當光線穿過鏡頭，快門打開後，最終成像會落在傳感器上，對於現代的數碼相機，這些光線會在傳感器中進行光電轉換，最後將最終成像存儲在相機的存儲卡中。看完相機的基本工作流程後，我們不難發現，數碼相機的靈魂在於它的傳感器，它決定了相機的整體性能和圖像質量。那什麼是相機傳感器呢？
什麼是相機傳感器？
在傳統相機時代，是使用一個35毫米的膠片來曝光和存儲圖像，而數碼相機則採用CMOS傳感器進行曝光，存儲照片時使用的是存儲卡。這是一個簡單的處理過程，上面也提到過，但傳感器更復雜的在於它的處理過程。眾所周知，CMOS傳感器是用很多個發光二極管組成的，當我們拍攝一張照片時，光線進入到CMOS傳感器進行曝光，然後讀取圖像數據信息，之後這個數據信息被髮送到一個協處理器或者後端控制器中進行處理，最後才被壓縮並且保存到存儲器中。
圖像傳感器的性能同時也決定了相機的性能。快門速度和光圈定義了相機傳感器接收光信息的時間長度和多少，ISO確定了光信息的放大倍數。特別實在弱光條件下，傳感器的尺寸對圖像質量的影響尤為重要。
決定圖像質量的主要因素之一是傳感器的物理尺寸。通常較大的傳感器在高ISO情況下會有比較好的表現。不同類型的相機，它們的傳感器大小也不同，傳感器的物理尺寸通常以毫米（mm）為單位，看下圖：
傳感器的尺寸越大就會有更大的表面積，從而在標準間隔(稱為曝光時間)上可以提供更多的用於接收光信息的區域。我們可以把傳感器比喻成船帆，帆越大，表面積越大，它就能接收更多的風，從而船走的越快。對於相機傳感器而言，傳感器越大，表面積越大，它就能接受更多的光(光子)。這代表什麼？光越多，對我們的圖像質量影響就越大，這一點會在後面詳細敘述。
前面是一些基礎的知識和傳感器是如何影響相機性能的，下面我們就要詳細講訴傳感器尺寸到底是如何影響圖像質量的。
傳感器尺寸對噪點和畫質的影響
如果我們放大看相機傳感器，會發現相機傳感器是由數百萬個小方格組成的矩形網格，這其中的一個小方格就是一個像素。每一個像素都有一種顏色，數百萬個像素最終組成了一張圖片。如下圖中，這是一張普通的圖片，當我們將這張圖片放大後，會看到這種圖片中包含了許多小方格，這就是圖片中的像素。
數碼相機中的傳感器將收集到的光信號光轉換為一個個像素，每個像素都包含了顏色和亮度。理論上說，傳感器尺寸越大，包含的像素就越多，照片的清晰度就越高。但實際情況卻不是這樣的，當像素密度過大的時候，單個感光像素獲取到的光線量會變少，所以要提高感光度才能獲取到與原來單個像素相同的進光量，而高感光度會對圖片產生噪點。所以，我們的一般經驗，對於全畫幅相機，2000萬左右的像素為宜。
總的來說，當像素相同時，傳感器尺寸越大，畫質越好；而在傳感器相同的情況下，像素與畫質就不一定會成正比的關係了，因為傳感器尺寸相同，增加像素密度，畫面的感光度也會變弱，隨之就產生畫面的噪點，從而影響畫質。
傳感器尺寸是如何影響景深的
對於景深，影響它的因素通常有三個：光圈、焦距、相機與主體之間的距離；但還有一個因素，經常被大家忽略，就是傳感器的尺寸，它對景深的影響沒有前三個要素那麼大，實際是它對景深沒有什麼影響，實際影響的是裁剪係數和有效焦距，是我們感官上的錯覺。
那什麼是裁剪係數和有效焦距呢？
當我們在半幅相機上安裝全幅鏡頭時，最終得到的畫面，相機會為我們進行裁剪，而這個裁剪多少的倍數就是裁剪因子。那麼這個數是如何得出來的呢？
