电影摄影机科普：RED

预告一个新节目「喻说」。

「喻说」是一档我和我认识的同行们连线或线下访谈的谈话类节目。

主要围绕电影天南海北都聊，可能的嘉宾包括但不限于：我的学生、阿莱、爱图仕、大疆等影视器材供应商官方的工作人员、影视同行等。

每期节目都会以视频形式呈现，大家看到当天推文是「喻说」这两个字就说明这天的推文是这个节目了。

明天我会推送节目的第一期，是我早年间送出去的学生小潘。

小潘现在就读于美国普瑞特艺术学院，大二的时候GAP了一年跟了很多大组，现在是他们年级的超级大腿，跟我也有很多合作。

我们第一期「喻说」的主题是之前我写的阿莱系列推文的延续，我们将会继续聊很多关于阿莱的内容，大家敬请期待~

今天的推文是我邀请我的另外一位学生Jason创作的，他将分享关于另外一款影视摄影机RED的相关知识。

大家好，我是Jason。很高兴能有机会在郭老的公众号里给大家介绍一下作为数字摄影机品牌商之一的RED。

RED digital cinema camera company是由James Jennard在2005年创建的。RED公司不同于ARRI摄影机专门针对色彩管理上的突出，它的特点更多的在于更高的清晰度和极其优秀的文件压缩管理系统。

今天我们先介绍一下RED的摄影机系统（非常像导购指南但绝对不是广告），因为篇幅问题，我在本文中只展示RED具有代表性的产品（截止2023年2月25日）。

RED ONE - 2006

在2006年的时候，RED公司推出了他们的第一款摄影机，RED ONE Mysterium。

RED ONE在当时可谓是划时代的产品，从感光元件到储存单元全部集成在一台摄影机上，并且惊人地在一块24.4x13.7mm（APS-C画幅通常是23.5x15.6mm）大小的CMOS上面实现了4K分辨率，在2006年的摄影机市场可谓是轰动，甚至一度被认为是骗子公司。

R3D - 2006

4K分辨率对于当时的人们来说实在是太过震撼以至于很难将完整、原始的色彩信息都装进有限的硬盘里面，于是RED公司在开发RED ONE的时候同步开发了一套独有的编码系统REDCODE RAW（R3D）。

R3D 文件格式由 RED 开发，用以提供高效、可管理的RAW视频数据格式。在 R3D 文件格式中，从传感器接收的数字图像被格式化成每像素RAW数据帧为16位，且像素缺陷得到修正（但在其他所有方面未处理）。剪辑中的每个RAW帧或RAW帧的序列都用基于REDCODE RAW 压缩的专有小波进行压缩，然后存储到储存卡中。RAW 数据的录制独立于任何 RGB 域颜色处理（如 ISO、白平衡或其他 RGB 颜色空间设置）

简而言之就是以更小的文件体积去储存更大量的数据，以8K 24P为例，未压缩16bit RAW素材码流需要至少5098 MB/s的写入量，在R3D编码以8:1的压缩比编码后仅需162 MB/s。

这也是为什么RED可以追求更高分辨率同时保留拍摄RAW格式的原因，只有小文件才能在高分率极端码流的情况下利用储存卡储存数据文件。（目前唯一合法且无损压缩RAW格式视频的方式）

DSMC系统 - 2009

DSMC，全称Digital Stills and Motion Camera。RED提出了模块化摄影机的概念，并在ARRI发布初代Alexa的同年发布了EPIC-X（国内称艾匹克）。EPIC-X搭载了由RED ONE上升级的Mysterium-X CMOS,参数上达到能拍摄5K 120帧，2K 255帧。ISO也提升至8000，并且配备13挡的宽容度，同时也加入了的黑平衡校准系统，从而使得暗部噪点水平更低（各位DP朋友应该都懂），更重要的是，这是第一款全模块化设计的RED摄影机，也为后面的RED做出了走向模块化的第一步。

关于模块化我也简单的介绍一下，从模块上面分别为：

1、机身模块（编码/CMOS模块，也是最核心的部分，同时需要RED专用的Mini-Mag进行数据储存）

2、镜头接环（可选配钛合金或镁合金材质的PL卡口，EF卡口）

3、监视系统（带触摸屏，可以说没有这块监视器的RED连参数都没办法设置）

4、I/O模块（LEMO输出，SDI输出，REMOTE输入，3.5mm音频接口输出输入等）

5、电源模块（可选择安东口电池供电板或V口电池供电板）

6、选配模块（包括控制手柄，音频扩展模块，电源扩展模块，内置ND和低通滤镜等）

DSMC 2代 - 2015年

DSMC2总体来说就是DSMC的细节升级版，总体来说差别不多，但在这一代上RED更多的是对CMOS的开发，在这一代机身系统上开发了类似于Helium一类的8K S35画幅CMOS。公司LOGO也正式启用骷髅头，也就是我们现在熟知的RED标志，同时也开始了使用传感器型号+机身处理系统名称的命名方式。

