連相機的「芯」都看不懂，憑什麼說自己是個攝影真愛粉？

「芯」，指的是物體的中心部分，也可以指物體的核心，比如「晶元」；對於數碼相機來說，最核心的部分自然是相機的感測器。相機行業發展已有百餘年，但數碼相機出現不過三四十年，而真正進入民用領域僅有二十餘年。

但是這二十年，憑藉著微電子技術的快速發展，不管是相機感測器還是相機處理器都經歷了飛速的發展，特別是相機感測器部分。從濕板到正片再到負片，每一次進步都需要幾十年甚至更長時間，但是從CCD到CMOS不過二十餘年時間。

究竟數碼相機是如何進化的，畫幅真的是從小到大嗎，今天我們就來簡單聊一聊數碼相機的「芯」歷史。

從全畫幅起家 再重新回歸全畫幅

數碼相機發展時間雖然短，但是對於大部分消費者來說，接觸數碼單反或者數碼無反其實也不會有太多年頭，真要說2000年左右的事情，如果您還歷歷在目那麼您一定是暴露了年齡了。

很多朋友都有一個錯誤的認知，數碼相機的畫幅是從小到大發展的，從這10年看的確不錯，大家從APS-C開始到全畫幅，從1/2.3英寸卡片機再到1英寸。但是從整個發展尺度來看，數碼相機的畫幅，是由小到大，再到小，現階段再次變大的過程。

感測器畫幅大小，經歷了從小到大，再到小，然後再到大的過程

最初的數碼相機，可以追溯到上世紀七八十年代，第一台數碼相機產自柯達，僅僅可以拍攝8萬像素的黑白圖象，僅僅是一個試驗品，第一台真正意義的數碼相機誕生於1981年，說出來可能不信，這台數碼相機是索尼生產的，型號為Mavica。

世界上第一台數碼相機是柯達的試驗品，像素只有8萬像素

之後的近20年，出現了諸多數碼相機的試驗品，也包括了蘋果的Quick Take 100。富士，尼康，柯達，卡西歐，索尼，理光，佳能等等都在這段時間推出了嘗試性的產品，這一階段，大家的產品長的千奇百怪，存儲介質也是五花八門，從CF卡到硬碟到卡帶，或者是3.5英寸軟盤，無奇不有。

之後二十餘年涉及數碼相機的廠商非常多，產品更是五花八門，圖為蘋果QuickTake 100

不過在這20年內，民用數碼相機都是以家用機的形式出現，雖然長的千奇百怪，但是用現在的話說，無非就是卡片機。

直到1991年柯達推出了首款數碼單反相機，型號為DSC-100，搭載一枚14.3×9mm（大概跟現在1英寸畫幅差不多）的CCD感測器，像素為130萬像素，這是現代數碼相機的鼻祖。但是直到2000年前後，佳能和尼康才推出真正意義的自產數碼單反。

第一台數碼單反是柯達DSC-100是用尼康F3為基礎設計的，感測器不過現在1英寸相機大小

第一台數碼相機的畫幅，在現在看也就是個卡片機，在當時來看由於高昂的售價和複雜的存儲，也沒有引起太大的轟動。在1999年佳能推出了第一款數碼單反D2000，而尼康則是在2000年推出了D1，也都是採用APS-C或者更小畫幅。

但是2001年，康泰時推出了第一台全畫幅數碼單反相機 N DIGITAL，第一次把數碼全畫幅這個概念呈現在了人們眼前。可惜的是，由於CCD工藝複雜，製作全畫幅幾乎是天工之作，因此康泰時N DIGITAL不僅售價極高而且供貨稀少跳票多月，最後也落得了不了了之的下場。

2001年康泰時推出了N DIGITAL這款全畫幅，但是結局並不好

其實從康泰時N DIGITAL開始，數碼相機實現了第一輪的循環，從小畫幅到全畫幅的過程。

但是康泰時N DIGITAL的悲慘結局，並沒有讓所有廠商對於全畫幅都充滿信心。這也導致了第二個過程，就是很多嘗試了全畫幅原型機的廠商重新回歸小底，包括柯達、尼康、富士等等。

「APS-C決勝論」 尼康帶大家走彎路

尼康在D1和D2時代，不斷推出APS-C機型，把那個時代的APS-C畫幅發揮到了極致，2003年的D2H就搭載了Wi-Fi，也算是超前了時代

在畫幅競賽中，真正的贏家是佳能。面對尼康派系（那個年代美能達將死不活，索尼還沒有插足高端數碼相機的競爭，奧林巴斯專註於43系統，而賓得，賓得是什麼？）的瘋狂進攻，佳能雖然在在2000年推出了D30企圖用CMOS應對尼康諸多單反，但是那個年代CMOS還不成熟，畫質遠不及CCD，因此也就作罷。但是2002年佳能另闢蹊徑，推出了第一款真正可以用於民用的數碼全畫幅單反1DS，數碼單反的全畫幅時代就此拉開帷幕。

