ENTERTAINMENT

图像传感器

在电影、电视剧制作现场,实现全新影像表现的数字电影摄影机的背后有着怎样的开发故事?

July 31, 2023

2022年上映的电影《壮志凌云》、《阿凡达:水之道》除了展现精彩的故事和壮丽的世界观,逼真的3D影像表现也引发了热议。除了这两部热门电影外,日本电影、电视剧以及众多影像制作现场也都使用了索尼的数字电影摄影机CineAltaV(VENICE)。
近年来,电影制作现场正从胶片摄影机向数字摄影机转型。索尼听取摄影导演的意见,在继承了CineAltaV(VENICE)特点的基础上,开发出表现力与易用性更胜一筹的CineAltaV 2(VENICE 2)。
此次,我们邀请索尼株式会社(以下称索尼)CineAltaV(VENICE)/CineAltaV 2(VENICE 2)项目主任大庭裕二、图像传感器开发项目经理寺井睦以及索尼半导体解决方案株式会社(以下称SSS)参与图像传感器开发的上村晃史三人,请其讲述了受众多摄影导演选择的数字电影摄影机的强项及其背后的开发故事。

Yuuji Ohba

Sony Corporation
Product Design Div.3, Product Technology Center

Mutsumi Terai

Sony Corporation
System Technology Div.2, System Software Technology Center

Koushi Uemura

Sony Semiconductor Solutions Corporation
Mobile System Business Div.

电影行业数字化的关键是对明暗场景的表现力

── 如今的影像制作现场需要什么?

(Ohba)
电影与电视剧的制作现场终于开始向数字化转型了。而数字摄影机需要的是和胶片摄影机一样的自然的表现力。比如,在黑暗的场景中也要能表现出深邃感,这种无论环境明暗,胶片都能再现出来的高宽容度(广域动态范围)就是数字摄影机所必需的。数字摄影机的宽容度越高,影像表现就越丰富。
胶片摄影机具备接近于人眼的动态范围,可以捕捉细节且不失真,因此,在拍摄后进行精修,即后期制作时,就会有很多选择用来改善表现效果。
另一方面,用数字摄影机拍摄暗部时,可能会出现噪点,导致不自然发黑的现象,能在多大程度上抑制这一现象就是一个关键点。索尼的CineAltaV 2(VENICE 2)能抑制噪点、捕捉细节,细腻的影像表现能力获得了众多影像导演的好评。

(Uemura)
电影中,经常需要表现昏暗场景,对于动态范围的要求与一般消费者用的相机截然不同,因此,索尼重点研究了如何实现高宽容度。
对于图像传感器来说,黑色是一种很难捕捉的颜色,因为它不发光,很容易出现噪点。毫不夸张地说,黑色的再现性就是SSS工艺设备技术的历史。我们开发团队一直致力于研究如何细腻地表现黑色,避免涂抹感。

(Terai)
宽容度的数值越高,影像表现中的明暗跨度就越大。特别是黑色的再现性关系到电影画面的品质,因此,包括噪点感在内,都是非常关键的要素。当然,也不能只追求黑色的特性而忽略其他需要权衡的特性,因此,必须追求高水平的平衡。

摄影机的小型化创造出全新的影像表现

── 与现有机型相比,CineAltaV 2(VENICE 2)在哪些部分实现了升级?

(Ohba)
最主要的一点是实现了8K的分辨率。用8K拍摄后压制成4K,可实现更加细腻的影像表现。
另外,我们针对导演机体尺寸小型化的强烈要求也做了研究。
过去的胶片摄影机又大又笨重,所以我们曾经觉得数字摄影机大一点也没有关系,但是现在行业对能够在各种场景中拍摄各种影像的小型摄影机的需求日益强烈。此次,我们确定了以机体尺寸较现有机型缩小70%的小型化目标,以此为前提进行开发。

(Uemura)
说点题外话,《壮志凌云》中有一个在战斗机上的场景,这个场景的拍摄使用的就是CineAltaV (VENICE)的扩展系统。只是把摄影机的镜头设置的驾驶座前,然后用电缆与摆放在后面的机体连接,就能在狭窄的驾驶舱内拍摄出极具震撼力的影像。

(Terai)
扩展系统所使用的电缆采用了SSS 的高速接口规格 SLVS-EC。这种拍摄手法只需延伸摄影机镜头部分,就能拍摄出无损画面品质的影像,而它的实现正是得益于这个扩展系统。
这个扩展系统让拍摄自由度实现了飞跃性的提升,因此,受到众多创作者的高度赞赏。

(Uemura)
接口似乎与丰富影像表现无关,但这是一个很好的例子,让我们可以切实感受脚踏实地积累每一项技术的重要性。
另一个关系影像表现的重要因素是帧率。现在,能够在不降低帧率的情况下实现8K,是一个非常显著的进步。
电影中使用的24fps、以慢动作给人深刻印象的120fps等,从丰富影像表现的角度来说,帧率是非常重要的因素。就算达到了8K画质,但如果因为图像处理速度不足而导致帧率下降,就无法实现更为丰富的影像表现。站在开发的立场上看,兼顾分辨率与帧率是一项巨大的挑战。

关键在听取用户的每一条意见并将其具现化。

── 在兼顾分辨率和帧率的过程中,你们都遇到了哪些课题?

