啥是图像传感器？

a 从胶卷相机说起

在胶片相机普及的时代，相机中的胶卷承担了成像的功能。

胶卷上都有涂上特殊的材料（卤化银），这种材料在遇到光线时会产生反应。在我们拍照时，快门打开，外界景物的光线通过镜头在胶卷上成像，胶卷上的感光材料因为不同的光强和颜色产生反应，这样的反应相当于将镜头成的像进行了记录。

进一步讲解一下。

在拍彩色照片时，使用了多层涂层的方式，每一层涂层的敏感波长不同，通过不同涂层的变化，来记录下蓝、绿、红三种不同颜色的光强度。

在洗照片的时候，需要用到显影剂，将这些感光材料记录下来的图像固定（沉淀）下来，形成彩色图像的同时，避免剩余材料继续见光反应，这就得到了有稳定图像的胶片。

b 电子时代的传感器成像原理

接下来说说电子时代的传感器，类似这样：

顾名思义，电子时代的传感器，就是将图像信号转换成电信号的工具。

在上文中，我们讲过，胶卷相机能拍出彩色照片，是因为用了多层膜的方式，每层膜记录一个颜色的光强。而数码相机的传感器，也是用了这个原理。

一开始的设想是，在相机中内置3个传感器，各记录一个颜色的光强信息，结果由于成本问题，无法大规模使用。

后来，有人提出了另一种解决方法：将传感器分成很多小方块，每个小方块只负责记录一个颜色的光强信息，最后将每个小方块的信息通过插值算法（去马赛克）处理后，得到完整的图像。

c CCD和CMOS

这两个传感器在之前介绍UV镜的时候，也有简单讲过。

不过当时我们着重点是在紫外线对这两种传感器的影响上，这里我们从成像上讲讲两者的区别。

首先先说CCD。

CCD是Charge Coupled Device，电荷藕合器件的缩写。这种传感器在成像时，电荷在像素之间依次传递，最终集中到串联寄存器，转换为电压信号，然后放大，经模数转换后形成数字信号。

打个比方，这种成像方式相当于在一个队伍中从前到后传纸条，每个人都在纸条上在前一个人的信息后面补充自己看到的信息，最后拿到的纸条就是完整的图像信息。

这种方式仅有一个或几个节点读出信息，输出信号的一致性较好。但是由于CCD在工艺上集成度较低，对外围电路要求较高，因此相对拉高了成本。

再来说说CMOS。

CMOS和CCD不同，每个像素点“孤军奋战”，需要获取每个像素点的信息，再根据像素点的位置拼接出完整的图像。

如果还以上述的比方来说明，那CMOS就是每个人将自己看到的东西直接传递出来，最后再根据每个人站的位置拼接出完整的信息，如下图。

这种方法的一致性较差，噪声也相对较高。但是集成度高，成本较低。

虽然CMOS传感器有上述的缺点，但是因为成本低集成度高的优点，随着科技的逐渐发展，CMOS的短板也逐渐在硬件和软件的革新中逐渐被补齐，达到不输CCD的效果。

因此现在大多数码相机都采用的CMOS传感器。

03 总结

这篇文章主要讲了相机的图像传感器，简单总结一下：

① 相机的图像传感器的原理和彩色胶卷成像的原理类似，在获取到不同颜色的光强数据后，再将这些不同颜色数据合并成完整的相片。

② 传感器分CCD和CMOS两种。前者的成像效果较好，但是成本较高。因此，现在普遍使用的是CMOS传感器的相机。