从“见证”到“沉浸”：全运会拍摄技术背后的摄像革命

2025年第十五届全运会开幕式现场

从1959年第一届全运会的胶片记录，到2025年第十五届全运会的8K+AI直播，再到未来第十六届全运会的全域智能沉浸体验——摄像技术的发展史，就是一部摄像结构与算法从分立到融合、从辅助到主导的创新史。

1959年9月13日，北京工人体育场灯火璀璨、万众瞩目，第一届全运会开幕式隆重举行，承载着希望的第一束“光”落在工体……

翻看当时的影像资料，我们会发现，开幕式现场的照片，画面质朴，带着原生的粗糙感，透着满满的年代感；视角单一，多是正面、侧面、半身或者远景构图；色彩单调，基本为泛黄发灰的黑白调，缺乏层次感。摄影记者们肩扛手抬的是庞大、笨重的胶片摄像机。光圈、快门、焦距，每个参数的设定全凭摄影师的经验与直觉，每一次快门都是一场与光线的博弈。每一个镜头都弥足珍贵，后期的调整空间微乎其微。那时的摄像头，只是负责将光学影像“忠实”地记录在感光胶片上。

2025年11月9日，广州奥体中心的夜空下，第十五届全运会开幕式如期上演。2亿像素设备静静捕捉着每一个精彩瞬间，8K全景摄像头覆盖每个角落，带来超大视角的超高清画面，实时渲染的 AR特效与运动员的身影交相呼应，超高速摄影让水花溅起的每一颗水滴都清晰可见，数千架无人机在夜空中勾勒出动态的空中图景——这是科技与艺术的碰撞。

如今，图像早已不是单纯的画面记录，而是由“0”和“1”构成的数据流，可被无限计算、解析与重塑。曾经笨重的“长枪大炮”，如今被小巧的手持设备取代；过去需要庞大转播车支撑的直播工作，现在靠一个5G直播背包就能搞定，工作人员轻装上阵，效率大幅提升。

66年间，镜头还是那个镜头，但光线在设备中的传播路径，早已被重新设计。这背后的飞跃，不只是镜头精密程度的提升，更重要的是摄像结构创新与图像处理算法革命的深度融合。二者就好像是数字影像的“躯体”与“灵魂”，相互配合、共同发力，把成像技术推向了前所未有的高度。

01

摄像结构的极限突破

摄像结构是图像采集的核心部分，就像摄像头的“眼睛”。镜头好比于摄像头的“晶状体”，负责接收外界的光线，再通过调整镜片组的位置聚焦光线，它直接决定了进入相机的光线质量和数量；传感器则类似于摄像头的“视网膜”，专门接收光线并把它转换成数字信号，画面清不清晰，很大程度上由它说了算。这些年，为了突破物理层面的限制，硬件结构上的创新从未止步。

传统摄像头受限于固定的焦段和简单的防抖设计，想“拍得远”又“拍得稳”特别难，远一点的场景细节根本看不清，拍动态画面时还容易模糊。为了解决这个问题，潜望式长焦和微云台这两项技术应运而生，正好补齐传统摄像头的短板。

潜望式长焦的巧思在于，它把传统纵向排列的镜组改成了横置，再通过棱镜或者反射镜改变光的传播路径，这样就给长焦镜组腾出更长的物理空间，既能实现更高的光学变焦倍数，又不会让机身变厚。比如宁波舜宇光电信息有限公司的“潜望式摄像模组及其变焦方法”专利，就是通过移动多组镜片来实现连续光学变焦，解决了早期潜望式长焦只能固定焦段的问题。微云台和传统的光学防抖（OIS）不一样，传统OIS是靠移动镜头或传感器来补偿抖动，而微云台是把整个摄像头模组悬浮在一个磁性或机械框架里，能够实现更大角度、更主动的抖动补偿。

像第十五运会开幕式上拍那些运动场景，尤其是用手持设备拍长焦的时候，微云台能带来特别好的稳定效果。维沃移动通信有限公司的“摄像模组及电子设备”专利，就展示了一种双滚珠式微云台结构，通过两组正交的滚珠轴承，实现X、Y轴的双向平移防抖，防抖角度和效果比传统OIS好太多了。

现在手机上的摄像头越做越多，镜头模组也跟着变大，慢慢开始挤压其他元器件的空间，这让手机的整体设计变得很被动。于是，液态镜头就应运而生了。它用液滴代替传统的机械镜片，通过改变液滴的曲率半径，就能实时、灵活地调整焦距，不用像传统透镜那样靠机械移动来变焦。

