数十万一台的电影机，需要何种传感器与之匹配

电子发烧友网报道（文/周凯扬）出于现今的电影市场对影片质量的要求，数字电影机的重要性越来越重要。对于动辄数十万上百万一台的电影机而言，产量和成本并不在考虑范围内，无论是I/O模块、音频模块、处理器还是CMOS都用到了可靠性和性能最高的硬件，尤其是对于CMOS而言，图像质量才是对其唯一的要求。
 
安森美
 
在高端电影机市场占比第一的Arri，至今已经有了100多年的历史，在2024年奥斯卡的10部最佳影片提名中，有6部是用Arri的电影机拍摄的。从胶片时代到数码时代，对于机器可靠性和画面品质拥有极高要求的Arri，都是电影工业的常客。然而在数字时代，Arri可以说仅仅凭借着两块传感器，持续称霸整个电影市场。
 
安森美声称与Arri合作设计图像传感器已经有了20多年的历史，其实最早的合作来源于Cypress。从Arri推出的首个数字摄影机Arriflex D20开始，Cypress就开始为Arri设计CMOS图像传感器了，在收购了FillFactory这一从IMEC独立出来的CMOS厂商后，Cypress已经拥有了高动态范围CMOS图像传感器的设计与制造能力。直到首代Arri Alexa传感器，Cypress都是Arri数字摄影时代的传感器独家供应商。
 
2011年，Cypress宣布将其CMOS图像传感器业务卖给了安森美，安森美这才接棒了为Arri供应图像传感器的任务。此后由安森美和Arri合作设计推出的Alev3 CMOS图像传感器，按照不同尺寸拼接在一起，被用于Alexa Mini、Alexa Mini LF和Alexa 65多款机型中，至今还在被各大影视基地、租赁公司和电影片场广泛使用。2022年，Arri推出了Alexa 35电影机，其搭载的Alev 4 CMOS传感器借助DGO技术实现了17档的动态范围，远超市面上所有产品。

Alexa 35和Alev 4 CMOS图像传感器 / Arri

 
这种超高动态范围的特质也延续到了安森美的其他图像传感器中去，比如其同样市占率第一的汽车图像传感器。安森美表示，其Hyabusa汽车图像传感器技术的起源，正是来自其高端电影机传感器。除了车用图像传感器外，他们也计划把Hyabusa平台推广至机器人等应用，这些应用也能充分利用高动态范围的优势。
 
Forza Silicon
 
在追求分辨率和高速动作戏的好莱坞商业片中，也常常用到来自Red公司的电影机。作为手握压缩RAW影像专利的电影机厂商，RED在近年来推出了一系列高分辨率的高速电影机，比如可以拍摄8K120FPS的全域快门产品RED迅猛龙X。

迅猛龙X / RED

 
与RED合作负责CMOS图像传感器设计的，则是一家名不见经传的小厂，名为Forza Silicon，其为AMETEK材料分析部门下的一个业务团队。尽管如此，Forza Silicon依然掌握了先进的模拟IP技术，可以提供高分辨率的全域快门CMOS图像传感器设计。值得一提的是，专注于高速摄影机制作的Phantom，也是属于AMETEK旗下，其传感器同样由Forza Silicon设计。
 
由此可以看出，Forza Silicon的主要优势在于高速成像领域，尤其是全域快门。在运动场景较多的电影中，全域快门可以彻底避免果冻效应的发生。也得益于高速读出的特性，这类图像传感器可以借助多帧合成算法，实现更高的动态范围。
 
不过相较于安森美的IDM，Forza Silicon只是一家Fabless公司，所以其CMOS图像传感器的制造由其他晶圆代工厂负责。从其晶圆厂合作伙伴以及合作生产项目来看，RED所用到的最新CMOS图像传感器很有可能是由高塔半导体或台积电生产制造。
 
写在最后
 
其实在电影这类高端数字摄影行业中，国产的CMOS图像传感器厂商也有所涉及，只不过其份额就更少了，而且鲜有出货产品。更大幅面的CMOS图像传感器不仅对设计提出了更高的要求，也对制造的良率要求颇高，虽说电影工业并不像消费级市场一样对成本把控极为严格，但难免会对出货量产生影响。