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CMOS，也就是目前絕大多數(shù)數(shù)碼單反相機(jī)所使用的圖像傳感器，而CMOS的尺寸一直是購買相機(jī)的重要標(biāo)準(zhǔn)。 坊間有這樣一種說法“底大一級壓死人”，也就是說CMOS尺寸越大，那么拍攝效果就越好，但事實(shí)真的是這樣嗎？難道相機(jī)真的是畫幅越大越好？ 今天這篇文章，好機(jī)友攝影就和您好好聊一聊關(guān)于CMOS尺寸與相機(jī)拍攝效果之間的關(guān)系。 一.了解相機(jī)傳感器在討論傳感器尺寸大小對拍攝效果造成的影響之前，我們要先了解傳感器是什么，它是做什么用的。 1.認(rèn)識傳感器 影像傳感器，是數(shù)碼相機(jī)的核心，也是最關(guān)鍵的技術(shù)。在傳統(tǒng)的相機(jī)中，膠片是一種感光材料，經(jīng)過某種特定的化學(xué)藥品處理后，它會把拍攝到的影像記錄下來。 但在如今的數(shù)碼相機(jī)中，影像傳感器代替了膠片的位置，形成了電子影像。 其作用就是通過光電二極管將接受到的光線轉(zhuǎn)換成電信號，但單個(gè)光電管只能記錄亮度值，也就是說，光電管是“色盲”。 為了拍出彩色照片，在光電二極管的前一層加裝了紅、綠、藍(lán)三原色濾色鏡。 在拜耳濾鏡中，各濾鏡之間的比例關(guān)系為紅25%、藍(lán)25%、綠50%。電腦屏幕上的所有色彩都是由這三種色彩按照不同比例混合而成的。 如果三種色彩全部記錄下最大光量，像素顯示為白色。反之，如果三原色什么都沒記錄下來，像素顯示為黑色。紅、綠、藍(lán)三種色彩相互疊加得到的各種色彩，涵蓋了人眼視力所能感知的所有色彩。 于是，我們就能拍出來彩色的數(shù)碼照片了。 而今天的主角——CMOS，就是圖像傳感器的其中一種，也是目前攝影器材中應(yīng)用最廣泛的傳感器類型。 但我們不得不提它的一位老對手CCD圖像傳感器，因?yàn)橥ㄟ^CCD，我們可以更加了解CMOS。 2.認(rèn)識CCD與CMOS 很多攝友只知道CMOS傳感器，但其實(shí)CCD傳感器曾經(jīng)被廣泛采用。兩者都是利用感光二極管(photodiode)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而其主要差異是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳送的方式以及制造工藝不同。 1）CCD傳感器：CCD 其實(shí)是一組可以進(jìn)行'光電轉(zhuǎn)換'的光電體，當(dāng)光通過鏡頭聚焦形成影像后，CCD便會將影像的光訊號轉(zhuǎn)換為電訊號（電壓）。 光量愈大，釋放出的電子數(shù)量愈多，電訊號亦愈強(qiáng)，像素的顯示則會愈亮。在 CCD 上組成畫面的最小單位被稱為像素，每個(gè)光電體亦即等于一個(gè)像素。每塊 CCD 所含像素的數(shù)目與大小都與影像質(zhì)素有著直接關(guān)系。像素愈高，輸出的影像質(zhì)素便愈高。 2）CMOS傳感器：和 CCD 一樣同為在數(shù)碼相機(jī)中可記錄光線變化的半導(dǎo)體。CMOS 的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在 CMOS 上共存著帶N（帶–電） 和 P（帶+電）級的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片紀(jì)錄和解讀成影像。 大家看不太懂沒有關(guān)系，只需要記住CCD傳感器是每個(gè)像素都是一個(gè)單獨(dú)的光電體，所以其記錄圖像信息的精度要高于COMS。 