43年历史与四次像素爆炸 数码相机像素发展史

原标题：43年历史与四次像素爆炸 数码相机像素发展史

第一台数码相机诞生于1975年，当时的照片是一张100×100分辨率的黑白照片。从1975年到2018年初，数码相机经历了43年的发展历程，相机的像素数量在期间经历了数次爆发。在这相机发展的任何阶段，像素发展一直是数码相机的核心话题，而高像素则是代表了相机发展的技术水平。今天我们就来看一下在数码相机诞生的43年间，像素发展经历了怎样的历程，相机的高像素又应该从何说起。

·数码相机发展历史与四次像素爆炸

相机的核心在于图像拍摄，因此只要图像的展现形式不发生变化，相机像素多少将会是不会改变的话题。首先，我们先来看一下135画幅之下，民用相机发展历史上的最高像素进化过程（表中数据仅统计135相机系统，1987年以后上市产品为准，未统计原型机）。根据43年历程，数码相机的发展其实可以分为3个阶段。

135画幅数码相机最高像素发展历史

高像素发展与四次像素爆炸（建议点击图片查看大图）

第一阶段：从1975年到1987年。 这是数码相机的发展初期，相机发展以原型机和卡片机为主，相机的形态可以说五花八门，存储介质也是各不相同，而且很少有真正上市的相机产品。1981年，索尼发布了第一台真正意义的数码相机SonyMavica，1984-1986年间，富士、松下、佳能、尼康等等纷纷加入数码相机研发，为日后数码相机爆发打下了基础。在第一阶段，相机像素发展从最开始的1万像素，发展到几十万像素，但算上原型机，最高像素也不过百万左右。

第一阶段数码相机，形态与存储方式各不相同，没有专业机身，像素不超过百万

第二阶段：1988年到1998年。 在这一阶段，虽然相机发展在此时还是形态各异，但是相机发展的大方向得以确认。1988年，富士在Photokina上发布了DS-1P，这是第一台采用闪存介质的数码相机；1989年，柯达开始进军数码单反行业，并且设计了第一台百万像素级别的数码单反相机原型机，专业数码相机时代就此拉开序幕。这十年间，以闪存媒介为存储介质，以卡片机与单反为相机形态，这两件事确定了数码相机的发展基调，从1988到1998年，相机像素从不足百万，跃升至600万像素级别，第二阶段，为相机专业化和市场化做好了准备。

1991年真正意义上的数码单反相机柯达DSC100问世

第三阶段：1999年至今 。这是相机发展的第三阶段，也是我们熟知的现代数码相机时代。从1999年开始，专业数码相机市场迎来了佳能和尼康两大巨头，数码相机奠定了高端产品为全画幅单反相机，入门产品为卡片机的发展基调。随着CMOS逐步取代CCD，全画幅成为可能，而且相机成本快速下降，像素发展也进入了新的时期。

这一时期，1999年尼康发布第一台单反相机D1，262万像素（同年最高像素为柯达610万像素）；2002年佳能发布全画幅单反1Ds，采用1110万像素（同年最高像素为柯达的1370万像素）；2008年，索尼发布A900，而尼康发布D3X，像素同为2460万（同期佳能1DsMarkIII与5DMarkII为2110万像素）；再到2012年，尼康D800/D800E将像素飙升至3630万，2015年佳能5DSR的5060万像素成为目前135画幅最高像素。从1999年到2015年，像素从600万像素飙升至5000万级别，135系统的最高像素水平追平中画幅入门水平。

1999年尼康D1发布，相机进入数码单反时代，单反、高像素、全画幅三个词开始密不可分

像素发展，依托的是技术进步和核心厂商的推动。可以看到，在1998年之前，数码135相机虽然经历了非常重要的发展历程，但是像素上并没有质变，并没有达到像素爆炸的效果。1998年之后，像素发展经历了四次爆炸，分别是：

