Каталог материалов
Как выбрать видеокамеру
13.09.2006

Как выбрать видеокамеру

Стремимся к идеалу

Естественно, нам хочется, чтобы приобретенная видеокамера снимала лучше всех остальных, отличалась непревзойденным удобством, была самой-самой… Инженеры могут создать такое устройство, вот только сколько оно будет стоить? Поэтому на практике всегда приходится искать некий компромисс между качеством и удобством съемки и ценой видеокамеры. Давайте посмотрим, как влияют на потребительские свойства видеокамеры те или иные технические решения.

Одно- или трехматричная схема

Светочувствительная матрица (CCD), с помощью которой происходит преобразование изображения в электрические сигналы, сама по себе является монохромным прибором. Как получить цветное изображение? Есть два пути. Наиболее естественный — установить цветоделительную систему, раскладывающую изображение на три основных составляющие (красную, зеленую и синюю), направляя их на три матрицы, свою для каждой компоненты (рис. 1). Ну а электронные схемы, присвоив каждому сенсору свой цвет, соберут эти монохромные изображения в одно полноцветное. Такой подход гарантирует отличное разрешение, точную цветопередачу и насыщенные оттенки. Но три матрицы дороже одной, плюс требуется изготовить и отъюстировать достаточно сложную цветоделительную систему с тремя сенсорами изображений. Так что 3CCD (именно так называется система с тремя матрицами) — удел явно не бюджетных решений.

Рис. 1. Система 3CCD: 1 — цветоделительная призма; 2 — светочувствительный сенсор для красной составляющей изображения; 3 — светочувствительный сенсор для зеленой составляющей изображения; 4 — светочувствительный сенсор для синей составляющей изображения

А что если поместить цветные светофильтры непосредственно перед ячейками светочувствительной матрицы? Такой вариант гораздо технологичнее и дешевле в производстве. Наиболее распространена байеровская система светофильтров, когда зеленых элементов в два раза больше, нежели красных и синих (рис. 2). Это обусловлено большей чувствительностью человеческого глаза именно к зеленому цвету. Но в результате в каждой ячейке мы имеем информацию только об одной цветовой составляющей. Где же взять остальные? Самый простой способ — интерполяция, т.е. усреднение информации с соседних ячеек нужного цвета. Вот только это не совсем «честный» путь: мы приписываем данной ячейке две цветовые компоненты, не относящиеся к ней, а взятые с других ячеек — других точек изображения! Из-за этого одноматричные (1CCD) системы отличает повышенный цветовой шум, худшие цветопередача и разрешение по сравнению с аналогичной трехматричной схемой. Но в том то и дело, что с аналогичной! Взяв матрицу с заведомо лучшими характеристиками, можно получить изображение, практически не уступающее трехматричной схеме. Скажем, высокое разрешение позволит использовать для формирования точки изображения не одну ячейку, а две, три, четыре…

Рис. 2. Одноматричная система: 1 — байеровский блок

Однозначно сказать, какая система лучше, достаточно сложно — все зависит от примененных сенсоров изображения, их параметров. Единственное, что можно утверждать, так это то, что трехматричная схема лучше одноматричной при равных параметрах матриц.

Чем больше «мегапикселей», тем лучше?

Давайте теперь поговорим о самих сенсорах изображений — светочувствительных матрицах. Их характеризует физический размер и количество светочувствительных ячеек — пикселей.

Традиционно покупатели обращают внимание именно на количество ячеек (иначе говоря, разрешение), считая, что чем больше «мегапикселей», тем лучше. Но мало кто знает, что для кадра PAL (720x576) достаточно матрицы с 414 720 эффективными (участвующими в формировании изображения) пикселями. Почему именно эта цифра? Перемножьте размер кадра по горизонтали и вертикали. С учетом некоторого запаса на неиспользуемые (не участвующие в создании изображения), пусть будет 450 тысяч пикселей. Так зачем же в бытовые видеокамеры устанавливаются сенсоры с миллионом, двумя, а то и тремя светочувствительных ячеек? Дело в том, что приведенный расчет верен для трехматричной видеокамеры с оптическим стабилизатором изображения (о стабилизаторах чуть ниже). Если же говорить об одноматричной схеме, то при общем количестве в 450 тысяч пикселей на зеленый цвет придется всего 225 тысяч, а на красный и синий и того меньше — по 112,5 тысячи, что явно недостаточно. Свою долю дополнительных пикселей потребует и электронный стабилизатор изображения. Получается, что для одноматричной бытовой видеокамеры лучше подходят сенсоры на 1—1,3 миллиона ячеек (1—1,3 мегапикселя).

