43年歷史與四次像素爆炸 數碼相機像素發展史

第一臺數碼相機誕生于1975年，當時的照片是一張100×100分辨率的黑白照片。從1975年到2018年初，數碼相機經歷了43年的發展歷程，相機的像素數量在期間經歷了數次爆發。在這相機發展的任何階段，像素發展一直是數碼相機的核心話題，而高像素則是代表了相機發展的技術水平。今天我們就來看一下在數碼相機誕生的43年間，像素發展經歷了怎樣的歷程，相機的高像素又應該從何說起。

·數碼相機發展歷史與四次像素爆炸

相機的核心在于圖像拍攝，因此只要圖像的展現形式不發生變化，相機像素多少將會是不會改變的話題。首先，我們先來看一下135畫幅之下，民用相機發展歷史上的最高像素進化過程（表中數據僅統計135相機系統，1987年以后上市產品為準，未統計原型機）。根據43年歷程，數碼相機的發展其實可以分為3個階段。

第一階段：從1975年到1987年。這是數碼相機的發展初期，相機發展以原型機和卡片機為主，相機的形態可以說五花八門，存儲介質也是各不相同，而且很少有真正上市的相機產品。1981年，索尼發布了第一臺真正意義的數碼相機Sony Mavica，1984-1986年間，富士、松下、佳能、尼康等等紛紛加入數碼相機研發，為日后數碼相機爆發打下了基礎。在第一階段，相機像素發展從最開始的1萬像素，發展到幾十萬像素，但算上原型機，最高像素也不過百萬左右。

第二階段：1988年到1998年。在這一階段，雖然相機發展在此時還是形態各異，但是相機發展的大方向得以確認。1988年，富士在Photokina上發布了DS-1P，這是第一臺采用閃存介質的數碼相機；1989年，柯達開始進軍數碼單反行業，并且設計了第一臺百萬像素級別的數碼單反相機原型機，專業數碼相機時代就此拉開序幕。這十年間，以閃存媒介為存儲介質，以卡片機與單反為相機形態，這兩件事確定了數碼相機的發展基調，從1988到1998年，相機像素從不足百萬，躍升至600萬像素級別，第二階段，為相機專業化和市場化做好了準備。

第三階段：1999年至今。這是相機發展的第三階段，也是我們熟知的現代數碼相機時代。從1999年開始，專業數碼相機市場迎來了佳能和尼康兩大巨頭，數碼相機奠定了高端產品為全畫幅單反相機，入門產品為卡片機的發展基調。隨著CMOS逐步取代CCD，全畫幅成為可能，而且相機成本快速下降，像素發展也進入了新的時期。

這一時期，1999年尼康發布第一臺單反相機D1，262萬像素（同年最高像素為柯達610萬像素）；2002年佳能發布全畫幅單反1Ds，采用1110萬像素（同年最高像素為柯達的1370萬像素）；2008年，索尼發布A900，而尼康發布D3X，像素同為2460萬（同期佳能1Ds Mark III與5D Mark II為2110萬像素）；再到2012年，尼康D800/D800E將像素飆升至3630萬，2015年佳能5DSR的5060萬像素成為目前135畫幅最高像素。從1999年到2015年，像素從600萬像素飆升至5000萬級別，135系統的最高像素水平追平中畫幅入門水平。

1999年尼康D1發布，相機進入數碼單反時代，單反、高像素、全畫幅三個詞開始密不可分

像素發展，依托的是技術進步和核心廠商的推動。可以看到，在1998年之前，數碼135相機雖然經歷了非常重要的發展歷程，但是像素上并沒有質變，并沒有達到像素爆炸的效果。1998年之后，像素發展經歷了四次爆炸，分別是：

第一次，1998-2000年，從130萬像素飛越至600萬像素，佳能和尼康開始推出數碼單反相機，像素競賽正式開始；

第二次，2002年，135相機第一次邁上千萬像素大關，柯達、康泰時和佳能同時推出全畫幅數碼單反相機，數碼相機進入全畫幅時代；

第三次，2007-2008年，135相機達到2400萬像素大關，2007年尼康和索尼推出全畫幅，佳能、尼康、索尼最高像素均超過2000萬，數碼相機真正意義上進入高像素時代；