在DSMC 2系统上，最著名的莫过于Gimini和Monstro。

2017年，RED发布了旗舰机型Monstro 8K VV，这一台叫做“怪兽”的机型搭载了40.96x21.6mm大小的传感器，以对抗在2014年ARRI发布的Alexa 65（Alexa 65传感器大小为54.12x25.59mm，拍摄规格最高6.5K）。VV则是Vista Vision画幅的简称，尺寸接近135全画幅大小。

作为RED的量产级旗舰，宽容度高达17挡，8K 2.4：1拍摄规格下最高能达到75帧。

2018年，RED又推出了s35大小，5K分辨率的Gimini，也就是双子星。Gimini可以说是目前应用面积最广，使用量最高的RED机型，因为它跨时代的搭载了双原生ISO，这也是它称为双子星的原因。得益于RED的黑平衡校准系统和Gimini的双原生ISO，Gimini可以在照度环境低的情况下进行拍摄，从而节省不少灯光上的费用，参数上5K 片门全开时最高可拍摄5K 75帧。

同时它也是DSMC 2最后一款量产机型。

Ranger - 2019

Ranger，国内称为游骑兵系列，不同于DSMC的模块化设计，Ranger系列都是一体化设计，搭载RED最出色的三款CMOS，Monstro 8K vv，Gimini 5K S35和Helium 8K S35。

Ranger将IO模块，REMOTE模块，音频模块，电池模块和机身集成到一起，并在细节上做出了很多改变。但RED并不看好Ranger系列的销量，于是限制了生产数量，并且是以只租不卖的形式进行租赁。结果非常多使用者发现这一代机器比DSMC 2还好用并询问RED是否能出售，所以RED后来又追加了搭载Gimini和Helium CMOS的Ranger系列开放销售。

参数规格与DSMC 2上基本一致。

Komodo 6K - 2020

2020年下旬，RED发布了RED Komodo 6K，但这并不属于DSMC 3的一份子。

我们可以从Komodo的参数上看出RED确实有在解决不少消费者的痛点，首先就是使用CFfast 2.0取代一直饱受诟病的RED Mini-Mag，后者一直被认为是RED的割韭菜产品。

类似的更新还有很多，比如内置了触屏监视器，内置了双声道立体声麦克风以及3.5麦克风接口，集成了4K 12G的SDI输出，同时使用新的菜单设计去取代同样差评多多的DSMC 2时代的菜单设计，可以使用手机软件进行远程控制、监控等。

最大的更新莫过于来自Komodo那块全域快门，这是RED首次搭载全域快门，且机身小巧的不像一台“电影机”，你甚至可以用消费级电子稳定器去给Komodo做电子增稳。

参数在6K 17:9的规格下最高可拍摄40帧。

DSMC 3 - 2020

DSMC 3代的敲门声是由V-Raptor所带来的，它虽然只有1.8千克，比Komodo并不大多少，但它的改变实在是太大了以至于很难不重视这个体积并算不大的家伙。

V-Raptor 8K VV - 2021

2021年，RED在加州发布了Raptor 8K VV，即迅猛龙。这也标志着DSMC 3正式启航。

V-Raptor拥有着自它发布以来，RED所展现的最强性能。同时它还具备8K Vista vision画幅和6K S35画幅，只需在机内切换即可获得两种画幅。

机身也集成了双路4K 12G SDI输出，同样可以使用手机APP进行遥控、监控。

参数上，V-Raptor 在 8K 17:9的拍摄规格最高可达120 FPS！6K规格下更是可高达160 FPS！同时保持高达17挡的宽容度。

V-Raptor XL 8K VV - 2022

2022年，RED发布了V-Raptor的升级版机身，V-Raptor XL，也就是迅猛龙XL。

这一台更大的机器在参数上与迅猛龙并无差异，但是机身上集成了更多的接口和配件，比如集成了电子ND系统，集成了12V和24V的输出，同时内置无线时码同步和同步锁相（Genlock），在使用RF镜头时可以使用相位对焦。

I/O模块

I与O分别是INPUT和OUTPUT，所谓I/O模块，可以理解为给摄影机加装的外设。

我们知道，在台式机时代，光有主机是不够的，我们还需要给主机假装显示屏、音响、键盘、鼠标等外设，这些外设都通过USB接口或别的形式的接口进行连接，它们可以粗略类比为就是电影摄影机的I/O模块。

