手机、相机图像传感器尺寸到底如何标注的？我们都被忽悠了吗？

数码摄影，图像传感器是一个关系到成像品质的重要元件，其中传感器的尺寸大小更是关键，一直都有“底大一级压死人” 的说法。大家在研究了解、或是准备购买一款手机或数码相机时，在众多的参数之中必定会关心图像传感器的尺寸大小。对于一个外表为长方形的传感器来说，要标明它的尺寸似乎再简单不过了，然而事实是这样的吗？

一、问题的提出

我们知道早期的4:3画幅小尺寸传感器是以对角线的长度，并且用分数形式来标注的，如1/2.3、1/1.8、2/3等。对于用对角线长度来标注尺寸这一做法我们并不陌生，现在的电视机屏幕、电脑显示器屏幕等都是这样表示的，说一台显示器是27寸的，就表示它的屏幕对角线长度为27英寸，合计27*2.54=68.6cm。那么以此类推，对于相机传感器所标注的诸如1/2.3、1/1.8、2/3就是其对角线的长度吗？至少有些人是这样认为的，笔者在某个比较知名的科普网站上就看到如下的问题解答：

图一：在某网站上搜到的关于传感器尺寸的问题答案

该作者直接用25.4*1/2.33（原文中2.54应是作者打错了小数点）得出1/2.33传感器的对角线长度为11mm的结论，但我们只要在网上查询一下，就会发现1/2.3尺寸的传感器其对角线长度是7.7mm，边长为6.16*4.62，与11mm相差甚远。

再看看其它规格的传感器（见下图二），我们就会发现其对角线的实际长度并不等同于标注的数字，而是比标注的数字要小许多，显然不是四舍五入造成的差异。

图二：常见的传感器尺寸

那么这个用来标注传感器尺寸的分数是怎么来的，它与传感器实际的对角线长度又有怎样的关系呢？

二、解开对角线长度之谜

人们对数字影像的研究始于上个世纪五十年代，那时的摄像机还是使用的真空摄像管，其尺寸用摄像管的对角线长度来表示，而这个尺寸是包含了外层玻璃管的（也就是摄像管的外径），所以标注的1英寸(25.4mm)，其实际有效长度只有16mm左右。待到七十年代CCD、CMOS传感器被研究发明后首先应用于摄像领域，传感器的尺寸标注也就沿用了真空摄像管的方式，将长宽为12.8*9.6mm、对角线有效长度16mm的CCD传感器定义为1英寸标准，由于当时的传感器尺寸都比较小在1英寸以下，所以就用分数表示。

这样的解释似乎能够说得通，对照上面图二列出的传感器尺寸，我们不妨验证一下：

计算结果与图二中的尺寸比较接近，当然还有人经过更认真的研究有了新的发现和解释：1英寸不是25.4毫米吗，按照4：3的比例作一个矩形，使其对角线长度为16mm，那么与它对应的外接圆圆弧的长度就是25.4mm（帮助不喜欢算术老师的鞋童温习一下：圆周长=直径*π），示意图如下（图三），与16mm对角线对应的外接圆的一段弧长：

16*3.14/2=25.12mm，差不多就是1英寸了。

图三

虽然出现了上面2种不同的解释，但有一点得到了公认：就是

图四：不同规格传感器大小对比

三、全画幅等相机传感器的尺寸标注方式

上面所说的传感器尺寸标注方式，是对早期的4:3画幅小尺寸传感器而言的，也包括现在使用小尺寸传感器的手机相机。对于全画幅数码相机，它的传感器尺寸相对较大，与传统的135mm胶片相同，边长为36*24mm，画幅长宽比3:2，也就不再沿用对角线的方式来标注尺寸了。目前APS-C、APS-H及更大画幅的数码相机，厂家都会以“长*宽“的形式标出传感器的大小，直观明了。如佳能APS-C画幅相机传感器尺寸为22.3*14.9mm，尼康和索尼APS-C画幅相机传感器尺寸为23.5mm*15.6mm等等，比理论上的24*16mm略小一些。

图五：佳能单反传感器

四、传感器尺寸与镜头等效焦距

摄影爱好者都知道在摄影术语中有“等效焦距”这一说，意思是：当我们使用非全画幅的相机拍摄照片时，实际得到的照片视角与镜头标称焦距下的视角是不一致的，需要通过一个系数来换算。

为什么有“等效焦距”这一说？因为相机通过镜头成像，镜头从原理上来说就是一个凸透镜，下面的图六能够更加直观的说明这一问题。图像下方水平红色线段表示全画幅相机传感器，横向尺寸36mm，假定镜头焦距是50mm，那么成像的视角约为46°，视角范围用带箭头的红色线条表示；图像下方水平蓝色线段表示APS-C画幅相机传感器，横向尺寸理论上24mm，那么成像的视角约为30°，视角范围用带箭头蓝色线条表示。