第四次，2012至今，135相機達到5000萬像素大關，2017年，佳能、尼康、索尼最高像素均超過4000萬像素。

如今，我們正處在第四次像素爆炸的末期，3000-5000萬像素是現階段相對穩定的像素數量，以如今的技術發展來看，這一代相機的像素將會趨于穩定，但是未來數年內，必然將會再一次爆發。每一次像素的爆發都伴隨著技術革新，第一次是因為數碼單反普及，第二次是因為全畫幅普及，第三次和第四次都是因為傳感器工藝進步和處理技術革新，暫時我們難以猜測第五次像素爆炸的原因我們不好猜測，但是新一代傳感器工藝，例如背照式、積層式傳感器很可能會引領下一次的像素進步。

·傳感器是核心 像素激增與傳感器進步

數碼相機的傳感器，是數碼相機的心臟，傳感器的技術工藝平決定了相機的成像水平，自然也是像素進步的先決條件。從1975年數碼相機誕生至今，傳感器發展同樣經歷了漫長過程，下面我們就來總結傳感器與像素之間的發展過程。

CCD時代：1969-1999年。1969年對于影像行業是個大日子，美國貝爾實驗室正式研發成功了電荷耦合元件，也就是用于圖像成像的CCD傳感器。1976年，拜耳濾鏡正式問世，從此，以紅、綠、藍三種顏色通道為基礎的圖像傳感器，奠定了數碼相機的發展基礎。在三十年間，CCD傳感器，從最初的實驗產品，發展到可用于市場化的21.6×16.56mm的610萬像素APS-C畫幅。

CMOS與全畫幅時代：2000年開始至今。在2000年，佳能推出了佳能的第一款數碼單反D30，這款相機從參數上并不突出，但是與其他品牌相比，這是第一塊采用CMOS傳感器的專業數碼相機。雖然那個年代，CMOS傳感器在畫質上要遜色CCD不少，但是由于易于制造、成本低等特點，佳能依托于CMOS傳感器得到了快速發展，2002年便推出了第一款全畫幅數碼單反1Ds，這款1110萬像素的相機，由于價格優勢，迅速走紅。從此，不僅僅是佳能，整個數碼相機行業開始逐步確立了CMOS傳感器與全畫幅的發展思路，相機發展也真正進入了像素發展新時期。

佳能D30是佳能第一臺也是世界第一臺采用CMOS的數碼單反相機，CMOS時代由此開始

關于CCD傳感器與CMOS傳感器，發展歷史不必多說。我們在之前的文章中有過詳細的介紹，有興趣的朋友可以查閱筆者之前的文章進行深入了解：《從"芯"而論 淺談數碼相機傳感器進化史》。這里我們來說一下傳感器發展與高像素的關系。

對于傳感器來說，突破傳感器的像素上限，在早期是技術與工藝限制。對于早期的電子元件制作工藝，單個像素尺寸是非常重要的限制條件，因為每個像素，都是非常復雜的電子元件構成。

另一方面，對于早期工藝來說，傳感器的整體尺寸同樣無法做大，大尺寸的傳感器生產難度大、成本高，而且良品率很低。一方面整體面積不能增大，一方面單個像素面積不能縮小，因此可以看到在1998年之前，像素發展一直處于低速增長時期，沒有出現像素大幅增長的情況。

CMOS的普及，是改善傳感器工藝的重要因素。CMOS制作難度低，而且成品率高，使得大尺寸傳感器可以得到應用，而且CMOS普及之后，低成本的優勢使CMOS得到了更快速的發展。進入2000年之后，電子技術快速發展，單個像素面積可以做得更小，因此2000年以后，由CMOS普及帶來的全畫幅普及，加上單位像素尺寸大幅縮小，相機的像素增長也變得越來越快。

