你能想象到這樣的觀影體驗嗎,？銀幕已完全消失,，而觀眾直接置身于電影故事中心?，F(xiàn)在,，這種身臨其境的沉浸式觀影體驗已在拉斯維加斯新一代娛樂媒體Sphere的球形劇場內成為現(xiàn)實,。在這個高 366 英尺,、寬 516 英尺的球形劇場內,，一塊16K x 16K 分辨率的LED顯示屏環(huán)繞觀眾,，并向上延伸到天花板，這是目前世界上分辨率最高的 LED 屏幕,。
為了在 Sphere 屏幕上實現(xiàn)超高分辨率的視覺效果,，Sphere團隊開發(fā)了一個名為Big Sky的專用攝像系統(tǒng) 。Sphere和意法半導體合作,，為 Big Sky攝像系統(tǒng)開發(fā)了一個定制的 3.16 億像素的圖像傳感器,，為觀眾帶來無與倫比的觀影體驗。
本文將探討 ST 定制圖像傳感器和 Sphere 的 Big Sky 攝像系統(tǒng)背后的技術細節(jié),，以及它們給電影未來帶來的影響,。
技術細節(jié)
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)并將其轉換為電信號(電子),。這些感光元件對于拍攝數(shù)字圖像至關重要,，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)轉換為適合在設備上顯示的格式或適合進一步分析的格式,。
攝像機組件
圖像傳感器大致可分為兩類：
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。
除了這兩種標準傳感器結構外,，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,，然后按順序讀出圖像信息。而在卷簾快門傳感器內,，像素沒有緩存,，因此必須一行接一行地拍攝圖像。
卷簾快門和全局快門圖像傳感器的功能
圖像傳感器是捕捉光線并決定最終圖像質量的組件,。高品質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，高品質圖像依賴于先進的像素技術,，因為這些技術可確保圖像一致,，無角陰影，清晰度極佳,。
發(fā)展趨勢
圖像傳感器的未來在于突破技術限制,。廠商不斷追求更好的圖像質量、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)療設備，先進的圖像傳感器將解鎖更多的創(chuàng)新應用。
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)，而攝像機很難復制人眼的這個能力,。此外,，人眼的視野更寬，能夠快速適應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，意法半導體利用先進的成像技術,，結合出色的動態(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。
合作歷史
2020 年,，F(xiàn)orza Silicon公司將ST引薦給Sphere娛樂公司,。Forza Silicon是一家芯片設計公司，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 顯示屏拍攝內容面臨的技術挑戰(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)務模式,，可以處理非常復雜但產量相對較少的流片項目,，而 Forza Silicon 在 CMOS 圖像傳感器等各個領域擁有豐富的底蘊，這是項目取得成功的兩個重要因素,。
Sphere傳感器晶圓 (Image credits ? Sphere Entertainment Co.)
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120 fps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準成像技術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量,。
采用 ST 定制傳感器的 Big Sky 攝像系統(tǒng)（圖片來源 ? Sphere Entertainment Co.）
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雜的 8K 攝像機陣列。Sphere 的攝像系統(tǒng)設計節(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，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,，帶領觀眾穿越七大洲，深入海洋,，翻越高山,，進入風暴之眼。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。
有了意法半導體 3.16 億像素圖像傳感器的加持,，為 Sphere球形劇場專門設計的Big Sky攝像系統(tǒng)將成為電影史上的重要轉折點,，有望開啟一個全新的電影時代。