只不过电影摄影机的I/O模块承担的更多是信号发送、远程控制、时间码同步等功能。

ND

中性灰度镜又称中灰密度镜，简称ND镜，是一块灰色纯透明的高级光学玻璃。其作用就是通过削弱通过镜头的光量来降低曝光量。这种滤光作用是非选择性的，也就是说，ND镜对各种不同波长的光线的减少能力是同等的、均匀的，只起到减弱光线的作用，而对原物体的颜色不会产生任何影响，因此可以真实再现景物的反差，彩色摄影和黑白摄影同样适用。根据“阻挡”光线能力的强弱，中性灰度镜有多种密度可供选择，如ND2、ND4、ND8（分别延长1档、2档和3档快门速度），也可以多片中性灰度镜组合使用。不难看出，ND后面的那个数字，即代表了ND镜阻挡光线的能力。

ISO

在胶片电影时代，不同的胶片对光线的敏感程度不同，于是我们用感光度对此进行衡量，感光度被称作ISO。

数码制作时代，ISO指称摄影机传感器（CMOS）接收光线的灵敏度。

低ISO画面越暗，高ISO画面越亮。

ISO过高会导致噪点的产生。

在我当前写作的阶段，大家可以认为，调整ISO会改变摄影机的动态范围。

原生ISO

简单来说iso是相机前端模拟信号的放大增益，因为传感器上的信号比较微弱，所以先要放大，然后转换成数字信号变成图片。前端的放大器放大信号有一个范围，就是所谓的原生iso范围。超过原生iso范围的iso，相当于lightroom里面拉曝光。

动态范围/宽容度

感光材料或感光器件捕捉图像信息从亮到暗有一定的曝光范围，超过这个范围，影像的层次感就会丢失。

这种记录能力在化学影像影像(胶片)领域叫做“感光材料的宽容度”，在数字和电子领域叫做“感光器件的动态范围”。

动态范围衡量的是画面不丢失细节能够呈现的最亮和最暗的范围。

动态范围越大的摄影机，宽容度越高，在更极端的亮度/暗度条件下的适应性更好。

在我当前写作的阶段，动态范围可以暂时和「宽容度」这个概念画等号。

相位对焦

相位对焦——PDAF：它的全称是PhaseDetectionAutoFocus，字面意思就是“相位检测自动对焦”。相位对焦技术在数码相机领域应用已经十分成熟，在智能手机领域则仍处于起步阶段。

通常而言相机的自动对焦方式有两种：反差对焦和相位对焦。反差对焦的原理是根据焦点处画面的对比度变化，寻找对比度最大时的镜头位置，也就是准确对焦的位置。

分辨率

分辨率，又称解析度、解像度，可以细分为显示分辨率、图像分辨率、打印分辨率和扫描分辨率等。

通常情况下，图像的分辨率越高，所包含的像素就越多，图像就越清晰，印刷的质量也就越好。同时，它也会增加文件占用的存储空间。

常见的一些分辨率名称和它们对应的实际分辨率参考如下：

HD：1280*720

HD+：1600*900

2K：2048*1280

CINEMA 21:9: 2560*1080

4K：3840*1600

4KUHD：3840*2160

5KUHD：5120*2160

6KUHD：5760*3240

8KUHD：7680*4320

12KUHD：11520*6480

帧率

帧率（Frame rate）是以帧称为单位的位图图像连续出现在显示器上的频率（速率）。该术语同样适用于胶片和摄像机，计算机图形和动作捕捉系统。帧速率也可以称为帧频率，并以赫兹（Hz）表示。

早期的无声电影已经规定了每秒16到24帧（fps）的帧速率，但是由于摄像机是手摇的，因此在场景中频率变化以适应心情。投影仪还可以通过调节变阻器来改变影院中的帧速率，该变阻器控制为投影仪中的薄膜承载机构供电的电压。电影公司经常打算让影院以更高的帧速率展示他们的无声电影。 这些帧率对于运动感度来说足够了，但它被认为是不稳定的运动。为了最大限度地减少感知到的闪烁，投影仪采用了双刀片和三刀片百叶窗，因此每帧显示两次或三次，将闪烁率增加到48或72赫兹并减少眼睛疲劳。托马斯爱迪生说，每秒46帧是眼睛感知运动所需的最小值：“任何不足都会让眼睛疲劳。”在20世纪20年代中后期，无声电影的帧速率增加到20到26 fps之间。