(Uemura)
我们必须保留现有机型CineAltaV(VENICE)的特点及其易用性,然后在此基础上进行升级,因此,我们必须实现最低120fps的帧率,同时提升画质。要实现这一点,就需要使用突破性的技术,实现更快的图像处理速度,而这项技术的开发和实用化必须同时进行。

(Terai)
关于开发工作,我从7、8年前开始就一直与上村进行讨论。我们放眼未来想要实现的目标,对于支撑这一目标的技术现在是否存在、或者未来能否开发等问题进行交流,同时,对开发条件进行了梳理。
此次,除了分辨率与帧率,耗电性也是一个关键点。要实现机体的小型化,低耗电是必要条件。实现8K分辨率和抑制耗电是两个相互矛盾的条件,但是从产品升级的角度来看,就必须在实现8K的同时,进一步提升易用性。

(Ohba)
为了使用刚才提到的扩展系统的超高速接口,也需要抑制负责数字信号处理的数字信号处理器的电力消耗。如果电力消耗较大,分配到接口的电力就会受到限制,最终导致影像表现受限。

(Uemura)
新机型的开发也遭遇了不开发新技术就无法突破的课题,还遇到了单独的图像传感器可以顺利运行,但是设置到摄影机上后就无法像设想的那样运行的问题。每次团队都会调查原因并寻找解决方案,不断重复这一过程。
另外,我们在最终的画质调整上也花费了不少心血。我们设想了所有的拍摄场景,“在这样的场景下,必须在这方面进行改良”,团队进行了许多次这样的讨论,努力实现令人满意的画质。

(Ohba)
这些开发条件,并不是我们自己随意确定的。我们经常有机会与摄影导演交流,所以这个时候,我们会听取导演的要求,表达我们所思考的本质,从而确定开发的方向性。我们坚信,每一次交流都关系到细节,但正是这些细节的积累才能让现场满意。扩展系统一开始也是导演提出的要求,它是我们为满足这一要求、进行挑战的产物。

(Uemura)
听取导演的要求,开发小组提出相应方案。反馈后,进一步听取导演要求,这就是现在我们开发的流程。像这样,构建能多次传接球的信赖关系,也成为了一项巨大优势

(Terai)
的确是这样。图像传感器和商品的开发是在集团内合作进行的,因此,开发团队之间的沟通交流很频繁,和导演也构建了信赖关系,所以,与他们也能迅速开展沟通交流。我认为这是我们的一项巨大优势。

(Uemura)
也因为如此,我们会面临一些非常严苛的要求,但是实际用户的反馈有助于提升开发团队的积极性。

(Ohba)
CineAltaV 2 (VENICE 2)搭载了双基ISO,有两种标准ISO感光度,这项功能满足了导演拍摄高感光度影像的要求。凭借这一功能,无论是昏暗的场景还是白天明亮的场景,都能拍摄出噪点少的清晰影像,因此,备受影像导演的好评。

(Terai)
双基ISO是建立在图像传感器技术之上的功能。也是通过我们开发团队的努力才顺利搭载到新机型上的创新性功能。

(Ohba)
品质上的可靠性,也进一步巩固了我们与导演的信赖关系。现在的CMOS图像传感器几乎不会发生故障。如果一款图像传感器让用户担忧是否会发生故障,也就不会被选择。
前几天,就有用户反馈“在印度高温潮湿的环境下,连续拍摄了30天,但是没有发生任何故障”。像这样,在使用中形成的良好信赖关系,成为了我们的一个宣传素材。

(Uemura)
这得益于量产前非常严格的品质检查。这样的反馈也是对我们辛苦工作的回报。

CineAltaV 2(VENICE 2)作为电影、电视剧制作的主要设备,存在感不断增强

── 请介绍一下今后你们将发起哪些挑战?

(Uemura)
我们将为丰富影像表现而继续挑战。并站在支持影像文化发展的立场上,放眼影像表现的未来,不断创造新的影像技术。
改变图像传感器是将光转变为电信号的拍摄装置的认知,把它视为和摄影机一起改变影像未来的产品,为开拓影像表现的更多可能性而挑战开发工作。

(Terai)
成像技术带动着影像文化的发展,今后,我们希望将其与传感技术结合,通过成像x传感的融合,创造新的影像文化。我们希望获取过去无法获得的新信息,将之升华为具有价值的信息,从而不断为创作者提供新的可能性和刺激。

(Ohba)
无论是成像技术还是传感技术,都与人密切相关。成像技术用于拍摄,传感技术是用成像技术拍摄前进行判断用的技术。
在过去的影像制作,因为拍摄人的认知等,最后拍摄出来的影像存在很大差异。我们的使命就是通过与导演等创作者的对话,开发用我们的成像和传感技术,为这部分提供支持的商品。
为此,我们就不能闭门造车,而是要前往各个地方,切实了解需要提升哪些技术,然后推进研究开发。

凭借数字电影摄影机不断挑战更佳影像表现的CineAltaV(VENICE)/CineAltaV 2(VENICE 2)开发团队。通过访谈,他们清晰地表达了自己毫不妥协的开发态度。今后,这个团队还将开拓出哪些影像的可能性,我们对此拭目以待。