Есть ли смысл использовать матрицы с большим количеством светочувствительных пикселей (2,2—3 мегапикселя)? В некоторых случаях да. Во-первых, сенсоры в 3 мегапикселя — необходимый минимум для HDV. Но и традиционные камеры могут извлечь пользу из высокого разрешения матрицы. Так, если в формировании кадра PAL будет участвовать около 1,7 миллиона ячеек, на каждую точку видеоизображения придется по 4 пикселя сенсора — как раз один байеровский блок, содержащий информацию обо всех трех основных цветах (см. рис. 2). Как следствие, отпадает необходимость в цветовой интерполяции и одноматричные системы приближаются по цветопередаче и разрешению к трехматричным. Но, к сожалению, только приближаются, поскольку в действие вступает новый фактор — размер ячейки сенсора.

Почему этот параметр так важен? Дело в том, что чем меньше размер светочувствительного пикселя матрицы, тем меньшее количество света на него попадет, тем ниже будет его чувствительность. Это влечет за собой высокий уровень шумов, низкую цветовую насыщенность и недостаточную яркость изображения. Значит, при прочих равных, надо ориентироваться на сенсоры, имеющие максимальный размер (исторически сложилось, что измеряется он в «видеоконовских» дюймах) и достаточное (но не избыточное!) разрешение.

Бюджетные видеокамеры в большинстве своем несут «на борту» матрицу в 1/6 дюйма. Низкая чувствительность подобного сенсора не позволяет вести съемку в помещении без дополнительного мощного освещения. Будут проблемы и на улице при съемке хмурым зимним днем.

Заметно лучшие характеристики демонстрируют одноматричные системы с сенсором около 1/4 дюйма или трехматричные с сенсорами по 1/6 дюйма. Здесь уже можно надеяться на приемлемое качество домашней съемки (не забудьте только включить все лампы, имеющиеся в комнате) и хорошие результаты днем на улице, вне зависимости от времени года и погоды.

Старшие одноматричные модели бытовых видеокамер оборудуются сенсорами 1/3,6 дюйма и больше. Стандарт для трехматричных моделей — сенсоры по 1/4,7—1/4 дюйма. Это позволяет вести съемку в комнате, скажем включив только люстру. Увы, гонка «мегапикселей» не обошла стороной и этот класс видеокамер — некоторые из них оборудованы матрицами с явно излишним разрешением.

Не забываем про оптику!

Но на качество получаемого изображения влияет не только матрица. Не меньший вклад вносит и объектив видеокамеры. Чем он характеризуется?

В первую очередь стоит обратить внимание на фокусное расстояние (измеряется в миллиметрах). Что означает этот параметр? Если не вдаваться в подробности, то угол «зрения», или, на бытовом языке, степень «удаления» или «приближения» объектива*. Разные условия диктуют свои требования к фокусному расстоянию. В малогабаритной квартире хочется максимально увеличить угол «зрения» видеокамеры, а значит, нужна оптика с малым фокусным расстоянием, «удаляющая» объекты. На природе зачастую требуется «приблизить» предмет съемки, по возможности уменьшив угол «зрения», — тут поможет оптика с большим фокусным расстоянием. Поэтому все бытовые видеокамеры оборудуются объективами, способными менять фокусное расстояние (с «зумом»). Диапазон его изменения вместе со светосилой нанесен на оправе (например, f=3,3—39,6 mm 1:1,6). Поделив большее значение на меньшее (в данном случае — 39,6 на 3,3) мы получим величину изменения фокусного расстояния или степень «зума» (в нашем примере — 12x). Казалось бы, чем больше это значение, тем универсальнее видеокамера, но на практике большие значения «зума» приводят к росту искажений (хроматических — цветные ореолы, и геометрических — «бочки», «подушки»). Поэтому при выборе видеокамеры рекомендуется ограничиться 10—15-кратным «зумом». Особенно это касается бюджетных моделей, ведь качественная оптика с переменным фокусным расстоянием весьма дорога в производстве. Но увы, производители повадились устанавливать в свои изделия нижнего ценового диапазона «мегазумы» с кратностью 20—30x. Представляете, какие искажения они дают?