当声膜在1926年推出时，不再容忍电影速度的变化，因为人耳对音频的变化更敏感。许多影院都以22到26 fps的速度播放了无声电影 - 这就是为什么业界选择24 fps的声音作为妥协。从1927年到1930年，随着各种工作室更新设备，24 fps的速率成为35 mm声音电影的标准。以24 fps的速度，胶片以每秒456毫米（18.0英寸）的速度穿过投影机。这允许简单的双叶片百叶窗以每秒48张的速度投射一系列图像，满足爱迪生的推荐。许多现代35毫米电影放映机使用三片百叶窗每秒提供72张图像 - 每帧在屏幕上闪烁三次。

现代视频格式利用各种帧速率。由于电网的电源频率，模拟电视广播的帧速率为50 Hz或60 Hz，有时视频交错，因此可以在相同的可用广播带宽上发送更多的运动信息，有时视频会在25或30 fps，每帧加倍。电影几乎普遍以每秒24帧的速度拍摄，无法以其原始帧速率显示，这需要下拉转换，通常导致“抖动”：将每秒24帧转换为每秒60帧，每个奇数帧加倍，每个偶数帧三倍，这会产生不均匀的运动。其他转换具有类似的不均匀帧加倍。较新的视频标准支持每秒120,240或300帧，因此帧可以均匀地乘以常见帧速率，例如24 fps电影和30 fps视频，以及在300 fps显示的情况下25和50 fps视频。这些标准还支持原生在较高帧速率下的视频，以及在其原始帧之间具有内插帧的视频。一些现代电影正在试验帧速率高于24 fps，例如48和60 fps。

电子相机规格中的帧速率可以指每秒最大可能帧数，其中，在实践中，其他设置（例如曝光时间）可以将频率降低到较低数量。

RAW格式

RAW文件即原始图像文，件包含从数码相机、扫描器或电影胶片扫描仪的图像传感器所处理数据。之所以这样命名，是因为他们尚未被处理，未被打印或用于编辑。通常情况下，原始图像有宽色域的内部色彩，可以进行精确的调整，可以在转换之前作出一些简单修改，如TIFF或JPEG文件格式存储。方便打印，或进一步的处理。这些编码往往依赖于色彩图像的设备。这些图像常常被形容为“RAW 图像文件”，虽然实际上不是指单一的原始文件格式。其实有几十种不同型号的数码设备在使用这种格式（常见于数码相机或胶片扫描仪）。原始图像文件，有时也被称为数字底片，因为它们充当与电影底片相同的角色，并不是作为图像直接使用，而是创建一个包含所有信息的图像。同样，转换成可视格式原始图像文件的过程中，有时也被称为渲染原始图像，相当于电影发展过程中用于感光胶片转换成可视图像的比喻。图像渲染是白平衡和色彩分级的过程中的一部分。

色彩空间

色彩是人的眼睛对于不同频率的光线的不同感受，色彩既是客观存在的（不同频率的光）又是主观感知的，有认识差异。所以人类对于色彩的认识经历了极为漫长的过程，直到近代才逐步完善起来，但人类仍不能说对色彩完全了解并准确表述了，许多概念不是那么容易理解。“色彩空间”一词源于西方的“Color Space”，又称作“色域”，色彩学中，人们建立了多种色彩模型，以一维、二维、三维甚至四维空间坐标来表示某一色彩，这种坐标系统所能定义的色彩范围即色彩空间。我们经常用到的色彩空间主要有RGB、CMYK、Lab等。

REC.709色彩标准

1990年，国际电信联盟将Rec.709作为HDTV的统一色彩标准。它有相对较小色域和用于互联网媒体的sRGB色彩空间相同。大部分影片在后期发行的过程当中，都需要在原片的基础上参照Rec.709色彩标准进行转码，以期提供符合主流播放形式如网络视频、蓝光DVD等的电影载体。电影视频在采集及后期制作的时候是根据DCI-P3色彩空间，但转为用户可以看到的DVD或者片源的时候，则统一要转为Rec.709色彩空间。

其实一个显示设备的色彩还原能力是可以被量化的，它通过色彩空间这一概念直观的体现出来，这是一个三维的区域包含所有的可产生的色彩，水平和垂直方向分别用来描述饱和度和亮度变化。事实上每个投影机和电脑显示器显示图像时，是通过不同比率和强度来结合主要色彩来显示图像的。根据可用的设备所能产生的范围的色彩，对这些主要色彩变化产生响应。由于大多数显示设备使用三个主要颜色，他们的色彩空间显示为三角形。在影视领域主要有三种色彩标准，分别为Rec.2020、DCI-P3、Rec.709。

在2010年之前，Rec.2020在民用领域应用较少。

在今天，我们观看视频时选用的HDR模式可以认为使用的就是REC.2020标准。