圖像傳感器是現(xiàn)代攝像系統(tǒng)的核心組件，由數(shù)百萬個微小的感光元件（像素）組成。這些感光元件能夠捕捉光線并將其轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而生成數(shù)字圖像。然而，圖像傳感器只是整個攝像系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。完整的攝像系統(tǒng)還包括鏡頭、處理器和輸出接口，它們共同協(xié)作，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可用于顯示或進(jìn)一步分析的圖像。

攝像機(jī)組件

鏡頭：將光線聚焦到圖像傳感器上。

圖像傳感器：捕捉光線并將其轉(zhuǎn)換為電信號。

處理器：處理和分析圖像數(shù)據(jù)。

輸出接口：將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合顯示或分析的格式。

圖像傳感器分類

圖像傳感器主要分為兩類：

單色與彩色圖像傳感器：

單色傳感器：僅用黑白兩種顏色描繪世界。

彩色傳感器：使用紅、綠、藍(lán)（RGB）三原色像素，類似于人眼的方式拍攝圖像。

多光譜圖像傳感器：可以區(qū)分多個光譜范圍，超越傳統(tǒng)的RGB三原色識別。

此外，根據(jù)曝光方式的不同，圖像傳感器還可以分為全局快門和卷簾快門兩種類型：

全局快門傳感器：同時曝光所有像素，然后按順序讀出圖像信息。

卷簾快門傳感器：逐行曝光并讀出圖像信息，沒有緩存。

圖像質(zhì)量因素

高品質(zhì)圖像傳感器的關(guān)鍵特性包括：

高動態(tài)范圍（HDR）：能夠在明亮和暗淡的環(huán)境中捕捉高質(zhì)量圖像。

低噪聲：減少暗噪聲，確保在低光照條件下也能獲得清晰圖像。

先進(jìn)的像素技術(shù)：確保圖像一致性和清晰度，避免角陰影和其他缺陷。

發(fā)展趨勢

隨著技術(shù)的進(jìn)步，圖像傳感器正朝著更高的分辨率、更好的圖像質(zhì)量和更低的功耗方向發(fā)展。從虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)到智能機(jī)器人和醫(yī)療設(shè)備，先進(jìn)的圖像傳感器正在解鎖更多創(chuàng)新應(yīng)用。

人眼與攝像機(jī)的對比

雖然攝像機(jī)在分辨率和細(xì)節(jié)方面表現(xiàn)出色，但人眼在動態(tài)范圍和適應(yīng)不同光照條件方面更勝一籌。為了接近人眼的性能，意法半導(dǎo)體利用先進(jìn)的成像技術(shù)，結(jié)合出色的動態(tài)范圍和低噪聲，在各種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公司將意法半導(dǎo)體引薦給Sphere娛樂公司。自2012年以來，F(xiàn)orza Silicon一直與意法半導(dǎo)體合作，具備整體解決方案的設(shè)計(jì)能力。2021年，Sphere團(tuán)隊(duì)參觀了意法半導(dǎo)體在法國克羅爾的工廠，雙方開始正式合作。

Big Sky攝像系統(tǒng)項(xiàng)目

Big Sky攝像系統(tǒng)的目的是解決使用多臺8K攝像機(jī)拍攝內(nèi)容的技術(shù)挑戰(zhàn)。通過與意法半導(dǎo)體和Forza Silicon的合作，Sphere簡化了工作流程，提高了效率。意法半導(dǎo)體為該項(xiàng)目打造了一款分辨率達(dá)3.16億像素、像素間距4.3微米的CMOS圖像傳感器，能夠以120fps的幀率輸出流暢且細(xì)節(jié)豐富的圖像。

該傳感器的主要特點(diǎn)包括：

分辨率：3.16億像素

像素間距：4.3微米

動態(tài)范圍：87dB

幀率：120fps

背照式圖像傳感器制造工藝

Big Sky攝像系統(tǒng)還配備了直徑近1英尺的巨型魚眼鏡頭，以及更小、更便攜的魚眼鏡頭，適用于廣闊的廣角照片拍攝。此外，該系統(tǒng)優(yōu)化了圖像傳感器的性能，以適應(yīng)Sphere球形劇場的超大屏幕，通過使用更大的像素來增強(qiáng)捕光和細(xì)節(jié)保留能力。

應(yīng)用實(shí)例

《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，于2023年10月6日在拉斯維加斯Sphere球形劇場首映。這部電影由奧斯卡提名導(dǎo)演Darren Aronofsky執(zhí)導(dǎo)，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(jìn)入風(fēng)暴之眼。