手机 1200 万像素和相机 1200 万像素之间有什么区别？，1200万像素

左转科技 2024-02-02 1

感谢非常萌的题主看得上。

如今一般相机的可以拍照的智能手机上是使用的传感器都是 CMOS 图像传感器，这种传感器的原理和结构基本上和几十年前被发明出来的时候没有特别大的变化，只是一些小小的修改。

这个是一个比较典型的 CMOS 传感器的结构，由于手机和大画幅相机（传感器在 1" 以上）在传感器像素阵列的面积上的巨大差异我们可以暂时不去考虑其他的因素。

而 CMOS 传感器的原理是这样的，外界光线通过镜头照射像素阵列的时候会在半导体光敏元件上产生光电效应，实质上类似于一个具有光敏效应的 PN 结。

/* 如果不太熟悉半导体可以略过下面部分，影响不是很大 */

至于 CMOS 的具体情况，我们用 NMOS 来举例说说，一般来说是用一块掺杂浓度较低的 P 型硅片作为衬底，然后在其表面制作两个掺杂浓度较高的 N 型电极，也就源极（S）和漏极（D），在 S 和 D 之间制作一层金属，得到栅极（G），之后再 G 上放置光敏元件。

当光线照着到光敏元件上的时候，由于光量子激发光敏材料上的电子空穴对增加，也就是 SD 之间的硅衬底上积累的电荷增加，电荷增加又使得 SD 之间形成电流通路，而这个时候如果我们让电流流经一个电阻 R，从电阻 R 上的电压我们就可以得到一个电压和入射光强度之间的关系（此处还是模拟电路部分）。

关于有源像素传感器结构的问题这里就不展开了。

/* 略过部分结束 */

目前存在一个问题，就是如果我们把电压模数转换、量化编码之后得到的图像是黑白的，为了解决这个问题，我们用滤镜只保留三原色光的信息，就是现在说的 Bayer 阵列，用来还原三原色。

然后我们来讨论一下样本和总体的问题。

拍摄的过程我们可以认为是对某个画面的采样，样本对总体的反应好坏程度我们可以用置信度来表示，如果在相同的环境下选择得到较高置信度，如果从采样入手，方法一般是选择更合理的采样方法，或者用合理的方法采集更多的样本，或者是提高对合适样本的测量精度。如果不深究，可以将 12MP 这个数字理解为样本的容量。

而样本的测量精度问题就要说像素面积的问题了，一般使用光敏传感器都是线性传感器，在某个线性区间上输入输出有线性关系，即射入的光量子多 -->得到的光电流大 -->测得的电压更大 -->编码量化时的精度更高也更准确，下图是某个 24MP 35mm 传感器的图片，单个 RGB 像素的尺寸是 5.9 μ m。

然而这只是一方面的优势，CMOS 传感器的灵敏度和感光元件的面积直接相关（转换增益也与光电二极管的尺寸 / 面积有关），由于存在着多个转换器和放大器，ADC 等电路，本来 CMOS 的开口率就不是非常高，而这些电路部分的小型化是较为困难的。用更大的传感器可以给每个像素带来更大的感光面积，相当于在小幅度增加窗框的情况下大幅度地增加了窗户的面积，可以得到更好的灵敏度。