科普向摄像头（四）什么是像素？像素与摄像头的灵魂

　　引言
　　我想很多人都听到过像素越高成像越好和底大一级压死人这两种理论，我将他们特意放在开篇并不是为了反驳或者推翻这两个理论。恰恰相反，我提到的这两个理论正是因为他们说明了像素和感光元器件在手机摄像头中无可比拟的地位。
　　什么是像素？
　　我们今天在选购手机时往往能见到手机厂商们重点突出手机的高像素。但是，什么是像素呢？对于手机镜头而言是分辨率的单位，实际上我们可以将像素视为个图像中不可分割的单位或者是元素，而他们就是一个影像的最小最底层的单元。而这些像素将会决定图片呈现在屏幕上的大小。
　　所以这就涉及到了普通群众在购买手机时经常遇到的一个误区那就是像素越高，照片质量越好。但是我们千万不要以为自己的手机摄像头像素高拍出来的图片成像质量就一定高。这一方面是因为手机厂商们在宣传时提到的像素值往往是相机的最大像素，也就是已经经过了插值算法运算后得到的理论像素。此外因为手机空间有限，所以很多手机虽然拥有高像素，为了节省空间却只会拍出成像质量相对很低的标准照片。（关于像素的更多深层问题欢迎关注微信公众号：科普向）
　　在今天手机摄像头的像素不断提升，许多厂商也顺势将像素的重要不断突出以起到更好的宣传效果。但是在摄像这件事上，像素高低并非决定性的因素。因为手机镜头是一个整体，像素高低只是决定了相机的解析力高低。但是在普遍情况下，像素越高确实会显著地提升照片的细腻程度。
　　接下来，我们就要进入另一个重要的论调当中，那就是底大一级压死人。
　　什么是底
　　通俗而言的“底”其实指的就是感光元器件，俗称传感器。虽然有ccd和cmos两种感光元器件，但是目前手机相机普遍采用的是cmos，因此我们接下来会主要为大家讲解什么是cmos。
　　Cmos
　　全称为互补金属氧化物半导体，是一种主要是利用硅和锗两种元素所做成的半导体采用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，具有集成度高、功耗小、速度快、成本低等特点其原理是通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能。而这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。
　　那么通俗易懂地说，cmos的本质就是一个集成转换器，能够将人们拍摄的景物转换为人们看到的照片，同时完成绝大部分的工序，这也是我将他称为摄像头的灵魂的原因。
　　那为什么我们常常会说底大一级压死人呢？
　　因为CMOS先天具有光线利用率低的缺点，所以在同样像素的情况下底更大的cmos内的像素点就能够拥有更多的空间接受光线同时底尺寸变大，各个光电传感元件、之间距离相对就会增加，相互之间干扰就会降低，得到的画面噪点也会减少。这也是为什么我们常说的底大一级压死人的原因所在。
　　同样我们可以依此反推为什么像素不是越高越好，因为在手机感光传感器尺寸有限的情况下，每个像素点不能获得足够的进光量反而会相互干扰同时增加噪点，降低成片质量。
　　那么到了这里，可能很多人会疑惑，既然CMOS有这样的缺陷，厂商们为什么不选择上文提到的另一种传感器ccd呢？
　　这就不得不从ccd是什么说起了。
　　CCD
　　是指电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有自扫描、感受波谱范围宽、畸变小、体积小、重量轻、系统噪声低、功耗小、寿命长、可靠性高等一系列优点，并可做成集成度非常高的组合件。电荷耦合器件（CCD）是20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体器件。
　　然而这些优点只是相对而言，和被放在手机上的cmos相比，ccd成本高，制造难度高，功耗大，而且不像cmos可以在狭小的空间内集成众多的元器件，这就是为什么手机厂商们在最初没有选择ccd的重要原因。
　　实际上随着技术的进步，当初那些ccd的优缺点都正在被厂商们在cmos上移植或克服，未来的手机摄像将依旧是CMOS的天下。
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　　文M。韦伯
　　责编同儿睡不着。
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