从图六能够很明显地看出，因为成像传感器的尺寸差异，导致在镜头相同物理焦距的情况下，成像视角带来的差异，传感器尺寸越小，成像视角就越小。

图六：图像传感器大小与镜头视角的关系

有了画幅与成像视角的差异，就对比较不同焦距的镜头带来了困难，所以人们为了方便，就提出了“等效焦距” 的概念，继续以APS-C画幅相机为例，要让得到的图像具有与全画幅50mm焦距镜头相同的46°成像视角，那么就要使用焦距为32.68mm的镜头（尼康或索尼相机）。或者说：在APS-C画幅相机上使用32.68mm焦距的镜头拍摄的照片与全画幅相机上使用50mm焦距镜头拍摄的照片具有相同的成像视角，这个50mm焦距就是32.68mm的等效焦距（有兴趣的朋友可参看笔者的另一篇文章：C幅相机拍照 镜头焦距换算为什么要乘以1.5？本文帮你解开疑惑）。

那么不同画幅的传感器其镜头等效焦距是怎么换算的呢，换算公式就是：镜头物理焦距*换算系数。

换算系数=全画幅相机传感器对角线长度/要换算的传感器对角线长度 （一般取到小数点后1位），其中全画幅相机传感器对角线长度为43.27mm。

由此可以换算出：

谢谢阅读！

关于数码相机影像传感器方面的一些冷知识：不同尺寸之间的对比

在摄影圈里，经常听到一句话，那就是“底大一级压死人”，说得其实就是影像传感器的尺寸。这句话的意思是，同样结构同样像素的影像传感器，尺寸越大，相对来说画质和高感就越有优势。

底片大的好处是显而易见的，所以现在很多网友都买全画幅单反或者微单，因为全画幅的影像传感器尺寸比半画幅要大出不少，可以获得更好的背景虚化效果和画质。当然了，半画幅也能满足大多数普通家庭用户对画质的要求，毕竟不是所有人都需要追求极致画质。

从传感器的尺寸来看，目前规格很多，比如说大多数的手机都是1/2.3英寸或者1/1.7英寸，一些主流的运动相机传感器也多数是1/2.3英寸，比如GoPro HERO9和GoPro HERO10都是这个尺寸的，Insta360 ONE X2这款全景相机也是1/2.3英寸的底片，因为底片很小，所以晚上拍摄画质很差，噪点很多，被戏称为“阳光机”，意思是说只适合在阳光下拍摄。

当然了，大疆 DJI Action 2的底片略微大了一点，使用的是1/1.7英寸底片，所以比起来大疆 DJI Action 2暗光条件下拍摄效果稍微能好一点点，但是差别也不是很多。

从手机方面来看，目前多数千元机都是1/2.3英寸或者1/1.7英寸的底片，也有一些到了1/1.5英寸左右，比如小米12使用的是1/1.56英寸底片。而一些高端旗舰手机底片稍微大一些，能达到1/1.2英寸左右，比如华为的P系列高端机型。目前手机底片最大的就是索尼的某款“微单手机”，底片直接到了一英寸。

而目前的卡片数码相机，底片（传感器）尺寸多数都是一英寸的，比如说索尼的黑卡系列和索尼ZV1，比如说佳能的G7X Mark系列，都是一英寸底片。

再往上就是松下和奥林巴斯的4/3英寸微单了，比如说松下G系列和GH系列，例如大家熟知的GH5和GH6，以及不太熟悉的G9和G95、G100K等，都是4/3英寸的，这种底片相当于1.33英寸，比一英寸大，但是比半画幅——也就是APS-C画幅要小。

再往上就是半画幅和全画幅了，索尼的A6系列以及富士的X系列基本都是半画幅，而索尼a7系列以及佳能RP、R3、R5、R6以及尼康的Z5、Z6、Z7等都是全画幅了，而全画幅的上面还有中画幅，比如说富士GFX 50S II 就算是中画幅了，虽然富士GFX 50S II 这种中画幅的尺寸比哈苏中画幅要小一些。

看到这里，有小伙伴可能会问了：说了半天这些底片不同尺寸之间的比例到底是多少？能不能给出一个比较直观的对比？当然可以了，下面我们就来看看传感器不同尺寸之间的比例。

我们以苹果手机常用的1/3英寸底片作为一个基准，面积设定为1。则1/2.3英寸底片相当于其面积的2倍，一英寸相当于其面积的10倍，4/3英寸底片相当于其面积的19倍，半画幅底片相当于其面积的30倍，全画幅底片相当于其面积的72倍。

其它尺寸之间的换算关系，大家可以自己进行换算。比如说半画幅底片相当于一英寸面积的3倍，全画幅的面积是半画幅的2.3倍左右，也就是说，半画幅的面积还不到全画幅的一半，一英寸底片的面积只有半画幅的三分之一。

​看到这里，你对于不同尺寸的影像传感器之间的比例有了一个大概的了解了吧？

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