前瞻数字电影摄影机的设计发展趋势
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[摘 要]作为影视创作的主要工具，数字电影摄影机的性能直接影响着影视作品的质量。新的设计理念与新的技术应用正逐渐改变着数字电影摄影机的设计发展方向，也改变着创作者的创作方式和艺术思路。这是一个技术狂飙突进的时代，把握准技术的脉络可以拍摄出更好的影视艺术作品。
[关键词]数字摄影机 趋势 结构 技术指标 工具
中图分类号：J931 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0327-02
正文
数字摄影机毫无疑问已经替代胶片摄影机成为了电影等高端影像创作领域的重要创作工具。数字摄影机的发展速度和技术指标的提高都远超胶片摄影机，十几年的演变过程中新技术、新机型层出不穷。同时带来的创作手段的更新、创作理念的变化也日益丰富。
主流数字摄影机的分辨率已经基本达到数字电影倡导组织DCI提出的4k影院标准。这是一个标志性的变化，4K的画面带来了颠覆性的视觉感受，同时也改变着创作者的创作习惯。
虽然电影技术的发展已经达到了一定的高度，但数字摄影机的发展不会停滞不前。这是电影艺术发展提出的客观要求，也是电影发展前行的重要动力。
就目前的技术趋势来看，摄影机将向着趋向拥有更高的易用性、更高影像品质的方向发展。发展趋势的变化会涵盖在机身结构和数字技术指标两个层面。
1、在机身结构的层面，会有以下的发展趋势：
1.1 机身小巧紧凑
电影的发展与“摄影机的身份解放”有着密不可分的联系，这个问题中的核心就是摄影机的体积小型化与重量轻型化赋予了摄影机更大的自由。
摄影机更加小巧紧凑是由于数字机器本身的结构特征所形成的。摄影机机身包括成像部分和录制部分，机身壳体承载这两个功能单元并有镜头基座和若干功能接口分布周边。使用数字技术决定了成像器件只承担了成像的功能，这与胶片的成像与记录兼顾的功能不同，没有了胶片摄影机机械结构的空间束缚，摄影机可以尽可能设计制造的小巧紧凑。而记录部分使用半导体材质，整个工作体系IT化，决定了其结构的集成度会越来越高。
摄影机机身的发展方向是在不影响性能的前提下，兼顾人机工程效益与操作效率，更加小巧灵便。这样的摄影机会更加灵活多变，拥有更加广泛的使用空间。
1.2 结构简化
摄影机内部部件结构简化意味着集成度的大幅提高，功能部件模组化功能日趋完善。部件功能单一化，使用内部的通用接口实现功能组合，综合功能集中体现在整个结构系统中。
在产品质量控制较好的情况下，摄影机的功能结构得到优化、组装维护方式简化、现场拍摄效率与易用程度会大幅提高。
1.3 重量轻
没有了胶片收放片盒的负累，没有了传送与间歇机构的影响，摄影机的机械部分越加简化甚至不复存在，这将极大的减轻摄影机的重量。电子设备的高度集成又将摄影机的重量进一步减轻。
而轻巧灵便的摄影机决定了其周边配套设备的轻型化（如三脚架、斯坦尼康等），这又能够极大的提高拍摄效率，精简剧组辅助人员的数量，减少制片投入。
1.4 功耗降低
随着电子技术的发展与能效比的提高，摄影机的功耗将会越来越低。能效比越高的摄影机在电池等量的前提下使用时间将会越长，这为高效的现场工作和持久的工作时间提供了可能。同时电池制造工艺的也在不断提高，电池的容量越来越大，也让摄影主创部门可以携带更少的电池基数。
1.5 使用Super35单片成像器件
使用单片成像器件会是摄影机设计制造的趋势。放弃分光棱镜和三成像器件的结构使摄影机电子成像部件大为简化，结构稳定耐用，集成化程度愈加提高。而Super35单片成像器件的对角线长度与35MM电影胶片相近，可以形成相似的像场特征，拍摄的画面可以延续观众对35MM电影胶片的视觉惯性，形成系统的匹配镜头群。
Super35单片成像器件制造成本随着技术的进步逐渐降低，为大批量的生产部署提供了成本优势。
1.6 模块化，可升级，通用性
摄影机生产厂商把摄影机的成像与录制部分设计成组合形式，既可以组装在一起开展拍摄，还可以拆分开单独使用，中间通过线缆或无线传输的方式形成工作系统。摄影机的成像模块、控制面板、监看屏幕、记录模块和接口插板等都可以通过单独替换改变摄影机的技术指标，适应不同的拍摄诉求。这样的组合提供了更加灵活自由的拍摄可能，也为单独升级某个功能单元提高摄影机的资产价值拓展了空间。
同时在排除摄影机故障，替换问题模块，提高工作效率方面也提供了较大便利。
1.7 镜头卡口的通用化
摄影机厂家都将PL卡口作为电影镜头的卡口标准，这既是PL卡口的技术指标优势，也是经过行业实践检验的结果。这个趋势将使绝大部分摄影机厂商继续采用PL卡口作为镜头基座，使得原有的镜头群得以继续使用保持价值。