如果再用微机电系统（MEMS）做驱动液态镜头的“驱动器”，整个液态镜头系统会变得更集成、更小巧。三星公司的“利用电润湿法制造液态镜头的方法及由此制造的液态镜头”专利，讲述了怎么通过电压精确控制两种不互相混合的液体的界面形状，实现毫秒级的对焦和焦距变化；东南大学也有相关专利 “焦距和视场可调的液体微镜头及其制造方法”，通过改变液体微镜头的曲率或者它在光路中的位置，来调整焦距和视场。这项技术已经从实验室走进了市场，正处在大规模应用的前夜，未来很可能会彻底取代传统的音圈马达对焦结构。

传统的摄像头一般是把多个玻璃透镜叠在一起，靠折射光线来成像。这种方式虽然能拍出高质量的图像，但每个透镜的厚度，透镜之间的间距，导致整个摄像头的体积很大，应用场景也受到限制。首尔大学工学院的研究人员就开发出一种结合超构表面的新型透镜模块，用它做出了超薄摄像头。

超构表面是一种人工设计的二维材料结构，能逐个像素精确控制光的强度、相位和偏振等属性。他们把超构表面集成在玻璃基板上，光线就能以折叠的方式在玻璃基板里反射、移动，成功实现了厚度仅为0.7毫米的透镜系统，比现在智能手机上的折叠透镜系统轻薄很多。浙江大学也申请了“基于超表面的折叠镜头系统和相机”的相关专利，核心目的也是减少镜头的厚度。

02

图像处理的算力魔法

如果说摄像结构是摄像头的“眼睛”，那图像处理就是它的“大脑”。就算采集到的原始图像数据再好，要是没有强大的算法做“后期”处理，也发挥不出它的价值。现在的图像处理，已经全面进入了“计算摄影”的时代。

多帧合成与HDR（高动态范围）技术就是快速连续拍摄多张不同曝光的照片，然后把它们合成为一张，既保证暗部有丰富细节，又不会让高光部分过曝。这在十五运会开幕式上特别有用，毕竟夜空下，舞台上的灯光和阴影区域光比很大，用这种技术就能很好地处理。

荣耀终端有限公司有一项“图像处理方法及电子设备”专利，介绍了一种基于深度学习的多帧HDR融合算法。它不光能把图像对齐，还能智能识别出照片序列里因为物体移动或者手抖造成的“鬼影”，然后把这些“鬼影”剔除，最终生成一张干净、高动态范围的照片。现在这项技术还和AI深度结合，能智能识别拍摄的场景内容，比如人脸、天空、建筑等，然后分区域进行自适应的HDR处理，让拍出来的照片既保留细节，又看起来特别自然。

人工智能的加入，让相机学会了“思考”，图像处理也从以前的“基于规则”变成现在的“基于数据”。通过在海量图像数据上训练出来的神经网络模型，相机现在能看懂自己拍摄的内容了。比如AI场景识别与语义分割，它能自动识别出照片里的风景、人像、食物、文档等内容，还能把这些不同元素精确地分离开，然后针对性地调整色彩、饱和度、锐度。

以前的降噪算法处理照片时，很容易把图像细节也一起去掉，而AI降噪模型能分清哪些是噪声、哪些是图像纹理，去噪的同时还能保留甚至增强细节。超分辨率技术就更厉害了，能从低分辨率图像里“还原”出高分辨率的细节，实现无损的数字变焦。

OPPO广东移动通信有限公司的“图像处理方法、装置、电子设备及可读存储介质”专利，实现了对不同区域进行 AI分区降噪，还能对脸部区域进行超分辨率增强。这在体育转播中特别有价值，比如从远景画面里，就能清晰地捕捉到运动员的面部表情。

多模态融合技术在摄像头图像处理里，核心就是打破传统拍摄的局限，通过结合其他类型传感器的数据，来大幅提升图像的“信息维度”和“场景理解能力”，解决那些单靠摄像头解决不了的难题，让机器视觉从“看得见”变成“看得懂”“看得准”。

依托深度学习模型，多模态融合能深入挖掘不同数据源的特征，通过特征对齐和交互，把多维信息变成判断依据，显著提高对复杂场景的理解精度。华为的“图像处理方法以及相关设备”专利，就详细讲了怎么利用ToF深度图来优化人像模式的边缘处理，让人像拍摄效果更好。

