ccd相机？电子垃圾！
ccd相机不知道什么时候又被炒了好一阵。当然我一直想当吃瓜群众的，毕竟断人财路如杀人父母。但是令我扎心的是，我表弟上大学要拍照，放着好好的镜头三星s20ultra不用，去花800多买一个索尼的super had ccd传感器的ccd相机。。。并且这还不是让我最扎心的，今天浏览旧帖子，在摄影吧里看到19年的时候，这些废旧数码相机成色就算是99新的也按34000块钱一吨（基本上就是铝锭价）的价格成吨卖。原来这些废旧相机的作用一般是回收到小作坊里面拆镜片，毕竟这些相机镜片光学素质肯定比国内光学厂磨出来的要好，还有国内哪怕几千块显微镜也没有的低反射镀膜，拆镜片组装新成品镜头，或者显微镜等特殊光学用具，也算是物尽其用。这也是笔者认为的ccd相机最佳的归途，至于铝合金镜筒，各种零部件那就真是废铁价格了。
拿起表弟的相机，拍了几张照片，我就已经憋不住了，放大虽然细节自然，但是全是噪点。之后，问支持不支持raw格式，答案是不支持。最后问表弟为什么要买这种电子垃圾，表弟给了我很多的理由：比如说ccd元件是真全局快门，没有果冻效应啊，什么大几千影像旗舰只有4倍光学变焦，但是ccd相机有18倍光学变焦啊，什么CMOS开口率做不到100%，但是ccd可以，因此感光能力更强啊等等。没错我听完破防了，今天信不信我给你假装科普一下ccd卖800为什么是电子垃圾？
1.CCD，一种已经被历史彻底淘汰掉的传感器技术
ccd实际上是一种已经淘汰掉的传感器技术。它淘汰的原因无外乎四个方面，1.低量子效率（开口高？开口高有个毛线用？，CMOS还有微透镜技术呢），2.低输出速度，3.高本底噪声，4.高功耗。其中2和4可以说是ccd传感器的硬伤，不能通过打磨ccd技术解决，这也是为何ccd元件逐步替换成CMOS的原因。我们一个原因一个原因谈谈它会给你的拍照体验带来何种的debuff。
1）先谈低量子效率。一个像素接受到的光线多少，实际上并不是看穿过cfa（彩色滤波阵列）的光有多少，而是看实际像素阱中存了多少光电子。量子效率主要指打入一定光线，最后转化成光电子的比率。比如一个像素打入了1000个光子，最后转化成100个光电子，量子效率就是10%。早期CMOS传感器确实在量子效率方面远低于ccd传感器，但是随着传感器技术的发展，CMOS技术不断改进，一些目前在售ccd相机当中量子效率实际上早已远低于目前的CMOS传感器，尤其是新技术实验田手机CMOS传感器。一些极早期的ccd相机（比如2007年～2009年期间发布的某些能查到量子效率资料的ccd相机）和现在的一些长焦手机传感器（比如CMOS结构非常适合高解析力长焦的imx520）量子效率能差60～70%以上，使得一些ccd相机需要1.6微米超大像素才能达到imx520的1.22微米一样的感光能力。并且这还没完，早期ccd的cfa透光率等也和现在CMOS有较大差距，虽然早期ccd像素大小算下来很唬人，但是实际上感光能力相比现在的手机长焦CMOS可能差距并不是很大。
而ccd开口率高，面对现在CMOS也不算优势。CMOS虽然开口率低，但是工程师们不会坐以待毙。工程师通过引入微透镜技术来降低开口率低对感光造成的影响。通过在每个像素上覆盖一片微透镜，将像素光电二极管外的电路的光线聚焦到光电二极管上，让光电二极管感光能力也能媲美大开口率的ccd。因此，虽然现在手机传感器似乎像素相比旧ccd小的多，但是感光能力却一点不落后。
2）再谈低输出速度。ccd虽然是全局快门没有CMOS果冻效应的问题，但是ccd每行逐像素读出的工作特点，即一个像素需要传到下一个像素内，一点点传到边缘的输出电路上，这种工作方式决定了其读出速度不会多高。而CMOS天生在读出速度方面就具有优势，索尼也通过先进封装工艺来不断优化CMOS读出速度。CMOS每个像素下都内置一个模拟电路用于输出，因此读出速度非常快，并且由于省去了电荷在一行的像素间传递的过程，也非常省电，并且驱动电压低。