第一次，1998-2000年，从130万像素飞越至600万像素，佳能和尼康开始推出数码单反相机，像素竞赛正式开始；

第二次，2002年，135相机第一次迈上千万像素大关，柯达、康泰时和佳能同时推出全画幅数码单反相机，数码相机进入全画幅时代；

第三次，2007-2008年，135相机达到2400万像素大关，2007年尼康和索尼推出全画幅，佳能、尼康、索尼最高像素均超过2000万，数码相机真正意义上进入高像素时代；

第四次，2012至今，135相机达到5000万像素大关，2017年，佳能、尼康、索尼最高像素均超过4000万像素。

如今，我们正处在第四次像素爆炸的末期，3000-5000万像素是现阶段相对稳定的像素数量，以如今的技术发展来看，这一代相机的像素将会趋于稳定，但是未来数年内，必然将会再一次爆发。每一次像素的爆发都伴随着技术革新，第一次是因为数码单反普及，第二次是因为全画幅普及，第三次和第四次都是因为传感器工艺进步和处理技术革新，暂时我们难以猜测第五次像素爆炸的原因我们不好猜测，但是新一代传感器工艺，例如背照式、积层式传感器很可能会引领下一次的像素进步。

·传感器是核心像素激增与传感器进步

数码相机的传感器，是数码相机的心脏，传感器的技术工艺平决定了相机的成像水平，自然也是像素进步的先决条件。从1975年数码相机诞生至今，传感器发展同样经历了漫长过程，下面我们就来总结传感器与像素之间的发展过程。

CCD时代：1969-1999年。 1969年对于影像行业是个大日子，美国贝尔实验室正式研发成功了电荷耦合元件，也就是用于图像成像的CCD传感器。1976年，拜耳滤镜正式问世，从此，以红、绿、蓝三种颜色通道为基础的图像传感器，奠定了数码相机的发展基础。在三十年间，CCD传感器，从最初的实验产品，发展到可用于市场化的21.6×16.56mm的610万像素APS-C画幅。

CCD技术解决了光信号到电信号的问题，而拜耳滤镜解决了获取色彩信息的问题

CMOS与全画幅时代：2000年开始至今。 在2000年，佳能推出了佳能的第一款数码单反D30，这款相机从参数上并不突出，但是与其他品牌相比，这是第一块采用CMOS传感器的专业数码相机。虽然那个年代，CMOS传感器在画质上要逊色CCD不少，但是由于易于制造、成本低等特点，佳能依托于CMOS传感器得到了快速发展，2002年便推出了第一款全画幅数码单反1Ds，这款1110万像素的相机，由于价格优势，迅速走红。从此，不仅仅是佳能，整个数码相机行业开始逐步确立了CMOS传感器与全画幅的发展思路，相机发展也真正进入了像素发展新时期。

佳能D30是佳能第一台也是世界第一台采用CMOS的数码单反相机，CMOS时代由此开始

关于CCD传感器与CMOS传感器，发展历史不必多说。我们在之前的文章中有过详细的介绍，有兴趣的朋友可以查阅笔者之前的文章进行深入了解：《 从"芯"而论浅谈数码相机传感器进化史 》 。这里我们来说一下传感器发展与高像素的关系。

对于传感器来说，突破传感器的像素上限，在早期是技术与工艺限制。对于早期的电子元件制作工艺，单个像素尺寸是非常重要的限制条件，因为每个像素，都是非常复杂的电子元件构成。

另一方面，对于早期工艺来说，传感器的整体尺寸同样无法做大，大尺寸的传感器生产难度大、成本高，而且良品率很低。一方面整体面积不能增大，一方面单个像素面积不能缩小，因此可以看到在1998年之前，像素发展一直处于低速增长时期，没有出现像素大幅增长的情况。