全畫幅的面積大概是APS-C畫幅的2.25倍，因此2002年像素上限從600萬飆升到1370萬

隨著全畫幅、APS-C畫幅定型，提升高像素的另一個矛盾，則是像素與畫質，也就是高感控噪、寬容度、色彩等等問題的矛盾。我們知道相同技術條件下，提升像素必然會導致單個像素的成像質量下降，所以在2000年以后，像素增長的核心矛盾，在于提高像素之后帶來的成像畫質下降問題。這一問題，如今開來一方面在于傳感器技術的進步，而更多得則是依靠于運算算法的提升，也就是處理器和控噪算法的進步。

可以說43年間，135畫幅數碼相機的像素從1萬上升到5000萬像素，數碼相機的傳感器大小，從最初的1/3英寸，發展至全畫幅，像素發展其實是傳感器進步與處理器進步的雙重結果。

如今，全畫幅數碼相機暫時穩定在4000-5000萬像素，第四次像素爆炸時期即將過去，相機像素暫時不會出現快速突破。在這未來幾年，全畫幅會逐漸向著3000萬以上級別靠攏，而高像素相機的控噪水平將會繼續提升，并且隨著處理器進步，高像素機型的連拍也將得到提高。另外一方面，APS-C畫幅在2400萬像素級已經有相當長的時間了，APS-C畫幅的像素或許即將迎來提升。

·態度決定產品 不同廠商如何看待高像素

相機發展的另一個主導因素，就是廠商。雖然提高像素是發展主流，但是各家廠商對這高像素有著不同的態度。在前兩頁文章中我們可以看到，數碼相機一開始，最早進行傳感器研發的一共有兩大廠商，一個是柯達，一個是索尼。柯達1975研發原型機后，認為會影響膠片的銷量，因此直到近十年后才重啟數碼傳感器的研發，但是即便如此，在最初的時間內，柯達依然是數碼相機行業的龍頭老大。

柯達在數碼相機發展初期一直是數碼相機龍頭老大

從1988年柯達研發數碼單反原型機，到1999年尼康推出D1這段時間，數碼單反相機一直是柯達的天下，準確說能過做出用于單反相機使用的數碼傳感器，并且成功運用的，只有柯達?？逻_是一個堅定的高像素擁護者，柯達在十多年間做的事情，就是將數碼相機的像素從不足百萬，飆升到了1370萬像素（Kodak DSC Pro 14n）。即便在1999年之后，在佳能和康泰時都推出了數碼單反之后，柯達依然在數年內都是135系統最高像素，直到2004的佳能1Ds Mark II才被打破。不過柯達相機最大的問題，是柯達雖然有傳感器技術，但是沒有機身技術，機身大量依賴尼康、佳能和富士，因此在135領域，在2000年之后很快就被佳能和尼康所超越。

2002年的柯達DSC Pro 14n,像素達1370萬像素，柯達是高像素的堅定擁護者

佳能，也是高像素的擁護者，雖然不像柯達這樣一直保持最高像素記錄，但是在佳能、尼康、索尼的對比中，佳能除了5D3對陣D800的期間像素落敗，基本保持上風。佳能在數碼相機快速發展的年代里，沒有走彎路，所以在2002年到2012年內，一直保持較大的技術優勢。在技術優勢下，佳能的高像素發展一直沒有停止。相比于柯達，佳能高像素一直比較親民，特別是5D Mark II，是真正意義上的第一個親民高像素全畫幅。

尼康，對于高像素一直有所搖擺。特別是在數碼相機之初，尼康認為APS-C畫幅是最佳畫幅，直到2007年才推出首臺全幅，在一定意義上先吃了畫幅上的虧。另外，尼康在D1開始，堅持高畫質，而不是高分辨率，因此并沒有把提升像素作為首要發展。因此在很多年內，尼康除了D3X之外（傳感器還要感謝索尼），并沒有在高像素上有所作為。直到2012年尼康D800發布，才扳回一城。

