·從CCD到CMOS 成本決定一切

　　其實我們說了很多關於相機畫幅發展的歷史，相機傳感器發展的另外一方面，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，每行的像素點都隻使用一個“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出問題后整行像素報廢），而CMOS出現壞點，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制造一塊全畫幅，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依然有著畫質優勢，但是到了2007年左右，CCD的保有量已經很少，2010年之后，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。

　　本文屬於原創文章，如若轉載，請注明來源：從"芯"而論 淺談數碼相機傳感器進化史http://dcdv.zol.com.cn/651/6517270.html

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