但不排除个别摄影机厂家采用独有镜头卡口标准，利用一对多的转换环结构应对不同接口的镜头接入。也有厂家拥有庞大的自有接口镜头群，利用自有卡口标准使得针对不同影像领域的镜头可以应用在本品牌摄影机上，并且可以通过转换环结构接入PL等不同卡口的镜头。
1.8 低噪声的散热系统
数字摄影机大部分使用铜管等高效能热量传导介质实现从编码器等产生热量的部件中导出热量，再通过多层鳍片结构配合散热风扇从散热窗实现降温。即使是使用低噪声风扇，在拍摄时也会产生一定分贝的噪声，并且此种噪声会随着使用时间的增加愈加明显。
使用低噪声的热量差异导流技术、提高散热器散热效率，配合使用低功耗低热量电子部件实现无噪声的机内降温，优化拍摄现场噪声环境是必然的趋势。
同时，低噪声甚至是无噪声的散热系统也扩大了摄影机的适用范围。
2、在数字技术指标层面的发展趋势：
2.1 使用LOG模式，高动态范围。同时机内可预设LUT色彩映射文件
使用LOG可以让摄影机记录更全面的亮度范围，通过后期加载不同的LUT可以获得多种色彩映射，形成多种色彩风格。LOG模式下摄影机的宽容获得了较大的提高，可以达到14档光圈甚至更高的亮度动态范围。
数字信号处理器性能日趋完善的，在机内输入预存多种LUT，直接在机内加载并存储影像信号成为低成本影像色彩风格画面获取的有效途径。
2.2 同时录制多格式文件
摄影机可以同时录制高中低质量的多种格式视频影像文件，且这些文件时间码一致，可以应对多种视频制作的要求。甚至可以生成为剪辑低质量文件，为无压缩电影后期流程套对提供无需要转码的便捷工作流程。
2.3 固件可刷新升级
固件作为摄影机的基础操作系统，在升级后可以基于硬件提供更多的拍摄功能，扩展摄影机的应用范围，延续摄影机的使用价值。
摄影机在固件升级后会相较之前扩展出更多的拍摄与辅助功能；解决之前硬件和固件在匹配上的缺陷；完善摄影机的功能服务；甚至操作面板的功能设置层面都发生了改变。
2.4 全域式扫描快门
全域式扫描快门可以在不使用机械叶子板的前提下从根本上解决拍摄运动画面时产生的果冻现象。目前已经有部分摄影机采用了全域式扫描快门标准，但集中在高端摄影机领域。在此项技术逐渐成熟和成本逐步降低的情况下，此种技术会很快普及，从而在根本上杜绝果冻画面现象。
2.5 升格拍摄功能
摄影机视频信号缓存的增大与编码器日益提高的处理能力将使摄影机的升格拍摄能力大为增强。目前某些型号的摄影机已经实现了10倍的全高清升格慢动作拍摄功能，在之后的竞争环境下不排除会有更高的升格能力、不限制升格拍摄时长的摄影机投入使用。
技术的发展趋势预示了具有一定的升格拍摄能力将是摄影机的基本技术指标。
2.6 机内录制4：4：4采样无压缩文件
4：4：4 色彩采样无压缩文件可以保留最完整的画面信息，为影片的后期制作拓展了更大的空间。摄影机在机内录制4：4：4色彩采样无压缩文件意味着海量的数据量吞吐，这需要机内有较高的带宽与较稳定的存储媒介。
有碍于目前的技术限制，一部分摄影机要录制4：4：4色彩采样无压缩文件还需要通过HD-SDI接口，在外置录像设备上完成。但随着摄影机电子技术的发展，这种情况会逐渐的被机内录制取代。从而避免接口的不稳定状况和复杂的外部结构，形成完善的机内存储体系。
2.7 高感光、高信噪比设计
摄影机成像器件新的像素排列方式已经从平面式组合向层叠式组合发展。这就意味着单位像素面积的翻倍增长，受光面积的扩大，像素近邻干扰减少。由此改变进一步提高了摄影机成像器件的感光能力和信号噪声比水平。
感光能力的提高会进一步改善摄影机的低照度性能，在现场拍摄中照明造型灯具的亮度与功耗也将随之减小。
综合考量近邻像素干扰与电子线路的优化，优秀的信号噪声比摄影机可以获得更加纯净的画面细节表现。
2.8 拥有8K或更高的画面分辨率
观众对追求更精准更细腻、包含更多细节的画面热情是不会停歇的。基于观感上的评价，超过一定距离的观赏行为，肉眼已经无法分辨细节。
成像器件的发展是以几何倍数变化的，在Super35单片成像器件靶面上排列8K像素从技术层面上已经成熟甚至已经量产。同时海量的像素信息会对编码器和存储环节提出更高的要求。
但同样的画面内容只有近距离观看才能够分辨出1080、2K、4K甚至8K的画面差异，而越大的分辨率需要越近的观察物距才能辨析。为了解决上述问题，就需要设置更大的放映画面才能解决观众对画面细节无止境的追求。在这样的矛盾日渐明显的情形下，摄影机在普遍使用4K和8K分辨率之后将会在分辨率技术上停滞一定的时期，同时在横向技术层面展开匹配研究，形成一定的技术规范甚至是行业标准。而后摄影机或将拥有更高的分辨率，继续提高画面的清晰度。
在数字摄影机技术指标越来越高的背景下，电影的表现能力得到了极大的发展，电影视听的语言形态也发生了一定的变化，但这些都没有影响电影所拥有的叙事表意的基本功能，反而强化了其对人类情感的捕捉与展现。
正确对待技术的进步，明确技术与电影创作之间的关系，使数字摄影机作为电影艺术创作的有力工具拍摄出更加优秀的作品。