索尼新一代数字摄影技术

演讲者：王亚明  索尼中国专业系统集团技术总监
索尼（中国）有限公司

数字电影流程

数字电影的发展
数字放映
2005年7月20日DCI正式发布了数字影院系统规范文件1.0版，推荐的数字影院清晰度为2K (2048x1080)和4K (4096x2160)
DCI文件确定了数字放映机、服务器，数字发行版的文件格式、码率、压缩算法、加密等各种技术规范
数字影院的最终标准化还要等待SMPTE、ISO等组织的文件发布
已经开始商业化运营
数字中间片
目前还没有统一的技术标准，一般使用的分辨率为2K (2048x1556)和4K (4096x3112)
主要技术规格由行业内主要公司如KODAK、ARRI、Autodesk（Discreet）、Quantel、Avid、Apple等公司确定
已经被电影行业部分或全部采用
数字拍摄
目前还没有统一的技术标准
正在使用的数字摄影机都采用了高清电视标准的1920x1080分辨率
2K和4K分辨率的数字摄影机处于研发阶段，还没有商业应用

电影数字拍摄的发展
目前电影拍摄仍然以35mm胶片为主
采用数字拍摄的电影越来越多
1920x1080分辨率数字摄影机已经发展到第三代
2K和4K数字摄影机处于研发阶段，还未进入商业应用

第一代数字摄影机
第一代数字摄影机以HDW-F900（F900R）为代表
—2/3英寸3片CCD，RGB各207万有效像素，12比特A/D
—B4接口镜头
—HDCAM磁带记录视频信号
—记录分辨率亮度1440x1080，色度480x1080（3:1:1取样）
—记录码率144Mbps，拍摄速度最高每秒30帧

第二代数字摄影机
第二代数字摄影机以HDW-F950和Viper为代表
—2/3英寸3片CCD，RGB各207万有效像素，12比特A/D
—B4接口镜头
—磁带、硬盘或闪存记录视频或对数文件
—记录分辨率RGB均为1920x1080（4:4:4取样）
—记录码率440/880Mbps – 1.5Gbps（无压缩），拍摄速度最高每秒30至60帧

第三代数字摄影机
第三代数字摄影机以Genesis和D20为代表
—与S35mm胶片成像面积相同的单片成像器件，12至14比特A/D
—35mm镜头
—磁带、硬盘或闪存记录视频或对数文件
—记录分辨率RGB均为1920x1080（4:4:4取样）
—记录码率440/880Mbps – 1.5Gbps（无压缩），拍摄速度最高每秒50-60帧
—Genesis已经得到了电影行业的广泛认同

在NAB展示的4K数字摄影机样机
Origin和RED的4K数字摄影机样机
—与S35mm胶片成像面积相同或更大的单片成像器件
—35mm镜头
—硬盘或闪存记录原始数据（RAW Data）文件（Origin记录无压缩RAW Data，RED记录用小波压缩的RAW Data）
—4K或4.5K分辨率
—记录码率：Origin 3.2Gbps，RED 216Mbps

索尼新一代数字摄影机F23
3片2/3英寸CCD，RGB各207万像素
灵敏度T10 (2000勒克斯，89.9%反射率)，约相当于ISO 300
新型F1.4分光棱镜，符合电影色域要求
14比特数模转换，新的数字处理（DSP）引擎
动态范围扩展模式
—扩展：700%
多种扫描方式拍摄、记录
—逐行：1080/23.98P，24P，25P，29.97P，50P，59.94P
—隔行：1080/ 50i，59.94i
变速拍摄
—1-30P @ 4:4:4，1-60P @ 4:2:2 (SRW-1内安装HKSR-102附件板)
—1-60P @ 4:4:4 (SRW-1内安装HKSR-102和HKSR-103附件板)
B4 镜头接口
采用强度更高、温度稳定性更好的材料，强度是F900的两倍
3种伽玛模式可选
—S-LOG（对数，可发挥CCD最大动态范围的全部潜力，适用于电影拍摄）
—Hyper（视频，4种预置曲线，与F900相同，适用于电视节目拍摄）
定制（使用GVP软件用户自行定义任意伽玛曲线）
无压缩对数文件输出（HD SDI双链接）
HDCAM SR磁带RGB 4:4:4或4:2:2对数/视频模式记录
—记录时间：正常速度时每盘磁带50分钟，倍速记录时25分钟(BCT-40SR)
SRW-1录像机直接对接式连接
—顶部或后部连接（无电缆片盒安装方式）
—灵活的拍摄方式（对接片盒式或分离式）
与胶片摄影机相同风格的简单显示和控制布局
可安装双取景器
—选配3.5英寸彩色LCD或2寸黑白CRT取景器，以及9寸彩色LCD取景器
取景器伽玛转换功能
—采用S-LOG对数模式拍摄时可以设置成电视伽玛，在取景器中看到正常对比度图像
用于附件应用的12V和24V直流电源输出
可使用ARRIFLEX附件
—船形云台，肩托，跟踪拍摄，遮光斗等
可兼容使用索尼摄像机附件
监视输出HD SDI可设置
—采用S-LOG对数模式拍摄时可以把HD SDI监视输出设置成电视伽玛，在现场监视器中看到正常对比度图像
内置下变换输出
24V电源接口记录触发功能
通过Fischer 3芯电源接口可以从外部遥控触发录像机记录
内置倒相功能
配合电影镜头适配器使用电影镜头时反转图像
重量：5公斤
电源：DC 10.5V–17V
功耗：56W（不包括镜头、取景器等附件）
工作温度：0–40摄氏度

F23与Genesis成像器件的比较

F23与Genesis的相同点

HDCAM SR记录
—MPEG4 SP压缩算法
—440/880Mbps码率
—10比特4:4:4/4:2:2记录
10比特对数文件记录（动态范围压缩）
—F23：S-LOG
—Genesis：Panalog
10比特无压缩对数文件输出（HD SDI双链接）
操作方式
双取景器

数字电影拍摄的不同工作流程

视频
—第一代和部分第二代数字摄影机采用
—在摄影机内完成所有必要的图像处理，包括白平衡、光斑校正、轮廓校正、彩色校正、伽玛校正等
—采用电视伽玛（ITU-R709），在监视器上看到的图像与最终结果相近，所见即所得
—电视伽玛为后期制作保留的余地比较少，因此后期制作工作量少，工作流程与电视制作相似
对数
—部分第二代数字摄影机开始采用
—在摄影机内只对图像信号进行动态范围压缩（对数文件转换），基本不作其他图像处理，可以保持成像器件的最大动态范围（宽容度），保留成像器件输出的更多的原始信息，为后期制作预留更大余地
—在电视监视器上看到的灰度关系与实际结果不同
—后期制作采用电影行业通用的数字中间片工艺，对数文件交换，所有画面质量控制都放在后期制作里流程中完成
—不同厂家摄像机采用的对数曲线特性是不同的
RAW Data
—一般用于采用单片成像器件的摄影机
—摄像机对图像信号不做任何处理，直接输出并记录成像器件输出的原始数据
—全部图像信号处理均放在后期制作完成

视频处理

对数处理

数码相机的正常流程

数码相机的RAW Data流程