*Более детально характеристики объективов и их влияние на качество съемки рассмотрены в статье «Снимаем на «цифру»», опубликованной в № 5 за 2005 г. журнала «Потребительский компас».

А можно ли, сравнив фокусные расстояния двух видеокамер, определить, какая из них имеет более широкий угол «зрения» на «коротком» конце, а какая максимально «приближает» на «длинном»? Напрямую — нет: угол «зрения» зависит не только от объектива, но и от размера светочувствительной матрицы. Чтобы получить корректные результаты, надо сравнивать эквивалентные фокусные расстояния, приводимые обычно только в документации. Впрочем, современные бытовые видеокамеры одного класса имеют схожие углы «зрения», так что этот вопрос не столь принципиален.

Как вы уже, наверное, обратили внимание, в маркировке объектива приводится не только фокусное расстояние, но и светосила. Она показывает, насколько много света способен пропустить объектив. Чем выше светосила (чем меньше число после двоеточия в нашем примере), тем больше света попадет на сенсор изображения при одинаковых условиях. Значит, светосильный объектив лучше? С точки зрения съемки при недостаточном освещении — да. А по хроматическим искажениям, увы, нет. Предположим, в двух видеокамерах одного ценового диапазона применены объективы со светосилой 1,2 и 1,8. Так вот, вторая модель при достаточном освещении, скорее всего, обеспечит изображение с меньшим количеством искажений, нежели первая.

Некоторые производители видеокамер выносят в маркировку объектива и диаметр резьбы под дополнительные насадки. Очень часто его путают с диаметром самого объектива, ошибочно считая, что чем больше это значение, тем более качественная «картинка» будет у видеокамеры. Это не так — данный параметр не имеет никакого отношения к оптическим характеристикам.

Стабилизация: оптическая или электронная?

Съемка с рук неизбежно приводит к дрожанию изображения. Особенно это заметно при больших значениях «зума». Как с этим бороться? Самый простой и действенный вариант — установить видеокамеру на штатив. Но увы, это возможно далеко не всегда. Другой способ противодействия — стабилизаторы изображений. Они бывают двух видов — электронные и оптические.

Если видеокамера оборудована системой электронной стабилизации, то для формирования изображения используется в основном центральная часть площади матрицы, а боковые пиксели служат своеобразным «буфером» (рис. 3, а). При дрожании камеры «картинка» начинает «плавать» по матрице, что тут же фиксирует электроника. Ориентируясь на детали, она задействует для формирования изображения и часть буферных пикселей (рис. 3, б), нейтрализуя таким образом дрожание рук оператора.

Рис. 3. Принцип действия лектронного стабилизатора изображения: 1 — светочувствительный сенсор, 2 — центральная часть матрицы, формирующая изображение при отсутствии дрожания камеры, 3 — смещение области формирования изображения при дрожании камеры

Оптический стабилизатор работает совсем по другому принципу — за счет подвижного элемента в оптической системе объектива, «сдвигающего» изображение. Это означает, что стабилизация происходит абсолютно независимо от матрицы и электроники видеокамеры (датчики и схемы, управляющие сдвигом элементов объектива, не в счет).

Каковы плюсы и минусы этих решений? Основное достоинство электронной стабилизации — миниатюрность видеокамер, ее использующих, и простота реализации. Недостатки гораздо существеннее. Из-за того, что необходимо обеспечить солидную «буферную» зону, площадь матрицы используется весьма неэффективно, что отрицательно сказывается на чувствительности и уровне шумов видеокамеры. Поскольку дрожание распознается программными алгоритмами, возможна некорректная работа стабилизатора: иногда бывают «залипания» и «рывки» изображения, ложный захват движущихся объектов. Нередко включение электронной стабилизации изменяет экспопараметры (скажем, выдержка уменьшается с 1/50 до 1/100 с, и это при недостаточном освещении!).