那么這兩種傳感器到底有何區(qū)別，以及為什么目前絕大多數(shù)相機(jī)都采用精度較低的CMOS傳感器呢？我們接著聊。 3.CCD與CMOS的區(qū)別 由于圖像信息傳送方式以及制作工藝的不同，CCD與CMOS傳感器主要有以下區(qū)別： 1）CCD的光利用效率、動態(tài)范圍以及感光度等性能都優(yōu)于CMOS。同時(shí)，由于像敏單元可以做得很小，在相同面積上CCD能夠排列更多的像敏單元，其分辨率也高于CMOS。 2）CCD中不同像敏單元輸出的電信號進(jìn)行統(tǒng)一放大，其噪聲低于CMOS。另一方面，由于CMOS中各像敏單元單獨(dú)對其信號進(jìn)行放大，很難保證所有放大器放大倍數(shù)的一致性，故更易導(dǎo)致像素響應(yīng)的不均勻性，導(dǎo)致畫面出現(xiàn)大量噪點(diǎn)。 3）CCD需要外加電壓才能使電荷移動，并且不同的垂直寄存器需要的電壓不一樣，要用專用的電源管理電路。因此，CCD的功耗比同尺寸的CMOS高。 4）CCD需要使用專門的制造設(shè)備，而且一個(gè)單元的損壞會造成整列報(bào)廢，因而其成品率低，生產(chǎn)成本和技術(shù)門檻較高。 CMOS傳感器采用一般半導(dǎo)體電路最常用的CMOS工藝，技術(shù)相對成熟，制造成本較低，更易于普及。 總結(jié)一下就是，CCD的成像質(zhì)量要比CMOS好，但由于CMOS制作難度低，成本低，耗電少，所以選用CMOS。 可以說，為了獲得更低的造價(jià)，廠家不得已選擇了效果較差的CMOS傳感器。大家也別覺得惋惜，如果不是CMOS傳感器技術(shù)，我們是不可能花現(xiàn)在這個(gè)價(jià)錢就能買到單反或者微單相機(jī)的。 4.CMOS的弱點(diǎn)通過與CCD傳感器的對比，CMOS傳感器的弱點(diǎn)也就暴露無疑了，弱點(diǎn)主要有兩個(gè)： 1）光利用效率低 2）噪點(diǎn)多 這也解釋了為何說“底大一級壓死人”。更大尺寸的傳感器，在像素相同的情況下，每個(gè)像素接收到的光線就更多，所以對于光利用效率低的CMOS來說，是一個(gè)顯著的提升。 再一個(gè)就是噪點(diǎn)。由于CMOS尺寸變大，那么各光電傳感元件、電路之間距離相對就會增加，相互之間的光、電、磁干擾會降低，得到的畫面噪點(diǎn)也就會較少。 所以在所用技術(shù)相同的情況下，CMOS尺寸越大，畫質(zhì)確實(shí)會更好，這一點(diǎn)沒毛病。 那真的就印證了標(biāo)題那句話：CMOS尺寸越大越好？ 二.CMOS尺寸對拍攝效果的影響想要說明白CMOS是不是尺寸越大越好，我們就得全面地分析一下，其對于拍攝效果到底有何影響。 1.對畫質(zhì)帶來的影響 在上文提到的CMOS對畫質(zhì)的影響時(shí)，我特意強(qiáng)調(diào)了“在相同的技術(shù)下”，CMOS尺寸越大，畫質(zhì)越好。 所以，隨著技術(shù)的發(fā)展，CMOS的光線利用效率也越來越高，噪點(diǎn)控制能力也越來越強(qiáng)。 比如，CMOS的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有了很多進(jìn)步，從傳統(tǒng)（前照式）CMOS、背照式（Back-illuminated）CMOS再到堆疊式（Stacked）CMOS。 其實(shí)CMOS發(fā)展到背照式是對畫質(zhì)改善最大的一步，而到了堆棧式則進(jìn)一步優(yōu)化了體積、電路和畫質(zhì)。 而且不要忘了現(xiàn)在廠家在算法上的提升，從手機(jī)攝影近年的發(fā)展就可以發(fā)現(xiàn)拼硬件已經(jīng)out了，軟硬兼?zhèn)洳攀勤厔荩裁刺摶?、逆光也清晰、徠卡鏡頭、雙攝、三攝等背后都離不開算法。 