03

1+1>2的技术交响曲

摄像结构与图像处理从来都不是孤立存在的，它们深度耦合、相互成就。多主摄为计算摄影提供了坚实的数据基础，要是没有多个摄像头提供的多视角、多焦段信息，很多融合算法根本无法实现。传感器技术的进步也在推动算法不断演进，比如Dual Pixel或全像素全向对焦传感器结构，每个像素点都有相位对焦能力，能为AI算法提供极其丰富的深度信息，让人像模式的抠图精度和视频对焦速度有了质的提升。

华为的“光学镜头、摄像模组及电子设备”专利就很有代表性。它采用独特的“一底双长焦”技术，通过可移动棱镜机构，能根据拍摄需求灵活调整棱镜位置，实现光路的动态切换，让设备在长焦和超长焦两种拍摄模式间自由转换。这个方案采用了共享式硬件架构，长焦和超长焦两种焦段模式共用同一块大底CMOS传感器以及配套的传感器防抖模块，不仅有效减小了整体模组的体积，还控制了成本。而且大底CMOS传感器采用斜置安装的方式，为光路切换腾出更大的操作空间，拍摄效果也更好。

这项专利把摄像结构的创新设计，和图像处理中对高画质、多焦段的需求完美结合起来。在不同焦段拍摄时，能根据场景需求优化图像采集，再加上华为在图像处理算法上的积累，进一步提升了图像的清晰度、色彩还原度和细节表现，满足了用户在不同拍摄场景下对图像质量的高要求，也为移动影像技术的发展树立了新的标杆。

04

展望未来的“视觉奇观”

顺着当前的技术发展脉络，我们可以大胆设想，4年后的第十六届全运会，拍摄技术会给我们带来怎样的“沉浸式”体验？

智慧光场相机的普及，可能会重新定义“焦点”与“视角”。未来的手机或专业摄像机，或许都会搭载光场相机技术，它能记录下场景中所有光线的方向、强度和颜色信息。这意味着，我们在观看开幕式回放时，可以在后期随意改变对焦点，从前景的运动员切换到背景的舞台设备，甚至能在一定范围内自由变换视角，就好像自己拿着相机在现场移动拍摄一样。

神经渲染与生成式AI的深度融合，会让摄像头不再满足于“拍到什么就处理什么”，而是进入“感知场景并生成内容”的阶段。通过少量视角的拍摄，再结合强大的AI模型，就能实时生成任意视角、任意光照下的超逼真3D场景。到那时候，我们或许可以戴着VR设备，在第十六届全运会的开幕式现场“自由行走”，从任何角度欣赏表演。超异构计算与端云协同，会让算力变得“无边界”。

等6G技术普及后，实现极高的带宽和极低的延迟，复杂的渲染、超分辨率重建这些特别耗算力的任务，都能无缝分流到云端去完成。我们只需要戴上轻便的XR眼镜，就能享受到超高清的VR直播流，画面是经过云端超级算力实时增强的，真正实现“所见即所得”的沉浸感。

1959年第一届全运会开幕式现场

从1959年第一届全运会的胶片记录，到2025年第十五届全运会的8K+AI直播，再到未来第十六届全运会的全域智能沉浸体验，摄像技术的发展史，就是一部摄像结构与算法从分立到融合、从辅助到主导的创新史。而这一切创新的最终目的，都源于一个朴素又永恒的愿望：更好地观察、记录并理解我们所在的这个世界，让每一个精彩的瞬间，都能被更清晰、更生动、更深刻地留存与传递。（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心）

（文章来源：《创意世界》2026年1月号）

01

微店订阅

请扫左侧杂志微店二维码订阅或点击下方小程序链接购买。

02

邮局订阅

各地邮局均可订阅，邮发代号：2-652。亦可扫左侧“中国邮政微商城”二维码订阅。

03

报社订阅

请汇款至以下账户，并将汇款凭证发至本刊通联发行部。

开户银行：中国工商银行北京海淀区北太平庄支行

户名：中国知识产权报社

账号：0200010009014482891

通联发行部热线：010-82034385、010-82034281（传真）

【点击下方小程序购买本期杂志】

编校：苑宝平，审读：郭丽

/ / / /

/ / /

/ /

/ / /

/ / /