了索尼大法的刷機狂魔之旅。

　　刷機狂魔索尼在2006-2010年推出了23數(shù)碼單反，這個記錄實在是難以超越，圖為索尼第一款全畫幅數(shù)碼單反，A900

　　索尼從2006年開始，瘋狂推出α系列單反相機，從最初的a100，一直到2010年最后一款數(shù)碼單反a580，索尼在四年多時間內發(fā)布了23款數(shù)碼單反相機，而且包括a900、a700、a850等全畫幅產(chǎn)品，現(xiàn)在看依然是最強悍的刷機狂魔。從2010年開始，索尼不再生產(chǎn)數(shù)碼單反，改為兩線嘗試。A33和A55開啟了單電的嘗試，而NEX 3和NEX5則開啟了微單時代。事實證明，索尼的這一步豪賭，微單系列取得了巨大的勝利。

　　無反相機不是索尼首創(chuàng)，第一臺是松下G1，但是索尼的確把無反相機發(fā)揚光大了

　　當然，事后的事情大家就比較清楚了，2013年索尼第一次推出A7系列，從推出就備受好評，全畫幅的高畫質加上微單的輕巧便攜，也注定了索尼在無反領域的行業(yè)老大地位。

　　4從CCD到CMOS 成本決定一切

　　其實我們說了很多關于相機畫幅發(fā)展的歷史，相機傳感器發(fā)展的另外一方面，則是從CCD到CMOS的進步。說到CCD，如果您身邊有五六十歲，從2000年左右開始使用數(shù)碼相機的朋友，一定會接觸到一個概念：“CCD的畫質，特別是色彩，遠比CMOS好”。這是，這一點沒錯。

　　CCD畫質有多好，可以看到近兩年專業(yè)中畫幅后背才換用CMOS，而且不是全部更換(圖中三款相機，索尼A900為CMOS，適馬SD1為X3，而IQ180為CCD)

　　CCD和CMOS，本質上是傳感器工藝的不同。簡單來說，CCD的感光元件，每行的像素點都只使用一個“放大器”來進行處理，而CMOS則是每個像素都有一個單獨的放大器。因此CCD上，從像素點來看，用于感光的區(qū)域要遠大于CMOS，畢竟CMOS上還要集成許多復雜的電路，所以CCD的畫質，的確比CMOS好。

　　如下圖所示，CCD傳感器中每一行中每一個象素的電荷數(shù)據(jù)都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經(jīng)由傳感器邊緣的放大器進行放

　　大輸出;而在CMOS傳感器中，每個象素都會鄰接一個放大器及A/D轉換電路，用類似內存電路的方式將數(shù)據(jù)輸出。

　　左圖為CCD電路輸出示意圖，右圖為CMOS示意圖

　　但是CCD有兩個天生的缺陷，一個是速度慢，畢竟一個處理器要處理上個個像素點的信息，運算量和發(fā)熱量是不言而喻的，而且發(fā)熱量巨大的，導致CCD的熱噪普遍很高。另外一個是生產(chǎn)成本高，其實這源自于品控問題，一旦CCD有問題，就是成片的像素出問題，除了作廢沒有別的辦法(很多老相機會有壞掉一條線，就是CCD出問題后整行像素報廢)，而CMOS出現(xiàn)壞點，之后要不是太多，算法屏蔽就是了。

　　因為CCD成本高，良品率低，而且速度慢高感差，不能適應高速拍攝需要。所以，隨著CMOS工藝的進步，CMOS取代CCD是歷史的必然。2001年，佳能推出了D30，是第一臺采用CMOS的單反相機。但是當時CMOS的畫質還不足與抗衡CCD，所以并沒有巨大反響。但是到了2002年，佳能推出1DS，雖然之前已經(jīng)有幾款全畫幅數(shù)碼單反，但是用CCD制造一塊全畫幅，成本極高，因此并沒有得到用戶認可。而佳能1DS使用了CMOS之后，售價真正進入了民用能接受的范圍，因此CMOS的天下，從此開始。雖然CCD依然有著畫質優(yōu)勢，但是到了2007年左右，CCD的保有量已經(jīng)很少，2010年之后，幾乎在沒有CCD的135產(chǎn)品。

　　佳能D30是第一臺CMOS畫幅的單反，而第一臺可以用于市場銷售的全畫幅1DS，同樣是CMOS，從而讓價格快速下降

　　其實可以看到，從CCD成熟應用，再到CMOS全面崛起，不超過十年時間。為何CCD到CMOS的迭代進行的如此快速，以至于即便是CMOS的畫質不如CCD，CCD仍然被快速淘汰。根本原因在于“成本與價值”。CMOS價格便宜，足以讓數(shù)碼相機普及，而另一方面，CMOS具有高速性能，在那個時代，體育攝影決定了廠商的使用取向，因此從這一點來說，具備高速拍攝性能的CMOS，無疑從屬性上就碾壓了CCD。

　　5未來盡是變數(shù) 但全畫幅仍是主流

　　我們聊了這么久，說的都是專業(yè)相機，從單反到如今無反，大部分機型都是高端機型，即便是入門款，售價也在數(shù)千元。我們無法預測長久的未來，相機會以何種形態(tài)出現(xiàn)，但是在暫時的三年五年的范圍內，我們還是可以對數(shù)碼相機領域做出較為精準的判斷。

　　全畫幅在未來很長時間，依然是主流

　　另一方面，雖然相機在朝著全畫幅發(fā)展，但是如今畫質的需求已經(jīng)并不過于強烈。2400萬像素的APS-C畫幅對于家用來說不僅夠用而且綽綽有余。因此相機發(fā)展正朝著另一個方向發(fā)展，那就是視頻化。從2008年佳能5D2推出全高清視頻到如今，相機視頻發(fā)展飛速，4K已經(jīng)基本普及，未來的視頻發(fā)展，將會想著更高幀率更高碼流發(fā)展，從這個維度來說，M43這些小底相機，有著逆勢追上的潛質。

　　對于家用來說，如今的新機器基本都夠用

　　從根本來說，如今的相機競爭已經(jīng)陷入白熱化。廠商的競爭早已過了靠技術吸引消費者的時代，大家拼的是相機的綜合配套服務，從相機到鏡頭，從拍照到視頻，從產(chǎn)品到銷售。從這個層面來說，或許在未來，真正高速發(fā)展的，或許是無反相機，是APS-C/M43畫幅或者一英寸。而全畫幅則更像一種終極目標，面向越來越專業(yè)的人群，而家用用戶，則會想著輕量化和便攜化的角度不斷傾斜。

　　未來充滿變數(shù)，視頻領域異軍突起，但是全畫幅仍然是當下的主流

　　今天說了這么多，其實是讓大家對于數(shù)碼相機的傳感器發(fā)展有一個新的認知?；蛟S今天的東西說的比較籠統(tǒng)，大家如果有興趣，可以仔細上網(wǎng)搜索研究一下，也可以在文章下面留言提問，筆者也將第一時間解答大家的疑惑。