索尼，索尼不是以專業級數碼相機起家，2006年才推出自己的第一臺數碼單反相機，起步是幾家中最晚的。不過對于傳感器來說，索尼是最早開始研發CCD的廠商之一。對于數碼相機整機來說，索尼入行晚，有尼康作為前車之鑒，入行之后也是全畫幅和高像素的擁護者，在135相機上始終保持著高像素研發，但相比于柯達，索尼的高像素之路要冷靜很多。不過雖然索尼的起步順利，但由于索尼不是正統的單反相機廠商出身，因此索尼在發展中經歷了數碼單反、數碼單電和數碼微單的反復摸索。在如今，雖然索尼的高像素傳感器成績突出，但是135相機中，索尼像素數并不是最激進的一個。

對于其他廠商來說，高像素的先決條件是大尺寸傳感器，因此相比于佳能、尼康和索尼，其他品牌對于高像素的發展貢獻力并不如這幾家大。但是值得一提的是三星，三星在目前依然保持著APS-C畫幅最高像素（NX1和NX500的2800萬像素），不過由于各方面的原因，我們已經基本見不到三星的數碼相機了。

對于其他廠商，135系統中沒有全畫幅談何高像素，不過APS-C畫幅最高像素仍是三星

廠商對于像素的態度，直接體現在相機的像素值上。如今看，135相機中，能稱得上高像素的，依然只有佳能、尼康、索尼三家。在2017年，三家的高像素相機全部超過了4000萬像素，現在是135系統中像素最高的相機機型。

·135之上 全畫幅能否挑戰中畫幅？

對于這篇文章，我們通篇表述的都是135畫幅相機。對于135相機來說，如今像素最高的相機，分別是佳能5DS/5DSR，5060萬像素；尼康D850，4575萬像素；索尼A7R III/A99 II，4240萬像素。由于尼康D850和索尼A7R III都是2017年末的新品，究竟新時代里的高像素三巨頭誰實力更強，這是現在非常熱門的話題。

但是如果我們放眼整個相機行業，對于中畫幅相機來說，中畫幅數碼相機的像素2008年就已經站上了5000萬大關（哈蘇H3D II-50），在2016年后更是站上了1億大關（飛思XF 100MF）。對于中畫幅相機來說，高昂的價格使其不用擔心成本問題，因此中畫幅基本都采用了低感畫質更好，但是成本更貴拍攝性能更弱的CCD傳感器，直到2015年以后，中畫幅相機才開始逐漸換用CMOS傳感器。

第一臺一體化數碼中畫幅單反瑪米亞ZD（左，2004年，2200萬像素）與第一臺全尺寸數碼中畫幅后背飛思P65+（右，2008年，6000萬像素）

可以說，從中畫幅的像素與傳感器發展可以看到，像素發展的重要影響因素就是成本問題。如果我們不計成本，高像素和高畫質并不是完全對立的。但是如今依然是2018年，從近兩年的產品可以看出，依托于處理器的快速發展和傳感器進步，135相機已經逐漸逼近5000萬像素，而以44×33mm畫幅CMOS傳感器為主的中畫幅相機，像素也是5000萬像素。

同樣是5000萬像素，如今的全畫幅能否挑戰中畫幅，這是很多攝影愛好者如今爭論的話題。這一次，為了滿足攝影愛好者的需要，中關村在線影像頻道在2018年年初，特地收集到如今的135相機高像素三巨頭，并且加上富士GFX 50S、哈蘇X1D-50這兩臺5000萬像素中畫幅相機，以及哈蘇H5D-60這臺6000萬像素的全尺寸數碼中畫幅相機，為大家進行一次高像素相機的全面橫評。

本次橫評有兩個目的，一方面為大家帶來135相機三大高像素機型的全面畫質對比，另一方面為大家展示現階段135相機的最高畫質水平，與中畫幅相機相比有何差距，差距究竟是大是小。我們的詳細橫評將會在1月24日正式上線，請您不要錯過！

原標題：43年歷史與四次像素爆炸 數碼相機像素發展史