98年之前，传感器尺寸难以做大，而单个像素面积不能减小，提升像素有着极大工艺限制

CMOS的普及，是改善传感器工艺的重要因素。CMOS制作难度低，而且成品率高，使得大尺寸传感器可以得到应用，而且CMOS普及之后，低成本的优势使CMOS得到了更快速的发展。进入2000年之后，电子技术快速发展，单个像素面积可以做得更小，因此2000年以后，由CMOS普及带来的全画幅普及，加上单位像素尺寸大幅缩小，相机的像素增长也变得越来越快。

全画幅的面积大概是APS-C画幅的2.25倍，因此2002年像素上限从600万飙升到1370万

随着全画幅、APS-C画幅定型，提升高像素的另一个矛盾，则是像素与画质，也就是高感控噪、宽容度、色彩等等问题的矛盾。我们知道相同技术条件下，提升像素必然会导致单个像素的成像质量下降，所以在2000年以后，像素增长的核心矛盾，在于提高像素之后带来的成像画质下降问题。这一问题，如今开来一方面在于传感器技术的进步，而更多得则是依靠于运算算法的提升，也就是处理器和控噪算法的进步。

现阶段，提升像素在两个方面，一方面提升传感器工艺，一方面提升算法与处理器性能

可以说43年间，135画幅数码相机的像素从1万上升到5000万像素，数码相机的传感器大小，从最初的1/3英寸，发展至全画幅，像素发展其实是传感器进步与处理器进步的双重结果。

如今，全画幅数码相机暂时稳定在4000-5000万像素，第四次像素爆炸时期即将过去，相机像素暂时不会出现快速突破。在这未来几年，全画幅会逐渐向着3000万以上级别靠拢，而高像素相机的控噪水平将会继续提升，并且随着处理器进步，高像素机型的连拍也将得到提高。另外一方面，APS-C画幅在2400万像素级已经有相当长的时间了，APS-C画幅的像素或许即将迎来提升。

·态度决定产品不同厂商如何看待高像素

相机发展的另一个主导因素，就是厂商。虽然提高像素是发展主流，但是各家厂商对这高像素有着不同的态度。在前两页文章中我们可以看到，数码相机一开始，最早进行传感器研发的一共有两大厂商，一个是柯达，一个是索尼。柯达1975研发原型机后，认为会影响胶片的销量，因此直到近十年后才重启数码传感器的研发，但是即便如此，在最初的时间内，柯达依然是数码相机行业的龙头老大。

柯达在数码相机发展初期一直是数码相机龙头老大

从1988年柯达研发数码单反原型机，到1999年尼康推出D1这段时间，数码单反相机一直是柯达的天下，准确说能过做出用于单反相机使用的数码传感器，并且成功运用的，只有柯达。柯达是一个坚定的高像素拥护者，柯达在十多年间做的事情，就是将数码相机的像素从不足百万，飙升到了1370万像素（KodakDSCPro14n）。即便在1999年之后，在佳能和康泰时都推出了数码单反之后，柯达依然在数年内都是135系统最高像素，直到2004的佳能1DsMarkII才被打破。不过柯达相机最大的问题，是柯达虽然有传感器技术，但是没有机身技术，机身大量依赖尼康、佳能和富士，因此在135领域，在2000年之后很快就被佳能和尼康所超越。

2002年的柯达DSCPro14n,像素达1370万像素，柯达是高像素的坚定拥护者

佳能，也是高像素的拥护者，虽然不像柯达这样一直保持最高像素记录，但是在佳能、尼康、索尼的对比中，佳能除了5D3对阵D800的期间像素落败，基本保持上风。佳能在数码相机快速发展的年代里，没有走弯路，所以在2002年到2012年内，一直保持较大的技术优势。在技术优势下，佳能的高像素发展一直没有停止。相比于柯达，佳能高像素一直比较亲民，特别是5DMarkII，是真正意义上的第一个亲民高像素全画幅。