手機(jī)如此相機(jī)亦如此，可以說算法讓硬件上不好實(shí)現(xiàn)的功能在軟件層面得以解決。 因此，在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，傳感器尺寸對畫質(zhì)的影響已經(jīng)不是“決定性”了。 更別提在APS-C畫幅技術(shù)領(lǐng)先的富士相機(jī)，其最新機(jī)型的拍攝畫質(zhì)超越全畫幅相機(jī)已經(jīng)不是什么新鮮事了。 因此，“底大一級壓死人”的說法是有前提條件的，那就是在相同技術(shù)下。否則，具體問題我們還要具體分析。 但同一品牌，相似時(shí)間段發(fā)布的C畫幅與全畫幅相機(jī)相比，其畫質(zhì)依然還是全畫幅相機(jī)更優(yōu)秀。 2.對景深的影響 先來思考下這個(gè)問題：在同一地點(diǎn)往同一方向，相機(jī)所有參數(shù)都一致的情況下(除去不同品牌間的細(xì)微的色彩風(fēng)格的差異)，全畫幅相機(jī)用24mm焦距鏡頭，與APS-C畫幅相機(jī)用16mm鏡頭，或者M(jìn)43相機(jī)用12mm鏡頭，拍出來的照片是一模一樣的嗎? 答案很簡單：不一樣。雖然APS-C相機(jī)16mm焦距乘以1.5后等效焦距為24，M43相機(jī)12mm焦距乘以2后等效焦距也為24，但是照片的景深不一樣。 眾所周知，景深3要素：光圈，焦距，拍攝距離。以上場景中，光圈一樣，拍攝距離一樣，唯有焦距不一樣。 我們平時(shí)算景深是按照實(shí)際焦距來算的，而不是等效焦距，比如尼康鏡頭AF-S 50mm F1.8，這個(gè)“50mm”是這支鏡頭的實(shí)際焦距。 裝到D7100上去以后，由于APS-C焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)要乘以1.5，因此焦距變成了“75mm”，這個(gè)指的是等效焦距。 也就是說如果用D7100配50mm鏡頭，和D800配75mm鏡頭，在光圈與拍攝距離相同的情況下，D800拍出來的照片背景更虛，景深更淺。 是不是聽起來很繞?打個(gè)比方，這里我們以索尼卡片機(jī)WX350為例，官網(wǎng)的介紹寫道“DSC-WX350的緊湊機(jī)身具備從25mm廣角到500mm長焦。。。” 看到500mm長焦，也許拍野生動物背景會很虛吧？錯(cuò)！這個(gè)指的是等效焦距，非實(shí)際焦距。 ▲官方文字描述為等效焦距 那么WX350的實(shí)際焦距為多少呢？實(shí)際焦距為4.3mm-86mm，所以為什么卡片機(jī)拍照片虛化不了背景，答案就在這里，實(shí)際焦距太短，肯定虛不了的。
▲實(shí)際焦距很短 理解了這個(gè)以后，很多相關(guān)性的問題就迎刃而解了，比如很多人都覺得全畫幅相機(jī)一定好，CMOS越大越好，但是我并不這么認(rèn)為，這并不是裝逼。 比如小編曾經(jīng)拍攝錯(cuò)位或者借位的照片，如果用全畫幅相機(jī)的話，為了得到前后都非常清晰的大景深，必須把光圈開得非常小才行。 用極小光圈拍照，第一影響畫質(zhì)，第二如果光線不好還得降低快門速度，照片容易糊(雖然可以通過提高ISO來解決，但是噪點(diǎn)也隨之上來了)。 而如果選擇小底相機(jī)拍攝，由于鏡頭焦距很短，因此光圈不必開得非常小就能獲得極大的景深。 在很多場合中，看似全幅相機(jī)畫質(zhì)好，其實(shí)方便性上還不如M43或者CX格式傳感器的相機(jī)，原因就在這里。
