從"芯"而論 淺談數(shù)碼相機(jī)傳感器進(jìn)化史

　　雖然佳能已經(jīng)推出多款數(shù)碼全畫(huà)幅單反，但是尼康卻不為所動(dòng)，一心認(rèn)為“APS-C畫(huà)幅才是最佳的數(shù)碼畫(huà)幅”。這個(gè)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(méi)有進(jìn)軍或者剛剛進(jìn)軍全畫(huà)幅領(lǐng)域。不過(guò)佳能相機(jī)越賣(mài)越好，特別是5D與1DS雙系列夾擊，尼康在F6之后徹底轉(zhuǎn)行進(jìn)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(huà)幅單反D3。雖然晚了6年，但是不得不說(shuō)D3在2007年打了一次漂亮的翻身仗，只可惜這一次的勝利沒(méi)持續(xù)多久，5D2就再一次擊敗D700，讓佳能奠定了數(shù)碼相機(jī)的領(lǐng)先地位。

　　尼康在靠著第一臺(tái)全畫(huà)幅D3打了翻身仗，但這時(shí)候已經(jīng)是2007年，第二年佳能5D2問(wèn)世，結(jié)果如何相信大家都非常清楚

　　可以說(shuō)從2000年左右數(shù)碼相機(jī)走上民用市場(chǎng)，到2007年尼康第一臺(tái)全畫(huà)幅單反問(wèn)世。佳能的成功其實(shí)有著一定的巧合，也有這尼康、富士、柯達(dá)、美能達(dá)等等的不爭(zhēng)氣。究竟這幾年，剩下的廠商在干什么，下一頁(yè)我們繼續(xù)聊。

　　3其他廠商在做啥 索尼成就刷機(jī)狂魔

　　說(shuō)了這么多，其實(shí)數(shù)碼相機(jī)廠商還有很多，其他廠商都在做什么?柯達(dá)和康泰時(shí)作為曾經(jīng)的巨頭，基本上死在了數(shù)碼相機(jī)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(jī)初期有著非常不錯(cuò)的表現(xiàn)。奧林巴斯在曾經(jīng)推出E系列，主打43畫(huà)幅，同樣是單反系統(tǒng)，但是更加輕巧。不過(guò)在畫(huà)幅競(jìng)爭(zhēng)中，43畫(huà)幅逐漸敗給了APS-C和全畫(huà)幅，因此奧林巴斯的43系統(tǒng)一度銷(xiāo)聲匿跡。近些年才和松下一起，在M43畫(huà)幅的無(wú)反領(lǐng)域重新殺出了一席之地。

　　奧林巴斯早在2004年就推出了43畫(huà)幅單反E-1，但是可惜受到當(dāng)時(shí)APS-C頂峰論影響，奧林巴斯沒(méi)有選擇更大畫(huà)幅

　　另外如今的大廠，索尼。其實(shí)索尼在數(shù)碼相機(jī)早期，雖然卡片機(jī)做的有姿有色，但是高端相機(jī)領(lǐng)域一直沒(méi)有踏足。索尼并沒(méi)有高端單反相機(jī)的制作基礎(chǔ)，因此索尼最大的目標(biāo)是收購(gòu)美能達(dá)，畢竟這時(shí)候的美能達(dá)雖然仍有雄厚的技術(shù)實(shí)力，但是公司財(cái)務(wù)上已經(jīng)是風(fēng)雨飄搖。在經(jīng)歷了數(shù)年的收購(gòu)歷程后，2006年索尼終于如愿以償，也開(kāi)始了索尼大法的刷機(jī)狂魔之旅。

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

　　索尼從2006年開(kāi)始，瘋狂推出α系列單反相機(jī)，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(shí)間內(nèi)發(fā)布了23款數(shù)碼單反相機(jī)，而且包括a900、a700、a850等全畫(huà)幅產(chǎn)品，現(xiàn)在看依然是最強(qiáng)悍的刷機(jī)狂魔。從2010年開(kāi)始，索尼不再生產(chǎn)數(shù)碼單反，改為兩線嘗試。A33和A55開(kāi)啟了單電的嘗試，而NEX 3和NEX5則開(kāi)啟了微單時(shí)代。事實(shí)證明，索尼的這一步豪賭，微單系列取得了巨大的勝利。

　　無(wú)反相機(jī)不是索尼首創(chuàng)，第一臺(tái)是松下G1，但是索尼的確把無(wú)反相機(jī)發(fā)揚(yáng)光大了

　　當(dāng)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(píng)，全畫(huà)幅的高畫(huà)質(zhì)加上微單的輕巧便攜，也注定了索尼在無(wú)反領(lǐng)域的行業(yè)老大地位。

　　4從CCD到CMOS 成本決定一切

　　其實(shí)我們說(shuō)了很多關(guān)于相機(jī)畫(huà)幅發(fā)展的歷史，相機(jī)傳感器發(fā)展的另外一方面，則是從CCD到CMOS的進(jìn)步。說(shuō)到CCD，如果您身邊有五六十歲，從2000年左右開(kāi)始使用數(shù)碼相機(jī)的朋友，一定會(huì)接觸到一個(gè)概念：“CCD的畫(huà)質(zhì)，特別是色彩，遠(yuǎn)比CMOS好”。這是，這一點(diǎn)沒(méi)錯(cuò)。

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

　　CCD和CMOS，本質(zhì)上是傳感器工藝的不同。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CCD的感光元件，每行的像素點(diǎn)都只使用一個(gè)“放大器”來(lái)進(jìn)行處理，而CMOS則是每個(gè)像素都有一個(gè)單獨(dú)的放大器。因此CCD上，從像素點(diǎn)來(lái)看，用于感光的區(qū)域要遠(yuǎn)大于CMOS，畢竟CMOS上還要集成許多復(fù)雜的電路，所以CCD的畫(huà)質(zhì)，的確比CMOS好。

