本文將探討ST定制圖像傳感器和Sphere的Big Sky攝像系統(tǒng)背后的技術(shù)細節(jié),以及它們給電影未來帶來的影響?

圖像傳感器由數(shù)百萬個微小的感光元件(像素)組成,這些感光元件可以捕捉光(光子)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(電子)?這些感光元件對于拍攝數(shù)字圖像至關(guān)重要,但它們只是攝像系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)?每個攝像機都通過鏡頭將光線聚焦到圖像傳感器上,將其轉(zhuǎn)換為原始數(shù)字信息,然后通過處理器(比如專用圖像處理器或應(yīng)用處理器)處理和分析圖像數(shù)據(jù)?最后一個環(huán)節(jié)是圖像輸出接口,將處理單元輸出的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合在設(shè)備上顯示的格式或適合進一步分析的格式?

• 單色圖像傳感器與彩色圖像傳感器:單色傳感器用黑白兩種顏色描繪世界,而彩色傳感器使用紅?綠?藍(RGB)三原色像素,類似于人眼的方式拍攝圖像?

• 除了這兩種標(biāo)準(zhǔn)傳感器結(jié)構(gòu)外,還有更先進的“多光譜”圖像傳感器,它可以區(qū)分多個光譜范圍,不止于識別經(jīng)典RGB三原色的差異?

• 全局快門和卷簾快門圖像傳感器:全局快門傳感器同時曝光所有像素?曝光后,每個像素將信息暫時保存在緩存內(nèi),然后按順序讀出圖像信息?而在卷簾快門傳感器內(nèi),像素沒有緩存,因此必須一行接一行地拍攝圖像?

圖像傳感器是捕捉光線并決定最終圖像質(zhì)量的組件?高品質(zhì)傳感器可捕捉各種明暗區(qū)域(高動態(tài)范圍HDR)?在光線明亮的環(huán)境中,高品質(zhì)傳感器既具有收集大量光線的高飽和能力,又能以短曝光時間拍攝圖像?這個特質(zhì)可避免圖像飽和與大白點現(xiàn)象?

在低光照條件下,感光度和暗噪聲是影響成像質(zhì)量的重要因素?HDR圖像傳感器必須充分利用亮度不足的光線,同時最大限度減少暗噪聲,以免淹沒傳感器捕獲的光信號?最后,高品質(zhì)圖像依賴于先進的像素技術(shù),因為這些技術(shù)可確保圖像一致,無角陰影,清晰度極佳?

圖像傳感器的未來在于突破技術(shù)限制?廠商不斷追求更好的圖像質(zhì)量?更高的分辨率和更低的功耗?從超逼真的虛擬現(xiàn)實體驗,到更智能的機器人和醫(yī)療設(shè)備,先進的圖像傳感器將解鎖更多的創(chuàng)新應(yīng)用?

人眼和攝像機都可以拍攝圖像,但兩者的拍攝能力在某些方面有所不同?盡管攝像機圖像傳感器的尺寸和技術(shù)各不相同,但大都能提供高分辨率和精確的細節(jié),而人眼在動態(tài)范圍方面更勝一籌,可輕松適應(yīng)不同的光照度?無論是在明亮的光照條件下,還是在光線不足的陰影環(huán)境中,人眼都能感知圖像細節(jié),而攝像機很難復(fù)制人眼的這個能力?此外,人眼的視野更寬,能夠快速適應(yīng)不斷變化的光照條件,提供更身臨其境和細致入微的視覺體驗?盡管攝像機技術(shù)已取得諸多進步,但人眼仍然是生物工程的奇跡,在多功能性和感光度方面無可比擬?為了拍攝可與人眼媲美的圖像,意法半導(dǎo)體利用先進的成像技術(shù),結(jié)合出色的動態(tài)范圍和低噪聲,在任何光照條件下都能拍攝出高對比度的圖像?