▲像這種借位照片需要極大的景深 同理，喜歡掃街的朋友都知道，很多時(shí)候需要用到盲拍，而盲拍的關(guān)鍵之一就是要獲得大景深。 不可否認(rèn)很多有資深攝影愛好者即使用全畫幅相機(jī)，通過估算景深來得到一張清晰的照片。但是絕大多數(shù)攝影愛好者，并沒有估算景深的功力，給他用D800+24mm F1.4定焦掃街，也許光圈開到F8，結(jié)果拍出來的照片依然不清晰。 膠片機(jī)時(shí)代奧林巴斯PEN格式膠片相機(jī)那么走俏，除去機(jī)身小巧精致方便掃街的原因以外，半幅相機(jī)天然的大景深優(yōu)勢也是很大的一個(gè)原因。
▲盲拍也需要大景深 如果你是一個(gè)學(xué)生，想做虛化黨好約隔壁班MM出來拍照，那么選擇M43或者APS-C相機(jī)要比普通長焦卡片機(jī)好很多，花幾百塊買個(gè)手動85人像頭光圈全開以后拍人像也會有比較好的效果。 這個(gè)時(shí)候再來個(gè)逆光加稍稍過曝，取景用對角線或黃金分割，那畫面太美小編不敢想象。
所謂尺有所短寸有所長，不同畫幅間各有優(yōu)劣勢，根據(jù)不同拍攝題材來做出不同的選擇才能讓器材價(jià)值最大化。 3.對機(jī)身尺寸帶來的影響 縱觀相機(jī)發(fā)展史，可以看到100多年來，我們本身就一直在追求小型化的路上，從未停止。
相機(jī)發(fā)展史（部分）
就好像手機(jī)從大哥大到 iPhone 一樣，相機(jī)從木箱銀版相機(jī)到雙反再到旁軸......都是越做越小。 可能有人會說進(jìn)入數(shù)碼相機(jī)時(shí)代，相機(jī)又變得大了一些，全畫幅的佳能、尼康旗艦機(jī)型比磚頭還重。 索尼曾經(jīng)給人感覺是要打破這種現(xiàn)象，推出的A系列微單讓數(shù)碼相機(jī)變得更輕更小。
特別是A7全幅微單更是要打破人們腦海中對單反的固有印象，銷量上更是從佳能、尼康虎口奪食，占據(jù)了全畫幅領(lǐng)域頭把交椅。 如今卻隱隱有“反彈”跡象，又“胖”回了單反體型......受制于全畫幅傳感器，以目前能夠投產(chǎn)的技術(shù)，全畫幅微單的小型化輕量化之路還遙遙無期。 相反更小尺寸傳感器的相機(jī)反而更容易實(shí)現(xiàn)這一需求，而市場反饋也印證了小型化相機(jī)的趨勢。 去年Map Camera公布5月相機(jī)銷量排行TOP10上全畫幅相機(jī)僅占3席： 第一名：索尼 A7III第二名：富士 X100 F第三名：富士 X-T2第四名：尼康 D850第五名：尼康 D500第六名：索尼 A7R III第七名：佳能EOS Kiss X9第八名：松下LUMIX G9 PRO第九名：富士 X-H1第十名：奧林巴斯OM-D E-M5 Mark II 除索尼A7III、A7RIII，尼康D850之外，剩下的均被C畫幅和M4/3系統(tǒng)瓜分。拋去價(jià)格因素，在畫質(zhì)“夠用”的基礎(chǔ)上，小而美才受歡迎。 面對市場的選擇，CMOS真的很難再說“越大越好”了。
三.適合自己的才是最好的綜上所述，CMOS尺寸并不是越大，相機(jī)就越好。或者更具體一點(diǎn)，全畫幅單反、微單，C畫幅單反、微單，不能僅僅因?yàn)镃MOS的尺寸就說哪臺相機(jī)更好用，關(guān)鍵還要看自己的需求。 如果你對于機(jī)身的便攜性，對于大景深的需求，以及價(jià)格的要求更高，那么APS-C畫幅的機(jī)器其實(shí)更適合你。 千萬不要為了所謂的全畫幅買個(gè)古董機(jī)，那樣的話，即便是全畫幅，其畫質(zhì)也不會好到哪兒去，甚至還會更低（與APS-C畫幅相比）。 甚至更極端一點(diǎn)，如果希望用最簡單的方法拍出好看的照片，買個(gè)手機(jī)都是可以的。 如果您對于畫質(zhì)有著很高的要求，那么當(dāng)然就是3年以內(nèi)的全畫幅單反、微單選一臺了。 不管用什么相機(jī)，攝影玩的開心就好。
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