关于传感器大小的那些事儿

相信很多摄影爱好者在选购相机时除了会去了解相机的品牌、外观、以及各种眼花缭乱参数外，还会特意的去留意相机的感光元件。作为数码相机最核心的部件，感光元件无疑肩负着相机最重要的使命。与传统相机相比，传统相机使用“胶卷”作为其记录信息的载体，而数码相机的“胶卷”则是其感光元件，感光元件的好坏会对照片成像质量产生决定性的影响。正因为如此，笔者今天就来和大家来聊聊关于感光元件的那些事。

在数码相机出现以前，胶卷是照片唯一的载体。它是将卤化银涂抹在聚乙酸酯片基上，然后卷成整卷方便使用。当有光线照射到卤化银上时，卤化银转变为黑色的银，经显影工艺后固定于片基，成为我们常见到黑白底片。然后在通过一系列的化学操作使图像固定在照片纸上，从而形成一张照片。

图为：世界上第一张照片

在当时，胶片有很多种不同的规格，最为常见的就是135胶片了，其尺寸是36×24mm(全画幅就是由此而来)，一般每卷内含36张胶片。它被广泛的用于各种拍摄场合，相信所有的80后都记得在各大风景区里竖立着的黄色柯达遮阳伞吧。

图为：柯达135胶卷

当然除了135胶卷外还有一些尺寸更大的胶卷，比如中画幅和大画幅胶卷。中画幅是指介于36×24mm的全画幅及4×5英寸大画幅之间的成像尺寸，目前中画幅胶卷相机使用的是宽为6cm的120/220胶卷，胶片尺寸一般为60×45mm、60×60mm、60×70mm等不同规格。较大尺寸的胶片在拍摄时能记录下更多的信息，并且在冲洗时能放的更大。中幅相机企业主要有哈苏，禄莱（破产），宾得，富士等。

图为：宾得645NII中画幅胶片相机

除此之外还有一些尺寸较小的胶卷，例如110胶卷，其画幅只有13×17mm，由于较小的体积，所以很多朋友都戏称其为“间谍相机”。

图为：110胶卷相机和火柴的对比

直到数码相机一统江山的今天，许多资深摄友依然在怀念着或还在使用着胶片。胶片可记录的色彩范围远远大于目前的数码相机传感器，而且不需要考虑白平衡，永远不会有色彩还原的问题，可以记录下最真实的画面。不过因为其昂贵的洗片花费、无法预览所拍摄的照片以及每卷36张照片的限制，注定了它将退出历史的舞台。

·数码时代大踏步的到来

在历史的车轮中，旧事物总是要被新事物所替代。当1986年，柯达公司发明了第一台兆像素数码相机时，就已经注定相机产业将走向前所未有的数字化。在数码相机时代，感光元件代替胶卷成为相机的核心，数码相机的发展道路，可以说就是相机感光元件的发展道路。一般来说在感光元件中有三个参数是需要我们去重点关注的，分别是传感器的材质、尺寸以及有效像素。

世界上第一台数码相机

感光元件在材质大体上可以分为两类，一类是CCD（电荷藕合）元件；而另一类是CMOS（互补金属氧化物导体）器件。在早期的高端相机上一般采用的都是CCD感光元件，它的优点是低感画质出色，以及细节表现精致，但随之而来的问题就是CCD传感器的制造工艺复杂，生产的成本要比CMOS高出很多。正因为这样，在目前的数码单反相机中大多数采用的都是CMOS传感器，它相比于CCD来说结构相对简单，生产成本也要低很多，并且经历了长时间的发展，目前的CMOS画质并不比CCD差，甚至在高感成像方面还要优于CCD传感器。

柯达CCD感光元件

除了材质，传感器的尺寸也是其重要的一个考量指标。一般来说在同代工艺水平下，感光元件的好坏是和其尺寸大小成正比的，尺寸越大，成像质量也就越好，但同时制作的成本也要昂贵很多。正因为这样，所以很多相机厂商会在描述传感器大小的时候有意将消费者“搞晕”，这点笔者在后面的文章中会详细的讲到。

有效像素就不要多说了，它代表了一台相机的最大可拍摄照片的尺寸，比如一台相机能够拍摄最大3000×4000像素的照片，那么我们就说其有效像素为3000×4000=1200万。需要注意的是像素越高代表着图片的细腻程度越高，但并不能说像素等同于画质，在上面的三个参数中，和画质关系最为密切的不是像素，而是传感器的尺寸。普通消费卡片和微4/3系统大小差别还是挺大的。

·传感器尺寸大揭秘

虽然感光元件的尺寸是影响成像表现力的硬指标之一，但许多人对感光元件尺寸的表示方法大惑不解，例如全画幅，中画幅之类的感光元件是使用汉字来表示的；又有些诸如APS-C画幅,APS-H画幅的感光元件是使用英文缩写进行标注的；而更多的相机则使用的是诸如1/1.8英寸,1/2.3英寸这样的分数表示。那么到底在这些不同表示方法下的感光元件大小有什么不同？1/2.3比微4/3感光元件具体小多少，它们和APS-C画幅相比又如何呢？为什么我们在谈到较大尺寸感光元件时会使用毫米做单位，而谈到小尺寸感光元件时却使用分数和英寸？

·你的传感器到底有多大？

首先我们来说说全画幅，当相机过渡到数码时代时，人们延续了胶片时代的标准，将采用与135胶卷相同尺寸的感光元件的数码单反相机称为“全画幅数码相机”。所以全画幅数码单反相机的感光元件尺寸为36×24mm。

