相机的成像主要利用了透镜成像原理和感光显像原理。在很久之前，墨子就发现了小孔成像现象，后来欧洲人发明了暗箱用于辅助绘画。但暗箱较暗，人们尝试扩大孔的尺寸却导致成像模糊，于是在孔上安装凸透镜，利用其屈光性提升了影像品质，这便是透镜成像原理的应用。再后来，人们发现感光材料（卤化银），将其涂在光滑板上曝光后可记录影像，这就是感光显像原理。

现代相机无论多么精密复杂，本质上都是由一个暗箱、一个镜头和一个感光元件组成。被摄体的反射光从镜头进入，打在感光元件上形成影像。传统相机中，被摄景物反射出的光线通过照相镜头和控制曝光量的快门聚焦后，在暗箱内的感光材料上形成潜像，经冲洗处理构成永久性影像。

相机发展多年，虽更新换代很快，增加了很多按钮和配件，但这些只是为了方便拍照者更准确地聚焦和曝光，在实际曝光成像的瞬间并不产生任何作用，相机的成像原理根本没有发生变化。

对于相机来说，最重要的两部分是镜头和感光元件，它们直接决定照片的质量。例如，有能力生产 CCD 的公司大多是日本厂商，如索尼、飞利浦、柯达、松下、富士、夏普等。感光元件的尺寸有两种标示方法，即光学格式和尺寸类型。一般来说，感光元件尺寸越大，每个像素的单位面积也越大，感光性能越好，就能记录更多的图像细节。像全画幅相机的感光元件尺寸接近 135 画幅，如佳能 1Ds 系列、5D Mark II 的 36.0mm×24.0mm 等。而 APS-C 画幅相机的感光元件尺寸则相对较小，不同厂家的相机传感器尺寸略有不同，大约为 22mm×15mm 左右。

手机摄像头主要由 PCB 板、镜头、数字信号处理芯片（DSP）、图像传感器等部分组成。

PCB 板：摄像头中用到的印刷电路板，分为硬板、软板、软硬结合板三种。其中，CMOS 可用任何一种板，但 CCD 的话就只能用软硬结合板。这三种板中软硬结合板价格最高，而硬板价格最低。

镜头：镜头是将拍摄景物在传感器上成像的器件，通常由几片透镜组成，材质有塑胶透镜和玻璃透镜。玻璃透镜成像效果更好但价格较高。镜头参数有焦距、相对孔径和视场角。现在市场上多数摄像头为降低成本采用塑胶镜头或一玻一塑镜头，对成像质量有影响。一个品质好的摄像头应采用多层玻璃镜头。

数字信号处理芯片（DSP）：在 CCD 传感器的摄像头中，DSP 是独立部分；而在 CMOS 传感器的摄像头中，其 DSP 芯片已经集成到 CMOS 中。DSP 的功能是通过一系列复杂的数学算法运算，对数字图像信号进行优化处理，最后把处理后的信号传到显示器上。

图像传感器：是摄像头组成的核心，分为 CCD 传感器和 CMOS 传感器。CCD 传感器成像质量好，但成本高，不适用于手机；CMOS 传感器凭借低功耗、价格低和优异的影像品质，在手机领域应用广泛。图像传感器将镜头捕捉到的光线转化为电信号，再通过内部的 DA 转换为数字信号。

物方光线进入手机摄像头系统，首先穿过手机的镜头。镜头将从物体发出的光线汇聚到感光元件上，也就是图像传感器。图像传感器把接收到的光信号转化成电信号，经过模数转换变为数字信号。数字信号再经过 DSP 加工处理，被送到手机处理器中进行处理。手机处理器将这些数字信号存储起来，经过一系列处理后，把它们变成一串指令，告诉显示屏上的每个像素点应该发出怎样的光。最后，屏幕上每个像素点发出的光汇聚到一起，就形成了一张完整的照片。