將全畫幅相機傳感器上的對角線距離與特定相機傳感器上的對角線距離進行相除得出，具體計算方法如下：
我們知道傳感器的寬度和高度（以毫米為單位）後，可以使用勾股定理輕鬆計算出對角線距離。
對角線距離 = SQRT（（寬度^ 2）+（高度^ 2））。其中SQRT是平方根。
例如，可以找到36mm x 24mm全幀的對角線距離或斜邊，如下所示： = SQRT （（24 ^ 2 ）+ （36 ^ 2 ））。結果大約是43.3mm。
相機裁剪因子= 43.3 /相機傳感器對角距離
全畫幅相機的裁切因子為1，即43.3mm / 43.3mm。
例子：在下圖中，傳感器尺寸為23.5x15.6mm，根據勾股定理可得出對角線為28.21mm：
裁剪係數 =43.3/相機傳感器對角距離= 43.3mm/28.21mm= 1.5
快速參考，標準相機傳感器裁剪係數：
- 全畫幅傳感器裁剪因子= 1
- APS-C傳感器的裁剪係數= 1.5至1.6（取決於型號）
- Micro 4/3傳感器裁剪因子= 2
對於給定的傳感器尺寸和焦距，有效焦距（也稱為35mm等效焦距）是將在35mm相機上產生相同視場的焦距。它是通過將鏡頭的實際焦距乘以傳感器的裁剪係數而得出的。
有效焦距=焦距x裁剪係數
想象一下，您使用尼康D7100 （傳感器尺寸23.5x15.6mm，裁剪1.5x）拍攝，焦距為35mm，光圈為f / 1.8。
由於此相機的裁剪係數為1.5倍，因此其有效焦距為50毫米（1.5 x 35毫米）。換句話說，對於全畫幅相機需要使用50mm的焦距才能獲得相同的視角。所以實際情況是在我們使用尺寸小的傳感器時，它不是為我們增加了景深，而是將圖片“放大了”，欺騙了我們的視覺而異。
例如看上圖：在使用相同光圈f2.8的情況下，同樣是50mm的全幅鏡頭，安裝在全畫幅相機，它的焦段是50mm，安裝在半畫幅相機上，它的有效焦距成為75mm，而得到的景深是一致的（這裡涉及到混亂圈的問題，在以後的文章中會講解）。
傳感器尺寸與動態範圍
何為動態範圍：動態範圍是相機所能包含的最亮到最暗之間的範圍，它的範圍越大，圖像中所呈現的層次越豐富，這意味著，較大的動態範圍可以捕捉大陰影中的細節，同時又不會使高光區過度曝光。
請注意，動態範圍並不完全由傳感器尺寸確定。相反，較大的像素比較小的像素能獲得更好的動態範圍。但是，較大的傳感器具有更大的表面積，因此它們的像素通常比較小的傳感器多，因此動態範圍更好。
數碼相機使用傳感器作為光敏元件。因此，對於最終圖像中的每個像素，都需要一個特殊的光電二極管亮，它將從鏡頭接收的光子數量轉換為電荷。光電二極管越多，電荷越高，並且如果它們超出了傳感器的動態範圍，則像素分別為黑色或白色。所以對於低動態範圍的相機，在高光或者陰影處，相機拍攝不出細節。
在前面關於像素的章節中也已經說過：當像素相同時，傳感器尺寸越大，畫質越好，畫面噪點越少；在這一點的基礎上，我們也可以得出這樣一個結論：
光圈大小和快門速度控制著每個像素能獲得多少光亮，從而增加或降低了信號強度。
ISO確定信號和噪點的放大率。ISO還確定在最佳曝光時需要多少光。
ISO值越高=需要的環境光越少=信噪比越小=動態範圍越小=圖像噪點越多。
ISO值越低=需要的環境光越多=信噪比越大=動態範圍越大=圖像噪點越少。
總的來說：較大的傳感器通常代表著相機性能也越好，也可以為我們提供更廣泛的創作空間，但與此同時，也帶來了昂貴的費用。
閱讀更多 大明漁夫 的文章