图为：全画幅单反感光元件

有别于胶片时代的胶卷，数码相机的传感器在制造成本上要比胶卷昂贵许多倍，为了降低制造成本，以进一步抢占中低端市场，相机厂商开始使用较小尺寸的感光元件，但问题也就随之而来了。在一些低端的卡片相机上，厂商们出于成本考虑，将传感器做的非常小，例如1/2.3英寸的传感器，它的尺寸仅为6.16×4.62mm，在面积上只达到全画幅的3.2%。或许厂商认为把它叫做全画幅的3.2%不够好听，所以将其叫做1/2.3英寸，又是分数又是英寸，无非就是想让它听起来更大一些。

需要注意的是，说明书上标注的传感器尺寸例如1/2.3英寸，它并不是传感器的某一条边的长度，而是传感器对角线的长度（并且包含器件封装外壳的宽度，实际的还要更短），一般来说的单反相机传感器长宽比为3:2，卡片相机长宽比为4:3，通过勾股定理我们可以很容易的算出传感器真实的长宽数值。下面笔者通过一个表格向大家详细展示所有常见的传感器大小。

图为：各画幅传感器大小对比

看了上面这个图后你一定很吃惊吧，原来卡片相机的传感器尺寸竟然只有这么小。这也是为什么大尺寸感光元件的单反相机画质比卡片相机好的根本原因。那么为什么感光元件尺寸越大越好？它和像素密度之间又有什么联系呢？那就请你接着往下看。

·大尺寸的优势和焦距倍数

有些单反相机采用的是大尺寸的APS-C画幅感光元件，而有些卡片相机采用的是1/2.3英寸感光元件，虽然它们可能都拥有1800万像素，但是区别在于二者的单个像素宽度不同。APS-C画幅、1800万像素感光元件的每一个像素宽约为4.3微米，而1/2.3英寸、1800万像素感光元件的每一个像素宽约有1.68微米。

图为：同像素、不同画幅传感器画质对比

单个像素越宽代表每个像素点的面积越大，通常情况下像素点的面积越大其捕捉的光子越多，感光性能越好，越不容易产生噪点。而像素点面积越小，所获得的信息量自然也就少了，为了对其加以补偿就必须加大电信号，而这么做又容易产生噪点。这就是为什么单反相机在夜晚的拍摄能力要比卡片相机好很多。当然随着科技的不断发展，诸如背照式CMOS传感器的出现，这种差距也在慢慢的缩小，虽然离质变还有很长的路，但是我们有理由为之期待。

图为：背照式CMOS原理图

相机感光元件的尺寸不同还给我们带来了一个关于镜头焦距转换倍率的问题。由于目前大部分数码相机的感光元件小于全画幅，故数码相机镜头的等效焦距比全画幅相机镜头的实际焦距大得多。为说明这种差异，于是引入了焦距转换系数（Focal Length Multiplier）这一概念。如50mm的标准镜头装到焦距转换系数为1.5的数码单反相机上，实际焦距则为75mm。在实际使用时数码相机的感光元件越小，其镜头焦距转换系数越大。

·各画幅相机样张对比

说了这么多关于传感器尺寸大小的区别，为了能给读者更加直观的感受，笔者在下面给出了不同尺寸传感器的实拍样张，大家可以点击图片查看大图。

全画幅相机拍摄样张

APS-C画幅相机拍摄样张

4/3画幅相机拍摄样张

1/1.7英寸相机拍摄样张

1/2.3英寸相机拍摄样张

从样张中我们能很明显的感受到不同尺寸传感器拍摄效果的不同，全画幅相机拍摄出来的照片更加细腻清晰，成像质量很高；而相对而言，用小尺寸相机拍摄出来的照片在细节的表现力方面以及暗部的噪点控制方面做的就不是那么的完美。

·小尺寸传感器优势何在？

当然也并不是说小尺寸的感光元件毫无优势，毕竟感光元件的尺寸缩小了，与之对应的相机体积也可以做的很小。我们就拿宾得Q (参数 图片 文章)来说，如果没有里面那块1/2.3英寸的小尺寸感光元件，相信它无论如何都不会做的这样小巧。

图为：宾得Q

抛开尺寸优势，小尺寸的感光元件在制造成本以及功耗水平上也都会比大尺寸的传感器低很多。就拿制造成本来说，之所以数码相机能够走进千家万户，之所以我们花一千多块钱就能买到一台数码相机，很大程度上就是因为小尺寸的感光元件制造成本低。这点对于数码相机的普及还是有很大意义的。

·小尺寸传感器路在何方？

伴随着近几年来单反相机价格的逐步降低，三千多元的价格就能购买一台入门级的单反相机，这样低的售价无疑对传统卡片相机产生了很大的冲击。尽管这样，但笔者依然认为小尺寸相机还是有它存在空间的。虽说从画质上看，卡片相机比不过单反相机，但是它可以充分发挥其小巧轻便的优势，在相机的可玩性以及内置功能的丰富度上超越单反相机。

Lomo滤镜效果 微缩景观效果

单色调效果水彩画效果

除此之外卡片式DC出众的便携性也是很大的一个亮点，相信谁也不愿意带着一台沉重单反相机去爬山吧。良好的便携性使得我们可以随时将相机带在身上，以免错过那些精彩的瞬间，真正做到对生活的一种记录。