低读出速度会导致什么问题？在当前手机端CMOS传感器主要影响预览框画质，但是在ccd相机不但会影响预览框画质，还影响视频输出。以表弟的相机为例，它只支持VGA30帧的输出，属于非常糊的画质了。就算是拍照也就1000万像素，和当前手机CMOS至少支持4k30FPS甚至目前高速读出传感器支持4k120FPS规格比起来，简直就是小巫见大巫。哪怕是长焦传感器，现在也不乏支持4k120FPS高速输出的传感器。
至于对预览框画质的影响那就更不得了了。一般对于不支持全像素30FPS输出的传感器，预览框30FPS预览下，就只能通过超采或者跳采来获得30FPS的输出帧率，支持实时预览。但是无论超采还是跳采都损失解析力。最终结果是你准备拍一张高清照片，结果数码变焦放大你发现预览框非常糊，最终出片却比较清晰，这个比较影响拍照体验。当然现在不少采用大底长焦的手机，用ov64b等传感器的就不支持6400万像素30帧输出无法满足预览框画质，最终结果就是高倍变焦画质非常糊，最终成片像变魔法一样出一张清晰的照片，这和三星华为的真10倍不同，以imx520为例它是支持8mp30FPS（好像甚至有8mp60FPS规格输出？）输出，这样变焦过程中，成片在解析力上和预览框差别不大，这样你可以根据预览框画质决定是否记录一张照片，这样的不至于影响拍照体验。
3）高本底噪声。ccd相机因为特殊的行读出特性导致其读出过程中就会引入较高的读出噪声，并且因为这个特性功耗大，导致热噪声也很严重，最终结果就是本底噪声不需要和现代CMOS比较，和2012年索尼exmor r背照式传感器对比，相同曝光参数下，噪声都极其严重。并且这个特性很影响高感，2014年索尼还在推出ccd相机，但是高感只有ISO800可用，但是2015年的imx300就做到了ISO1600～3200可用，2019年的imx600y做到了ISO6400可用，同期当然索尼还有黑白+彩色融合的ISO51200方案。2019年引入的imx608视频模式下更是可以ISO51200可用，现代CMOS面对久远ccd，优势完全是碾压式的。
4）高功耗。ccd的功耗已经无需多言，功耗很高。虽然面对当代手机，ccd相机的功耗似乎不高（电流大概400ma），但是现代手机拍照时800ma的电流来自于屏幕（300ma），处理器（100ma），对焦马达（200ma），真正给到CMOS传感器功耗可能也就200ma甚至更低，意味着可以拍摄更多照片。
因此，从多个角度看，ccd已经属于被淘汰的技术，没有多少实用价值。
2.CCD相机，很多技术已经极度落后
ccd相机因为是十年前甚至更久远以前的产物，因此很多技术已经落后很多。当然哪里落后，也可以分为几个角度：1.色彩管理和色彩还原；2.防抖；3.对焦，4.镜头。
1）先谈色彩管理和色彩还原，主流ccd相机没有ryyb排列的cfa，。。。这是不是意味着它们不会偏色，色彩还原很准呢？非也。要知道人眼是一个十分复杂的成像系统，当代cfa的rgb三色的滤波曲线和人眼并不能一致，因此需要算法来对cfa中的色彩偏移进行纠正，也就是说，除非研究出非常符合人眼的cfa，否则rggb也会偏色。显然，早期cfa的技术并不成熟，而色彩还原也非常不成熟，最终导致了一个有趣的现象：ccd相机没一个颜色准的。当然，就像华为小米把自家的偏色用徕卡包装成德味一样，ccd这种极其离谱的偏色竟然被包装成了复古风！？？？朋友，如果你真的喜欢复古风，断不用买这种ccd相机，你可以选购一款手机，拍raw图自己拉出来复古风色彩，或者套个滤镜，现在我发现是款手机都有复古风滤镜了，屡试不爽。（ps：实际上无论ryyb和rggb都有色偏，rggb不偏色是多个厂商各种算法纠正到今天的成果，早期ccd一样偏色。ryyb偏色也是没有厂商搞得结果，华为捡起来用早期肯定也是ccd相机一样的情况。ryyb问题在色域萎缩，而非偏色上）