Оптическая стабилизация, наоборот, позволяет наиболее полно использовать всю площадь светочувствительного сенсора, при ее включении отсутствует какое-либо вмешательство в работу электроники, отвечающей за обработку изображения. Трудно придраться и к качеству стабилизации. Но, как и у любой механической системы, у нее ниже надежность и выше потребление энергии, а усложнение объектива увеличивает габариты и вес видеокамеры.

Так что лучше? С точки зрения качества «картинки» — оптическая система. Если же на первом месте стоит цена или габариты устройства, то вполне можно обойтись и электронной стабилизацией.

Широкоэкранное видео

Хотя у большинства из нас дома стоят обычные телевизоры с соотношением сторон 4:3, все больше владельцев камер задумываются о приобретении широкоэкранных плазменных или ЖК-моделей, видеопроекторов с соотношением сторон 16:9. Как реализуется этот режим в современных видеокамерах?

Поскольку стандарт PAL жестко задает размер кадра в 720x576 пикселей, для формирования широкоэкранного изображения «картинка» сжимается по горизонтали до нужных пропорций. При этом на обычном телевизоре она выглядит вытянутой по вертикали (рис. 4, а). Широкоэкранный телевизор (или включение соответствующего режима в обычной модели) приводит к тому, что кадр растягивается по горизонтали, приобретая естественные пропорции (рис. 4, б). Такое преобразование называется анаморфным, в отличие от «неправильного» — леттербоксного, в котором к изображению формата 16:9 сверху и снизу «дорисовывают» черные области для приведения его к соотношению 4:3 (рис. 4, в). Действительно, в случае леттербоксного преобразования существенно падает вертикальное разрешение, возникают трудности при видеомонтаже (черные области являются частью кадра, так что наложение на них эффектов может привести к плачевным последствиям). Впрочем, большинство современных видеокамер, за исключением нескольких моделей, используют именно анаморфное преобразование, так что особых проблем быть не должно.

Рис. 4. Формирование широкоэкранного кадра PAL

А вот на что стоит обратить внимание, так это на количество пикселей матрицы, задействованных при съемке в режиме 16:9. Оно должно быть не меньше, чем в режиме 4:3, иначе готовьтесь к существенному падению разрешения по вертикали.

Стандарт HDV сразу предусматривает съемку с соотношением сторон 16:9, так что там таких проблем нет.

Выходы и входы

Без связи с «внешним миром» камера становится вещью в себе, теряя всякую практическую ценность. Как минимум, необходимо иметь возможность посмотреть результаты съемки и перенести снятый материал на компьютер или DVD-рекордер для дальнейшей обработки. Что нам предлагают современные модели в этом плане?

У любой видеокамеры обязательно присутствуют аналоговые выходы видео и аудио. Видео обычно представлен композитным и S-Video интерфейсами, у HDV видеокамер зачастую присутствует и компонентный выход**. Так что проблем с просмотром отснятого материала на телевизоре точно не будет.

**Подробнее про аналоговые выходы смотрите в статье «Смотрим DVD», опубликованной в № 1 за 2006 г. журнала «Потребительский компас».

Но аналоговые выходы не подходят для «сброса» сделанных записей на другие устройства. В кассетных видеокамерах (MiniDV, HDV и устаревшие Digital8) для этой цели предусмотрен цифровой выход DV (Digital Video). Этот разъем стандарта IEEE1394 (другие названия iLink, FireWire), позволяющий перенести снятый материал на компьютер или DVD-рекордер как есть, без конвертации и каких-либо потерь качества, — лучший вариант для монтажа и последующей записи DVD. Новомодные MPEG2-видеокамеры (DVD, Flash и HDD) используют для этих же целей интерфейс USB 2.0 High Speed, а разъемы IEEE1394 у них отсутствуют***.