佳能在一直是高像素代表，例如5DMarkII，一直被网友津津乐道

尼康，对于高像素一直有所摇摆。特别是在数码相机之初，尼康认为APS-C画幅是最佳画幅，直到2007年才推出首台全幅，在一定意义上先吃了画幅上的亏。另外，尼康在D1开始，坚持高画质，而不是高分辨率，因此并没有把提升像素作为首要发展。因此在很多年内，尼康除了D3X之外（传感器还要感谢索尼），并没有在高像素上有所作为。直到2012年尼康D800发布，才扳回一城。

尼康真正扳回一城，还是在D800时代

索尼，索尼不是以专业级数码相机起家，2006年才推出自己的第一台数码单反相机，起步是几家中最晚的。不过对于传感器来说，索尼是最早开始研发CCD的厂商之一。对于数码相机整机来说，索尼入行晚，有尼康作为前车之鉴，入行之后也是全画幅和高像素的拥护者，在135相机上始终保持着高像素研发，但相比于柯达，索尼的高像素之路要冷静很多。不过虽然索尼的起步顺利，但由于索尼不是正统的单反相机厂商出身，因此索尼在发展中经历了数码单反、数码单电和数码微单的反复摸索。在如今，虽然索尼的高像素传感器成绩突出，但是135相机中，索尼像素数并不是最激进的一个。

索尼a900与尼康D3X，是2008年的两款2400万像素单反

对于其他厂商来说，高像素的先决条件是大尺寸传感器，因此相比于佳能、尼康和索尼，其他品牌对于高像素的发展贡献力并不如这几家大。但是值得一提的是三星，三星在目前依然保持着APS-C画幅最高像素（NX1和NX500的2800万像素），不过由于各方面的原因，我们已经基本见不到三星的数码相机了。

对于其他厂商，135系统中没有全画幅谈何高像素，不过APS-C画幅最高像素仍是三星

厂商对于像素的态度，直接体现在相机的像素值上。如今看，135相机中，能称得上高像素的，依然只有佳能、尼康、索尼三家。在2017年，三家的高像素相机全部超过了4000万像素，现在是135系统中像素最高的相机机型。

·135之上全画幅能否挑战中画幅？

对于这篇文章，我们通篇表述的都是135画幅相机。对于135相机来说，如今像素最高的相机，分别是佳能5DS/5DSR，5060万像素；尼康D850，4575万像素；索尼A7RIII/A99II，4240万像素。由于尼康D850和索尼A7RIII都是2017年末的新品，究竟新时代里的高像素三巨头谁实力更强，这是现在非常热门的话题。

索尼A7RIII、尼康D850、佳能5DSR，如今135相机三大高像素机型

但是如果我们放眼整个相机行业，对于中画幅相机来说，中画幅数码相机的像素2008年就已经站上了5000万大关（哈苏H3DII-50），在2016年后更是站上了1亿大关（飞思XF100MF）。对于中画幅相机来说，高昂的价格使其不用担心成本问题，因此中画幅基本都采用了低感画质更好，但是成本更贵拍摄性能更弱的CCD传感器，直到2015年以后，中画幅相机才开始逐渐换用CMOS传感器。

第一台一体化数码中画幅单反玛米亚ZD（左，2004年，2200万像素）与第一台全尺寸数码中画幅后背飞思P65+（右，2008年，6000万像素）

可以说，从中画幅的像素与传感器发展可以看到，像素发展的重要影响因素就是成本问题。如果我们不计成本，高像素和高画质并不是完全对立的。但是如今依然是2018年，从近两年的产品可以看出，依托于处理器的快速发展和传感器进步，135相机已经逐渐逼近5000万像素，而以44×33mm画幅CMOS传感器为主的中画幅相机，像素也是5000万像素。

同样是5000万像素，如今的全画幅能否挑战中画幅，这是很多摄影爱好者如今争论的话题。这一次，为了满足摄影爱好者的需要，中关村在线影像频道在2018年年初，特地收集到如今的135相机高像素三巨头，并且加上富士GFX50S、哈苏X1D-50这两台5000万像素中画幅相机，以及哈苏H5D-60这台6000万像素的全尺寸数码中画幅相机，为大家进行一次高像素相机的全面横评。