2）防抖。早期ccd相机的防抖几乎可以相当于没有：因为灵敏度低，纠正角度低，和当前手机这种高集成度，小体积，高推动力的防抖马达相比，手机马达才是真光学防抖啊，因为手机马达灵敏度已经足够高，高到能抵消帕金森级别的手震；而ccd相机就不用想光学防抖了。把玩了一会表弟的相机，在5倍以内焦段防抖还可以，5～18倍防抖约等于没有，严重到什么程度，大白天大晴天18倍拍点东西都会轻微糊片，一过下午5点夕阳西下就没一张成片，这和当代手机长焦比起来，真是天差地别的差距。
3）对焦。很多人已经习惯现代手机对焦点一下屏幕，就能快速精准的实现对焦了（当然一些对焦弱只因的传感器除外，比如三星s5khmx），但是你可别指望ccd做到这样的对焦能力。当代CMOS传感器对焦这么快是引入了ccd时代只有高端单反才有的相位对焦技术，并在相位对焦技术上衍生出双核对焦，全像素双核对焦，2*1ocl，2*2ocl等等对焦技术提升的对焦速度，这些技术你可别指望早期ccd有。还是表弟的相机，长焦端想对焦一个东西（比如说那天想拍鸟），反差对焦反复一直对焦对20多秒才对上，这时候鸟早就飞走了。而手机，比如说我自己用的s22u当然现在已经出二手了，打鸟只需要零点几秒的对焦速度，快准狠。
4）镜头。和当代手机不同，ccd相机的镜头设计和解析力虽然材质上占优势（很多是玻璃镜片），但是解析力上相比现在的镜头优势并不大，甚至一些低端卡片机炫光鬼影紫边相比现在潜望式长焦手机还要严重，毕竟光学这几年也还是在持续发展着的。虽然p30Pro等5倍变焦手机是5p镜头设计，但是紫边控制和炫光鬼影，对比ccd卡片机，开raw图看最原始的细节，差距简直就是碾压式的优势，差距非常明显。
3.你手中的CCD相机，元件老化严重，可能用不了多久就面临损坏的危险
很多人买ccd相机一定意识到，一些相机距离现在可能已经10岁甚至15岁“高龄”了，肯定元器件老化很严重。但是他们又不清楚ccd元器件究竟有哪些老化了，是否影响使用。实际上ccd相机元器件老化主要存在于三个方面：1.ccd表面滤光阵列（cfa）老化；2.内部塑料件（比如变焦步进电机上的齿轮、排线等）老化脆化；3.电池等元件的老化。
1）cfa老化。cfa本质是什么，是一层只允许单色光透过的光刻胶，涂在CMOS上通过光刻工艺实现cfa形成。因为cfa是光刻胶，因此它对光十分敏感。虽然现代CMOS对光刻胶进行多种改进让它们在常规光照下尽可能不变性，但是在索尼白皮书上你还是能看到要让CMOS远离强光照射，以防止color filter变性的警告（warning）。
早期ccd相机的cfa质量肯定更差，因此在现在很多已经变性了，导致的结果是透光率下降、色彩变色导致偏色更加严重，拍出照片颜色离谱，无法使用。
2）内部塑料件老化。有机物尤其是塑料暴露在氧气环境下，会持续的老化。老化会导致变脆，结果就是碰撞下断裂，甚至一些老化的齿轮，仅仅是变焦过程中用齿轮传力，就会导致断齿，从而使相机变焦功能失效。这些问题尤其是对2007～2010年间的老相机严重。而排线的老化也是需要注意的问题，它可能在外力撞击下失效，从而导致相机损坏。
3）电池老化。锂电池有一定的循环寿命，因此十几年的电池容量衰减严重，实际拿到手的电池续航究竟几何不得而知。并且，和手机不同，10年前的旗舰手机很多还有电池供应，因为其尚有使用价值，而现在的影像旗舰手机10年后也有拍照方面的优势（手机体积所限，拍照在20年硬件几乎到顶之后发展不大，因此旧旗舰机依然有很强的实用价值），因此必然也会有电池配件，并且很多旗舰机电池寿命相比10年前锂电池已经大幅度延长了。但是，很多ccd相机不到10年，电池已经濒临停产。