***Увы, применение USB для «сброса» видео сразу же оставляет не у дел бытовые DVD-рекордеры. Даже если они и оборудованы соответствующим разъемом (что само по себе уже редкость), перенести отснятый материал все равно не удастся — не позволит аппаратная начинка рекордера. Можно, конечно, записать диск, передавая аналоговый сигнал, но это сразу же вызовет заметное падение качества.

Интерфейс USB есть и у подавляющего большинства MiniDV-, HDV- и Digital8-устройств. Только предназначен он для передачи на компьютер (или печати на принтере) сделанных видеокамерой фотографий. Видеоматериал, за исключением нескольких моделей (да и те требуют обязательной установки специального драйвера на компьютере!), перенести не получится (или получится, но с перекодированием и ужасной деградацией качества).

Что ж, с выходами разобрались, пора перейти к входам. Спрашивается, зачем видеокамере — устройству, предназначенному для фиксации изображения и передачи его для дальнейшей обработки, какие-то входы? Предположим, вы сняли видео, «сбросили» его на компьютер, смонтировали фильм, но времени перекодировать его из DV в MPEG2 (или, скажем, MPEG4) для записи на диски у вас сейчас нет (это достаточно длительный процесс, если требуется обеспечить максимальное качество). Наличие цифрового входа (DV) у видеокамеры позволит записать получившийся материал обратно на ленту (речь идет о MiniDV-, HDV- и Digital8-устройствах), освободив, таким образом, место на жестком диске компьютера. Многие владельцы камер предпочитают сохранять смонтированный фильм на видеокассетах даже в случае, если результаты перекодированы и записаны на DVD- (или компакт-) диски — вдруг потом потребуется что-то изменить или перекодировать фильм с лучшим качеством. Еще одно применение цифрового входа — передача видео с компьютера на телевизор, подключенный к аналоговым выходам видеокамеры, что позволяет напрямую контролировать результаты монтажных операций. Так что цифровой вход на кассетных видеокамерах дает существенно большую свободу в обращении с видеоматериалами, вот только эта опция есть далеко не у всех моделей.

А как быть, если у вас есть старые аналоговые записи, которые вы хотели бы перевести в цифровой вид? Значит, вам требуется видеокамера, оборудованная аналоговыми входами видео и аудио. Такие устройства позволяют оцифровывать аналоговый сигнал (например, с видеомагнитофона), записывая его на ленту, DVD-диск или другой носитель, в зависимости от типа видеокамеры. Правда, сейчас эта функция уже не столь актуальна, как лет пять назад, поэтому многие современные видеокамеры лишены этой возможности.

Ночная съемка

Съемка при недостаточном освещении — «больное» место современных бытовых видеокамер. А как быть ночью? Самый простой вариант: увеличить выдержку со стандартных 1/50 c до 1/3 с, вот только любое движение в кадре будет выглядеть смазанным. Да и в полной темноте это не спасет. Конечно, включение подсветки (специальная лампа или светодиод, на некоторых моделях развернутый в сторону съемки ЖК-экран, светящийся белым светом, — производители по-разному решают эту проблему) позволит хоть что-то снять, но опять же с увеличенной выдержкой и на очень небольшом расстоянии. К тому же теряется всякая интрига, поскольку об этом будет знать объект съемки.

Оригинально решила проблему ночной съемки фирма Sony. При включении режима NightShot убирается ИК-фильтр, отсекающий лучи инфракрасного диапазона, и включается лампа ИК-подсветки. Выдержка при этом остается стандартной, так что с передачей движения все в порядке, только формируемая картинка выдержана в черно-зеленой гамме. Но «шпионский» характер съемки (человек не видит ИК-лучей) позволяет простить этот недостаток, как, впрочем, и невысокую дальность — всего 2—3 метра. Стандартный путь увеличения выдержки (режим Super NightShot) увеличивает и «дальнобойность» подсветки, но приводит к существенным смазам при любом движении.

