曾幾何時(shí)，相機(jī)市場里CCD相機(jī)占據(jù)著主導(dǎo)地位，所謂的CCD相機(jī)，其實(shí)指的是它的圖像傳感器。不過隨著科技的發(fā)展，以CMOS傳感器為主的相機(jī)取代了CCD相機(jī)。那CCD為何被CMOS所淘汰？未來的影像主角又會(huì)是誰？這篇文章就來和大家聊聊這個(gè)話題。

圖像傳感器，作為相機(jī)的心臟，承載著將光轉(zhuǎn)化為圖像的使命。從功能上來說，CCD（電荷耦合器件）和CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）是一樣的，但它們的技術(shù)卻大相徑庭。

CCD的工作原理可以比喻為"流水線式"運(yùn)作。每一個(gè)像素點(diǎn)把收集到的光能轉(zhuǎn)化為電，逐級(jí)傳遞，最終統(tǒng)一輸出。這種模式下，像素之間的信號(hào)一致，能夠獲得細(xì)膩、純凈、無固定噪聲的高質(zhì)量圖像。這一優(yōu)勢使得CCD成為曾經(jīng)攝影的首選。而CMOS則選擇了另一條路。每個(gè)像素點(diǎn)自帶微型放大器，能夠直接將光能轉(zhuǎn)化為電并單獨(dú)輸出，這使得CMOS在誕生之初便具備了低功耗、高速度的優(yōu)勢，盡管早期畫質(zhì)不如CCD，但發(fā)展?jié)摿Υ蟆?/p>

不過技術(shù)的發(fā)展不是單一現(xiàn)象，而是性能、成本等各種因素共同作用的結(jié)果。CCD正是敗于“全方位競爭”。

由于CCD是依靠高壓驅(qū)動(dòng)和復(fù)雜的模擬信號(hào)處理，耗能大，早期數(shù)碼相機(jī)在使用CCD時(shí)續(xù)航一直是個(gè)問題，而且長時(shí)間工作后容易發(fā)熱。而CMOS由于采用數(shù)字化電路和低壓驅(qū)動(dòng)，功耗大幅降低，使得它更適用于現(xiàn)在便攜，高頻率使用的器材。還有CCD需要專用生產(chǎn)線，工藝復(fù)雜，良品率低且成本難以下降。而CMOS可以共享現(xiàn)有大規(guī)模半導(dǎo)體生產(chǎn)線，制造成本低，良品率高、產(chǎn)能充足。

更為致命的是，CCD讀取速度慢，這在照片拍攝中或許不是問題，但隨著4K、8K視頻、高速連拍成為攝影行業(yè)的主流需求，CCD相機(jī)是根本無法滿足需求的。而在這一點(diǎn)上，CMOS要遠(yuǎn)勝于CCD。像什么背照式CMOS、堆棧式CMOS、雙原生ISO、AI處理器等，這一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)突破讓CMOS在畫質(zhì)、動(dòng)態(tài)范圍、噪聲控制上越來越好，逐漸彌補(bǔ)了CMOS在成像質(zhì)量上的短板。

CMOS的勝利并不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)參數(shù)上，更在于它徹底改變了拍攝者的使用體驗(yàn)。曾經(jīng)在CCD相機(jī)時(shí)代，像拍攝夜景之類的題材，一定是要有豐富拍攝經(jīng)驗(yàn)的人才能拍好。而如今，憑借CMOS的高感光度性能和智能降噪，即便是新手也能拍出干凈明亮的夜景照片。曾經(jīng)，拍攝高速運(yùn)動(dòng)只能靠昂貴的拍攝器材完成，而現(xiàn)在，就連入門級(jí)的相機(jī)也能實(shí)現(xiàn)一定程度的高速連拍。

雖然現(xiàn)在CMOS在相機(jī)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。但未來，科技的發(fā)展不會(huì)停滯，相機(jī)領(lǐng)域的變革已經(jīng)在悄然改變。

而堆棧式CMOS無疑是當(dāng)前最具突破性的。通過分層設(shè)計(jì)，將感光、讀出、存儲(chǔ)、處理分開優(yōu)化，帶來前所未有的讀出速度和高動(dòng)態(tài)范圍，這些性能已經(jīng)在索尼、佳能的高端相機(jī)上初有所體現(xiàn)。全局快門CMOS則有望徹底終結(jié)滾動(dòng)快門畸變，讓每一幀畫面無論運(yùn)動(dòng)速度多快都保持無畸變，不變形。而單光子SPAD傳感器，具有極好的弱光性能。未來，即使是在無光的夜晚也能拍到清晰的畫面，這將徹底顛覆弱光夜景的拍攝。同時(shí)，算法攝影的快速發(fā)展，打破了大家對(duì)攝影里"硬件即畫質(zhì)"的觀念。人工智能、多幀融合等軟硬結(jié)合，使得小尺寸傳感器也能拍出大底的畫質(zhì)，算法攝影的性能主要體現(xiàn)在手機(jī)拍攝上。

綜上所述，CCD的落幕，CMOS的輝煌，代表著影像技術(shù)始終在不斷地發(fā)展中。從膠片到數(shù)碼，從CCD到CMOS，每一次變化，都是技術(shù)與市場的共同選擇。而對(duì)于拍攝者而言，無需沉溺于技術(shù)更替的本身，而更應(yīng)關(guān)注如何通過技術(shù)來豐富自己的表達(dá)與視野拓展。未來的影像世界，可能會(huì)是堆棧式CMOS、全局快門、SPAD、AI算法攝影的百花齊放，也可能會(huì)誕生我們今日難以想象的新技術(shù)