相机现在对我们并不陌生，毕竟几乎每个人都有一部手机。据说手机是人类能做出来的、集成程度最高的产品，涉及到玻璃、芯片、存储、电池等等一大堆虽然体积很小，但每一样都在精密程度和功能上都异常强大，每部手机都由上百家供应商供货，好一些的手机甚至要求供应商根据自己需求订制产品。

上一个能代表人类最高科学水平的产品是照相机。光学，一直那么秀！别看iPhone12都出货了，但却依然在使用5年前的万像素的摄像头忽悠用户—其它厂商，小于万像素你都不好意思说你新发布了一款手机。

传统光学相机的成像原理也简单—小孔成像，学过初中物理的都做过这个实验。知识点来了啊：小孔成像最早由我国春秋时代的墨子他老人家做的实验，比牛顿早了多年。这个实验小伙伴们也可以在家做：用一个带孔的板放在墙体与物体之间，然后把手电筒打开照射这个物体，没手电筒就把手机的闪光灯打开，光线通过小孔会将这个物体的倒影投射到墙上，这种现象就叫小孔成象。为了效果好，做这个实验的时候室内最好是暗一点。

于是就有人将形成这个现象的空间做了缩小，将室内变成暗箱（Cameraobscura），暗箱操作的暗箱，将带孔的板做成了快门，为了能得到效果更好的照片（色彩），又增加了光学凸透镜，为了能记录下物体，又在暗箱里增加了感光胶片。这样一来，工作流程就变成了：通过凸透镜取景，按下快门（打开小孔），影像投射到暗箱里的胶片上，感光胶片记录下投影。再将带有感光胶片通过显影、定影、负相转正相等操作，放大或缩小到相纸上，这样，一张照片才给交给用户。

说得好像很轻松，但实际情况是---这个流程整理出来，用了多年的时间。年，意大利的卡尔达诺用双凸透镜规制针孔，映像的效果比暗箱更为明亮清晰；年，意大利的巴尔巴罗又在卡尔达诺的装置上加上光圈，使成像清晰度大为提高；年，法国的涅普斯花了八小时的曝光时间，在感光材料上制出了世界上第一张照片；年，法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机，曝光时间也长达30分钟；年，使用溴化银作为感光涂层的干板（不能叫胶卷，太硬）诞生；年，又出现了用硝酸纤维(赛璐珞)做基片的胶卷；年美国柯达公司生产出了新型感光材料－－柔软、可卷绕的胶卷……之后几乎每年都有新的技术应用于成像。

直到数码时代，相机和胶卷界的大佬---美国柯达公司不得不出售传统旗下传统底片业务和高达项的数码相关专利，宣告传统胶片相机时代的结束。令人感到不解的是，早在年就开发出数码相机的柯达公司，不知道是经历了什么样的心路历程，会将具有先手优势、并首发的产品，做到把自己搞死的地步。年历史的公司，终于在年5月，正式提出破产保护。现在的柯达，是重组后面前企业级应用的企业。

唏嘘完，说一下数码相机。电荷耦合器件（Charge-CoupleDevice，简称CCD）是年美国贝尔实验室博伊尔和史密斯发明的，先用单晶硅制成电子只能向一个方向运动的PN结，之后在这个半导体表面，附着一层二氧化硅涂层绝缘，在绝缘层上再沉积下金属电极，将多余部分的电极用光刻机腐蚀掉，生成具有规则排列的金属--氧化物--半导体电容器阵列，然后再将输入输出电路连接到这个陈列上。

这样，在按下快门时，就有电流或光通过对应的金属电极，与金属电极相连的PN结就存储下电子，之后再将信息放大，传输给处理器，储存后就生成了相片。在快门复位时，切断了光和电的通过，同时也对CCD进行复位，以供下一次使用。值得一提的是，在年，柯达公司就发明了第一台百万像素电荷耦合器件，现在依然主流的成像器件。

还有一种成像芯片，是互补金属氧化物半导体（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称CMOS），和CCD一样，也是一种硅基芯片，并且CMOS的成像原理也和CCD一致。工作流程是打开快门，数以百万计的感光单位受到光的刺激，根据光的强弱将电子填充进各自的像素单元，像素单元再将电流储存到PN结，快门关闭后，再将PN结内的电子生成信号，放大后交给处理器。

两款成像芯片最主要的区别是信号读取过程不同，CCD是由一个或多个输出节点一同读出，CMOS是每个像素对应一个PN结，每个像素都都有各自的信号放大器，所以CCD的优势是信号输出一致性比如好，CMOS的信号输出一致性较差。

但CCD对信号放大器的带宽要求较高，比较费电，而CMOS对放大器带宽要求较低，比较省电，由于CMOS的信号放大器太多（有多少像素，就有多少个信号放大器），信号不可能做到同步输出，所以CMOS的噪点会比CCD要高。

传统相机不仅仅是暗箱、快门、胶片等物品的组合，更是对加工工艺的考验，透镜的加工更是可以看到一个国家的最高加工水平。数码相机的大批量应用同样体现了对供应链、对组装技术、对软件开发等领域的管理执行能力。从柯达公司的经验来看，传统相机与数码相机的区别也不仅仅是胶片换成感光器件，更是对新技术、新生态的发展持有的态度。