相机摄像头无论多么复杂，本质上也是由镜头、感光元件、快门、控制电路等组成。

镜头：相机镜头通常由多片透镜组成，材质有玻璃和塑胶等。玻璃透镜成像质量高，但价格贵。镜头的参数包括焦距、光圈等，决定了成像的视角和进光量。

感光元件：相机的感光元件主要有 CCD 和 CMOS 两种。CCD 感光元件成像质量好，但成本高、耗电功率高；CMOS 感光元件耗电功率较低，成本也相对低，目前在相机中广泛应用。感光元件将从镜头传来的光信号转换为电信号，再经过模数转换为数字信号。

快门：控制相机的曝光时间，决定了感光元件接收光线的时长。

控制电路：负责协调相机各个部分的工作，包括对焦、曝光控制等。

被摄体的反射光从镜头进入相机，通过控制快门的开合时间来控制曝光量。光线打在感光元件上，感光元件将光信号转换为电信号，再经过模数转换为数字信号。数字信号经过相机内部的图像处理器进行处理，包括色彩校正、降噪等。处理后的数字信号存储在存储卡中，或者直接在相机的显示屏上显示为图像。相机的成像过程中，镜头和感光元件同样起着至关重要的作用，直接决定了照片的质量。不同类型的相机可能在功能和性能上有所差异，但成像的基本原理是相似的。

手机的感光元件尺寸通常比相机小很多。全画幅相机的感光元件尺寸接近 135 画幅，如佳能 1Ds 系列、5D Mark II 的 36.0mm×24.0mm 等，而手机感光元件可能只有几分之一英寸大小。这导致手机在像素质量上相对较低，每个像素的单位面积小，感光性能较弱，在弱光条件下拍摄的画质较差，记录的图像细节也相对较少。同时，由于手机感光元件尺寸小，其生产成本相对较低。而相机的大尺寸感光元件能够接收到更多光线，在动态范围、色彩表现以及感光性能上都会有优势，能捕捉更多画面的细节，尤其是在高光和暗部的表现上更为出色。

手机多摄像头系统通常由多个不同功能的摄像头组成，如主摄、超广角、长焦等，每个摄像头有特定的用途和功能。而相机通常采用可更换镜头的设计，以满足不同的拍摄需求。在成像特点上，手机多摄像头系统通过不同焦段的摄像头合成和 ISP 后期处理实现长焦和虚化效果，其中很多虚化效果是通过算法算出来的假虚化。而相机主要通过光圈和镜头焦距控制景深和虚化，相机的光学变焦是靠镜头本身的镜组移动去拍摄需要放大的景物，成像效果更自然真实。在数码变焦方面，手机如同拍完一张图片之后在手机图库里缩放，是对定焦头能拍到的像素进行缩放，细节有限；相机则有各大变焦镜头支持光学变焦，画面质量相对更高。

手机的防抖往往是多种不同的防抖功能集合，如电子防抖、光学防抖、陀螺仪防抖等。例如，有的手机把 “微云台” 装进手机里，以延长曝光时间，减少相机抖动模糊。而相机的防抖主要有机身内多轴防抖系统和部分镜头自带的防抖功能。由于手机内部空间的限制，在防抖效果上，相机相对更稳定，尤其是在使用长焦镜头时，相机的防抖优势更为明显。但手机防抖功能的优势在于便携性和随时随地都能使用，让用户在日常拍摄中更加方便。

手机在计算摄影方面通常基于多张拍摄、堆栈合成、超级采样这样的一套流程。手机通过拍摄多张照片，然后进行合成处理，以提升照片的质量和细节表现。同时，手机还会利用算法进行美颜、背景虚化等处理。而相机在计算摄影方面相对较弱，虽然也有一些相机具备一定的计算摄影功能，但由于相机的处理器和续航能力比手机差，很多相机厂商砍掉了一些功能。相机更多地依赖硬件性能和光学原理来实现高质量的成像，对算法的依赖程度相对较低。