Фоторежим

Использовать видеокамеру для фотосъемки — звучит заманчиво, не так ли? И производители, прислушавшись к советам своих маркетологов, внедрили во все свои устройства фоторежим. Вроде бы все верно: есть светочувствительный сенсор изображения, есть объектив, принципиально не отличающийся от такового для фотоаппаратов, значит, теоретически, можно получать вполне неплохие снимки. Вот только принцип съемки фотографий и видео, алгоритмы обработки информации для этих режимов сильно отличаются. И это не говоря о зачастую противоположных требованиях к той же матрице. Как результат, нормальных фотографий все равно не получить, а качество видео хуже, чем могло бы быть при специализации камеры только на видеосъемке. Реальность такова, что любой приличный фотоаппарат компакт-класса на 3 мегапикселя обеспечит заведомо лучшее качество фотографий, чем самая продвинутая по фотофункциям видеокамера.

Поэтому следует исходить из правила, что хороший фоторежим обязательно ухудшает съемку видео. Трехматричным моделям он вообще противопоказан — там требуются светочувствительные сенсоры с небольшим количеством пикселей максимального размера, особенно при наличии оптической стабилизации. А фоторежим диктует применение «мегапиксельных» матриц с низкой чувствительностью (помните про малый размер ячейки?). С одноматричными моделями, использующими электронный стабилизатор изображения, все несколько проще: в частности, многомегапиксельные матрицы позволяют использовать для формирования точки видеоизображения по 4 пикселя сенсора, что благоприятно сказывается на цветопередаче и разрешении. Но опять же эта матрица должна быть достаточного размера, что можно встретить только в довольно дорогих моделях.

Эргономика

Эргономика камеры вопрос сугубо индивидуальный. Кому-то нравится сенсорное управление Sony, а кто-то его терпеть не может, кому-то требуется доступ ко всем режимам, а кто-то всегда снимает «на автомате». Впрочем, несколько общих рекомендаций все же есть.

Начнем с доступа к настройкам параметров съемки. Ручной баланс белого сейчас позволяют выставить даже бюджетные модели, а вот расширенная установка экспопараметров (диафрагма, выдержка, усиление) есть далеко не у всех моделей. Особенно в этом плане «отличается» фирма Sony, пропагандирующая принцип «навелся и снимай»: богатых настроек в младших моделях не ждите.

Изменение фокусного расстояния (степени «зума»), пожалуй, наиболее востребованная функция в процессе съемки. Самый удобный способ — кольцо на объективе, всякие джойстики, рычажки и кнопки заметно хуже. То же самое касается и ручной фокусировки: бывает, при недостаточном освещении или при сложных условиях съемки автофокус ошибается и приходится прибегать к его коррекции. Как ни удивительно, при ручной фокусировке (и, заметим, установке ручного баланса белого) очень удобен сенсорный экран камер Sony — вы просто указываете пальцем, по какой точке сфокусироваться (установить баланс). Хотя, если вы пользуетесь видоискателем, лучше кольца все равно ничего нет.

Кстати, о видоискателе. Он есть у большинства моделей, за исключением нескольких самых миниатюрных. В видеокамерах нижнего ценового диапазона — зачастую черно-белый, в более дорогих моделях — цветной. И хотя в профессиональных видеокамерах видоискатели всегда черно-белые (только они в полной мере позволяют оценить резкость и контрастность изображения), не надейтесь, что вы сможете сделать то же самое в бюджетной модели. Так что цветной видоискатель предпочтительнее: как минимум, он лучшего качества. Впрочем, некоторые привыкли вести съемку, ориентируясь только по откидному ЖК-экрану.

Если вы часто снимаете с использованием штатива, обратите внимание на загрузку кассеты у «ленточных» моделей. Верхняя загрузка позволяет сменить кассету в любой момент, а вот нижняя (результат миниатюризации видеокамер), увы, в большинстве случаев вынудит отсоединить штатив.

Отдельного рассмотрения заслуживает компоновка камеры. Здесь совет один — сходите в магазин и примерьте на себя. То же самое касается и органов управления выбранной модели — они должны быть легко доступны и удобны именно вам.

И последний момент, заслуживающий упоминания, — шум работы лентопротяжного механизма или DVD-привода. Некоторые неудачные модели отличаются тем, что отчетливо записывают этот шум в тот момент, когда внешних звуков нет (например, наступила пауза в снимаемом разговоре).

<

Смотрите также


Если вам понравилась данная статья, поделитесь ей в социальных сетях:



Каталог материалов