2020年,Forza Silicon公司將ST引薦給Sphere娛樂公司?Forza Silicon是一家芯片設(shè)計公司,從2012年開始與ST合作至今?Forza Silicon擁有整體解決方案的設(shè)計能力,ST是CMOS圖像傳感器的戰(zhàn)略性代工合作伙伴?2021年,Sphere團隊到ST法國克羅爾工廠現(xiàn)場參觀,從此雙方開始合作?

Big Sky攝像機項目最初的目的是解決使用11臺到13臺8K攝像機為Sphere顯示屏拍攝內(nèi)容面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)?這種配置需要花費大量的時間和精力進行后期制作?編輯視頻,并把多個攝像機的內(nèi)容合并成一個視頻?通過與ST和Forza Silicon合作,Sphere簡化了工作流程,提高了工作效率?ST有一個專門的業(yè)務(wù)模式,可以處理非常復(fù)雜但產(chǎn)量相對較少的流片項目,而Forza Silicon在CMOS圖像傳感器等各個領(lǐng)域擁有豐富的底蘊,這是項目取得成功的兩個重要因素?

ST為Big Sky打造了一款分辨率達3.16億像素?像素間距4.3微米的CMOS圖像傳感器,能夠以120fps的幀率輸出流暢的細節(jié)清晰的圖像?該傳感器的裸片尺寸相當(dāng)于一個有4顆裸片的12英寸(300毫米)晶圓,具有優(yōu)異的87dB動態(tài)范圍,可捕捉光照部分和陰影部分的細微變化,配合RGB彩色微透鏡濾光片陣列,可以準(zhǔn)確呈現(xiàn)色彩?該傳感器采用ST專有的背照式圖像傳感器制造工藝,代表ST在重新定義娛樂和電影攝影標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)方面取得了突破性進展?

該攝像系統(tǒng)擁有許多傲人的先進功能,例如,直徑近1英尺(30厘米)的巨型魚眼鏡頭,可拍攝廣闊的廣角照片,以及更小?更便攜的魚眼鏡頭?此外,ST針對Sphere球形劇場超大屏幕優(yōu)化了圖像傳感器的性能,通過使用更大的像素來增強捕光和細節(jié)保留能力,確保獲得無與倫比的圖像質(zhì)量?

采用Sphere CMOS圖像傳感器的Big Sky攝像系統(tǒng)徹底改變了電影制作方式,只用一個165度視場角的便攜式攝像機即可代替一個復(fù)雜的8K攝像機陣列?Sphere的攝像系統(tǒng)設(shè)計節(jié)省了數(shù)天的編輯時間,具備遠程控制和攝像機光纖連接功能?32TB SSD雙硬盤的每個硬盤都能有效存儲17分鐘未壓縮的60fps視頻?該系統(tǒng)不僅簡化了電影制作流程,還通過集成的視頻編輯工具改進了創(chuàng)作流程?

《來自地球的明信片》是第一部使用Big Sky攝像系統(tǒng)拍攝的電影作品,也是 Sphere體驗的一部分?這部電影于2023 年10月6日在拉斯維加斯Sphere球形劇場首映?這部電影由獲得奧斯卡獎提名的Darren Aronofsky執(zhí)導(dǎo),在拉斯維加斯Sphere球形劇場的160,000平方英尺(15,000平方米)環(huán)形屏幕上獨家放映,利用Big Sky攝像系統(tǒng)技術(shù),帶領(lǐng)觀眾穿越七大洲,深入海洋,翻越高山,進入風(fēng)暴之眼?制作團隊通過Big Sky攝像系統(tǒng)能夠為地球上的各種景觀拍攝無縫的全景視頻?

有了意法半導(dǎo)體3.16億像素圖像傳感器的加持,為Sphere球形劇場專門設(shè)計的Big Sky攝像系統(tǒng)將成為電影史上的重要轉(zhuǎn)折點,有望開啟一個全新的電影時代?