3.爱护钱包，远离CCD
相信你看到这已经对ccd有一个大概了解了。不过为了加深你的印象，来做一个情景想象（改编自真实案例）：你在网上看到某款旗舰机，50倍变焦打月亮，看着自己手里的低端机，1000块钱，数码变焦只有10倍，别说打月亮了拍什么东西都费劲。当你看到过去某款卡片机有35～175mm，1600万像素，换算到800万像素为247mm，都超过p40Pro+这种超长焦机型的焦距了，变焦一定很厉害，再一看售价，二手的p30Pro要800+，这种卡片机只要300～400，你心动了，想花一半的钱得到超过p30Pro的长焦体验。
你怀着无比期待的心情等着你的相机的到来，但是打开相机试了一下，你的心凉了半截：因为cfa老化和垃圾的色彩还原，拍出来的色彩寡淡，偏色严重，因为防抖不行，看起来照片还很糊，直出成像效果还不如你的1000块没光学防抖的手机好；你说无所谓了，它的长焦效果可是比p30Pro还好的。结果晚上你邀请有p30Pro的同学出去拍月亮，人家就算是开专业模式拍月亮，拍出来也能看到好多环形山；你拿着卡片机，因为没光学防抖，拍一张糊一张，最终放弃了，还是决定让有p30Pro的同学转发给你一张月亮图片发朋友圈。
你的失望与日俱增，已经觉得很不值了，但是想了想算了，钱已经花出去了，至少让它发挥点效果。白天出去打打鸟应该可以吧。在一个春季，你做好了春游的准备，带上了这部相机，想着出去记录生活。虽然偏色严重，但是你还是用ps调色调的还算是能看了；但是打鸟也给你泼了一盆冷水：因为落后的反差对焦技术，鸟都飞走了，你的相机还没对上焦。并且这还不是唯一让你恼火的地方：你的同学的p30Pro一上午拍了很多张好照片，电还剩80%，而你的相机已经没电了。非常可惜的是，因为相机型号太旧，电池停产了，剩下卖的都是翻新电池，因此你只有一块电池，充电还很慢，因此下午你只能看着他们开心的拿着手机拍照，你只能望着你的卡片发呆。
最后你还是失望了，但是想最后倔强一把：下次外出带三脚架！上了三脚架确实解决了它防抖不佳的问题，也让你拍了一些照片，但是你觉得每次出去都要带三脚架很麻烦，并且拍出来的照片就算是经过调色，也很难发朋友圈，因为和朋友圈里同学用p30Pro拍出来的照片比起来差距太大了。你的相机色散严重，解析力也不太好，画面很肉；噪点也很严重，画面经常出现颗粒状的噪点没有涂抹干净，画面很脏。并且在夜晚，相比p30Pro也没取得多少特殊的优势，p30Pro上脚架拍出来的比你的卡片机也差不到哪去。
现在你开始后悔了。当初买相机就是为了替代p30Pro的长焦，结果到头来，不如p30Pro实用，几乎处处被p30Pro吊打，你很后悔。至于省下的400块钱，你牺牲了一颗夜视仪imx600主摄，每次出去玩晚上，同学都能用imx600拍出惊艳夜景大片，你的千元机不行，你的ccd也不行。imx600还能录4k30高清视频，你的ccd也不行，你的千元机也只有1080p视频，也是不行。最后转了一圈，千元机+卡片ccd不但没有发挥1+1＝2的作用，反而处处被p30Pro欺负。而更气人的是，在一次拍照时因为没端稳相机掉地上了，因为排线老化闪光灯坏了，镜头变焦也不算特别好使了。你怕它什么时候坏掉，于是终于，你把千元机和卡片机都挂到了二手市场上，拿着卖掉这俩的钱加了一点买了一部p30Pro，你最终觉得还是p30Pro好用。
最终，你把你的经历发给了想买ccd的其他人，希望别人出个专栏劝劝那些还想买ccd的人。你写好了稿子发了过去。但是终了，你决定还是在末尾补上一句：爱护钱包，远离ccd。