　　如下圖所示，CCD傳感器中每一行中每一個(gè)象素的電荷數(shù)據(jù)都會(huì)依次傳送到下一個(gè)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(jìn)行放

　　大輸出;而在CMOS傳感器中，每個(gè)象素都會(huì)鄰接一個(gè)放大器及A/D轉(zhuǎn)換電路，用類(lèi)似內(nèi)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(gè)天生的缺陷，一個(gè)是速度慢，畢竟一個(gè)處理器要處理上個(gè)個(gè)像素點(diǎn)的信息，運(yùn)算量和發(fā)熱量是不言而喻的，而且發(fā)熱量巨大的，導(dǎo)致CCD的熱噪普遍很高。另外一個(gè)是生產(chǎn)成本高，其實(shí)這源自于品控問(wèn)題，一旦CCD有問(wèn)題，就是成片的像素出問(wèn)題，除了作廢沒(méi)有別的辦法(很多老相機(jī)會(huì)有壞掉一條線，就是CCD出問(wèn)題后整行像素報(bào)廢)，而CMOS出現(xiàn)壞點(diǎn)，之后要不是太多，算法屏蔽就是了。

　　因?yàn)镃CD成本高，良品率低，而且速度慢高感差，不能適應(yīng)高速拍攝需要。所以，隨著CMOS工藝的進(jìn)步，CMOS取代CCD是歷史的必然。2001年，佳能推出了D30，是第一臺(tái)采用CMOS的單反相機(jī)。但是當(dāng)時(shí)CMOS的畫(huà)質(zhì)還不足與抗衡CCD，所以并沒(méi)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(huà)幅數(shù)碼單反，但是用CCD制造一塊全畫(huà)幅，成本極高，因此并沒(méi)有得到用戶認(rèn)可。而佳能1DS使用了CMOS之后，售價(jià)真正進(jìn)入了民用能接受的范圍，因此CMOS的天下，從此開(kāi)始。雖然CCD依然有著畫(huà)質(zhì)優(yōu)勢(shì)，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(méi)有CCD的135產(chǎn)品。

　　佳能D30是第一臺(tái)CMOS畫(huà)幅的單反，而第一臺(tái)可以用于市場(chǎng)銷(xiāo)售的全畫(huà)幅1DS，同樣是CMOS，從而讓價(jià)格快速下降

　　其實(shí)可以看到，從CCD成熟應(yīng)用，再到CMOS全面崛起，不超過(guò)十年時(shí)間。為何CCD到CMOS的迭代進(jìn)行的如此快速，以至于即便是CMOS的畫(huà)質(zhì)不如CCD，CCD仍然被快速淘汰。根本原因在于“成本與價(jià)值”。CMOS價(jià)格便宜，足以讓數(shù)碼相機(jī)普及，而另一方面，CMOS具有高速性能，在那個(gè)時(shí)代，體育攝影決定了廠商的使用取向，因此從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，具備高速拍攝性能的CMOS，無(wú)疑從屬性上就碾壓了CCD。

　　5未來(lái)盡是變數(shù) 但全畫(huà)幅仍是主流

　　我們聊了這么久，說(shuō)的都是專業(yè)相機(jī)，從單反到如今無(wú)反，大部分機(jī)型都是高端機(jī)型，即便是入門(mén)款，售價(jià)也在數(shù)千元。我們無(wú)法預(yù)測(cè)長(zhǎng)久的未來(lái)，相機(jī)會(huì)以何種形態(tài)出現(xiàn)，但是在暫時(shí)的三年五年的范圍內(nèi)，我們還是可以對(duì)數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域做出較為精準(zhǔn)的判斷。

　　全畫(huà)幅在未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間，依然是主流

　　另一方面，雖然相機(jī)在朝著全畫(huà)幅發(fā)展，但是如今畫(huà)質(zhì)的需求已經(jīng)并不過(guò)于強(qiáng)烈。2400萬(wàn)像素的APS-C畫(huà)幅對(duì)于家用來(lái)說(shuō)不僅夠用而且綽綽有余。因此相機(jī)發(fā)展正朝著另一個(gè)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(jī)視頻發(fā)展飛速，4K已經(jīng)基本普及，未來(lái)的視頻發(fā)展，將會(huì)想著更高幀率更高碼流發(fā)展，從這個(gè)維度來(lái)說(shuō)，M43這些小底相機(jī)，有著逆勢(shì)追上的潛質(zhì)。

　　對(duì)于家用來(lái)說(shuō)，如今的新機(jī)器基本都?jí)蛴?/p>

　　從根本來(lái)說(shuō)，如今的相機(jī)競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)陷入白熱化。廠商的競(jìng)爭(zhēng)早已過(guò)了靠技術(shù)吸引消費(fèi)者的時(shí)代，大家拼的是相機(jī)的綜合配套服務(wù)，從相機(jī)到鏡頭，從拍照到視頻，從產(chǎn)品到銷(xiāo)售。從這個(gè)層面來(lái)說(shuō)，或許在未來(lái)，真正高速發(fā)展的，或許是無(wú)反相機(jī)，是APS-C/M43畫(huà)幅或者一英寸。而全畫(huà)幅則更像一種終極目標(biāo)，面向越來(lái)越專業(yè)的人群，而家用用戶，則會(huì)想著輕量化和便攜化的角度不斷傾斜。

　　未來(lái)充滿變數(shù)，視頻領(lǐng)域異軍突起，但是全畫(huà)幅仍然是當(dāng)下的主流

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