把全域和滚动合二为一的传感器,少见

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新型CMOS图像传感器
可按需
在全域快门与滚动快门间
切换
意法半导体(STMicroelectronics,简称ST,全球顶尖半导体厂商)日前推出全新CMOS图像传感器,该传感器可根据需求在全域快门与滚动快门模式之间自由切换。从技术层面看,这似乎只是一次功能升级。而在实际应用中,它预示着图像传感器设计理念的深层变革,未来也将为影视创作者、无反相机用户乃至高端智能手机带来全新体验。
注:
1. 意法半导体(STMicroelectronics),1987 年由意大利 SGS 微电子公司与法国汤姆逊(Thomson)半导体公司合并组建,总部位于瑞士日内瓦,是全球顶尖半导体厂商,主打传感器、芯片、半导体解决方案,在影像传感器、汽车电子、消费电子领域技术实力强劲,也是本次新型 CMOS 传感器的研发推出企业。
2. 目前,该技术已应用到该公司VB1943、VB5943、VD1943 和 VD5943等传感器产品。但是从意法官网上了解到,这几个型号传感器目前仍处于设计阶段。

自适应调节
数十年来,影像拍摄始终面临性能取舍的难题。全域快门通过同时读取所有像素,实现无畸变的动态画面捕捉。滚动快门则拥有更高动态范围与更出色的弱光表现,却会在高速运动场景中产生倾斜畸变与果冻效应。意法半导体的技术方案打破了这一被迫取舍的局面。
该系列新型传感器可根据拍摄场景自动选择合适模式:高速运动画面可凭借全域快门实现精准捕捉,高对比度或弱光场景则能借助滚动快门的高感光度与动态范围优势,搭配内置18位高动态范围(HDR)技术呈现优质画面。这并非简单的功能叠加,而是向着自适应成像技术迈进,传感器的工作模式不再固定不变。

图片源自意法半导体官网。
计算型传感器设计
快门模式的灵活性只是该技术的一部分亮点。这些传感器在芯片内部集成了多层处理模块,包含18位HDR处理链路、RGB与红外光分离技术,以及智能超分技术,可在输出RGB画面的同时提供全分辨率红外图像。
这标志着图像传感器从被动感光元件向主动成像系统转型。传感器不再只是单纯捕捉光线,而是对光信号进行解析、优化,并为后续处理做好预处理。这一发展方向与当前堆栈式传感器、移动影像处理链路的趋势相契合,不同之处在于,其处理逻辑进一步向像素级靠近。
对电影摄影机的意义
在影视拍摄领域,全域快门一直是理想选择,却难以在不牺牲画质的前提下实现。搭载全域快门的摄影机往往会损失动态范围或产生噪点,因此滚动快门依旧占据主流地位,以保证画面质量。
这种混合快门方案开辟了新可能:未来电影摄影机可根据拍摄场景切换快门模式,动作场面用全域快门消除运动畸变,可控布光场景则用滚动快门实现最大动态范围。目前核心挑战在于架构规模化应用,现有传感器尺寸较小,像素尺寸约2.25微米,而电影级传感器需要更大像素、更纯净的信号通路以及更少的片上处理。但这一技术理念极具参考价值,预示着未来快门模式将成为创作工具的一部分,而非固定的技术限制。

搭载了全域快门传感器的RED KOMODO-X电影摄影机。
无反相机用户
对无反相机系统而言,该技术更易实现实用化落地。混合拍摄用户常需在照片与视频、手持与三脚架拍摄、可控与非可控环境之间切换。
支持模式切换的传感器可实现:
消除手持视频的画面倾斜畸变
保留高对比度场景的动态范围
减少对电子校正技术的依赖
这将简化拍摄工作流程,降低切换拍摄模式时的画质妥协,也将影响厂商下一代混合相机的设计思路,尤其在计算摄影功能深度集成的趋势下。

全局快门技术实现了扩展高光效果。
智能手机与计算视频
该技术最直接的影响或将出现在智能手机领域。现代旗舰机型已广泛依赖计算摄影技术,多帧HDR、AI降噪、传感器级处理均为标配,双模快门传感器可完美适配这一生态。

Chalga 是一部完全使用手机拍摄的影片,由资深摄影师迪米塔尔·戈切夫使用三星 Galaxy Ultra 22 拍摄完成。
智能手机无需用户操作,即可针对高速运动场景自动启用全域快门,在弱光与HDR场景切换为滚动快门。结合RGB红外分离技术,还能提升深度感知、弱光拍摄与增强现实(AR)应用效果。传感器将成为大型自适应计算影像系统的核心组件。

Chalga 拍摄幕后。
行业展望
此次技术发布并非要立刻取代现有传感器架构,而是指明行业发展方向。图像传感器正从强制性能取舍的设备,向可根据场景自适应调节的系统进化。
对影视创作者而言,短期影响有限。但对整个行业来说,信号十分明确:影像领域的硬件与软件边界正持续模糊,这一变革最终也将渗透到影视行业。真正的问题并非混合快门传感器能否应用于专业摄影机,而是何时落地,以及届时创作者能拥有多大的操控权限。
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