佳能1DS，第一台真正可以用於民用的全畫幅，當然，這是價格上

雖然佳能已經推出多款數碼全畫幅單反，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之後徹底轉行進入數碼行業，在比佳能晚了6年之後，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多久，5D2就再一次擊敗D700，讓佳能奠定了數碼相機的領先地位。

尼康在靠著第一台全畫幅D3打了翻身仗，但這時候已經是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年左右數碼相機走上民用市場，到2007年尼康第一台全畫幅單反問世。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，剩下的廠商在幹什麼，下一頁我們繼續聊。

其他廠商在做啥 索尼成就刷機狂魔

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。

索尼並沒有高端單反相機的製作基礎，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是風雨飄搖。在經歷了數年的收購歷程後，2006年索尼終於如願以償，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年最後一款數碼單反a580，索尼在四年多時間內發布了23款數碼單反相機，而且包括a900、a700、a850等全畫幅產品，現在看依然是最強悍的刷機狂魔。

從2010年開始，索尼不再生產數碼單反，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，第一台是松下G1，但是索尼的確把無反相機發揚光大了

當然，事後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，也註定了索尼在無反領域的行業老大地位。

從CCD到CMOS 成本決定一切

CCD畫質有多好，可以看到近兩年專業中畫幅後背才換用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，本質上是感測器工藝的不同。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，用於感光的區域要遠大於CMOS，畢竟CMOS上還要集成許多複雜的電路，所以CCD的畫質，的確比CMOS好。

如下圖所示，CCD感測器中每一行中每一個象素的電荷數據都會依次傳送到下一個象素中，由最底端部分輸出，再經由感測器邊緣的放大器進行放大輸出；而在CMOS感測器中，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據輸出。

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，運算量和發熱量是不言而喻的，而且發熱量巨大的，導致CCD的熱噪普遍很高。

另外一個是生產成本高，其實這源自於品控問題，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出問題後整行像素報廢），而CMOS出現壞點，之後要不是太多，演算法屏蔽就是了。

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，是第一台採用CMOS的單反相機。但是當時CMOS的畫質還不足與抗衡CCD，所以並沒有巨大反響。

但是到了2002年，佳能推出1DS，雖然之前已經有幾款全畫幅數碼單反，但是用CCD製造一塊全畫幅，成本極高，因此並沒有得到用戶認可。

而佳能1DS使用了CMOS之後，售價真正進入了民用能接受的範圍，因此CMOS的天下，從此開始。雖然CCD依然有著畫質優勢，但是到了2007年左右，CCD的保有量已經很少，2010年之後，幾乎在沒有CCD的135產品。

佳能D30是第一台CMOS畫幅的單反，而第一台可以用於市場銷售的全畫幅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，以至於即便是CMOS的畫質不如CCD，CCD仍然被快速淘汰。

根本原因在於「成本與價值」。CMOS價格便宜，足以讓數碼相機普及，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。

未來儘是變數 但全畫幅仍是主流

現在來看，中畫幅這兩年發展迅速，但是要是進入大眾市場，還為時太早

在未來，從畫幅領域來說，更大畫幅依然是更吃香。但是中畫幅的普及必然是緩慢的，不會像當年全畫幅代替APS-C一樣來的這麼快。因為全畫幅替代APS-C，相機的體積和重量在本質上沒有變化，但是中畫幅由於畫幅尺寸、法蘭距等等諸多因素，即便是富士GFX、哈蘇X1D等等，體積和售價依然昂貴，而且更新周期長，不會再五年十年內替代全畫幅產品。因此現階段，相機畫幅依然朝著全畫幅方向發展，這是必然的。

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展，但是如今畫質的需求已經並不過於強烈。2400萬像素的APS-C畫幅對於家用來說不僅夠用而且綽綽有餘。因此相機發展正朝著另一個方向發展，那就是視頻化。

從2008年佳能5D2推出全高清視頻到如今，相機視頻發展飛速，4K已經基本普及，未來的視頻發展，將會想著更高幀率更高碼流發展，從這個維度來說，M43這些小底相機，有著逆勢追上的潛質。

對於家用來說，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，從產品到銷售。

從這個層面來說，或許在未來，真正高速發展的，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，視頻領域異軍突起，但是全畫幅仍然是當下的主流

今天說了這麼多，其實是讓大家對於數碼相機的感測器發展有一個新的認知。或許今天的東西說的比較籠統，大家如果有興趣，可以仔細上網搜索研究一下，也可以在文章下面留言提問。

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