на что влияет размер матрицы в видеокамере
Матрицы. Красная, зеленая или синяя капсула?
Содержание
Содержание
В записывающей и воспроизводящей аппаратуре на смену фотопленкам и кинескопам пришли матрицы. Визуально они похожи на прямоугольные таблицы со столбцами и строчками, но значительно меньше по размеру. Каждая клетка-ячейка – это один или несколько электронных элементов, выполняющих общую функцию. Называют их пикселями, а количество измеряют миллионами. От типа и характеристик матрицы прямо зависит качество фото и видео.
Устройство матрицы камеры
Геометрические размеры такой матрицы очень малы. Например, у видеокамеры Sony FDR-AX33 диагональ 7,76 миллиметров.
У других моделей она может быть чуть больше или меньше. Поэтому ее относят к микроэлектронным устройствам.
Элементы матрицы закреплены на тонкой пластине и связанны между собой электрически. Микроэлектронные устройства подобной конструкции называют интегральными микросхемами. Следовательно, матрица камеры является интегральной микросхемой. Сокращенно ИМС.
Элементы принимающей матрицы светочувствительные. Они изменяют свои свойства под действием света. Природа света довольно сложна, но можно условно сказать, что он «состоит» из элементарных частиц – фотонов. Отсюда названия: фотоматрица и фотоэлементы.
Принцип работы фотоматрицы
Главную роль при фото- и видеосъемке играет свет, исходящий от солнца или от источников искусственного освещения. Свет падает на предметы, отражается от них, фокусируется в объективе и проецируется на матрицу цифровой камеры.
При попадании потока света на матрицу, фотоны передают свою энергию фотоэлементам. В результате такого взаимодействия возникают носители электрического заряда и электрический ток. На выходах фотоэлементов генерируется электрическое напряжение. Оно прямо пропорционально интенсивности светового потока, который в свою очередь зависит от контуров и свойств объекта съемки. Таким образом, электрическое напряжение является сигналом, который несет сообщение об объекте съемки.
Преобразование полученного света сначала в электрический заряд, а затем в электрический сигнал – это и есть основная задача и основной принцип работы фотоматрицы.
Из аналогового в цифровой
Сигнал напряжения непрерывен и определен в любой промежуток времени, поэтому он по определению является аналоговым. Его сложно записать, передать, воспроизвести без ошибок и помех. Поэтому его преобразуют в цифровой сигнал. Для этой цели используется еще один электронный компонент камеры – аналого-цифровой преобразователь.
Сигнал напряжения поступает в АЦП, где сначала проходит дискретизацию. При этой операции выделяются одинаковые интервалы времени, которым соответствуют определенные значения напряжения. На следующем этапе выполняется квантование – разбиение значений напряжения на уровни и их округление.
После всех преобразований на выходе из АЦП получается цифровой сигнал. Далее он кодируется и превращается в двоичный код из нулей и единиц. После сжатия в виде файла сохраняется на карте памяти или другом носителе. Это ваша фотография или видеофильм в цифровом виде. Вы можете воспроизвести и просмотреть его на ноутбуке или смартфоне, переслать другу или разместить в социальных сетях.
Типы принимающих матриц
Первые цифровые фотоаппараты потребительского класса, были оснащены CCD-матрицами. Современные представители: Kodak PIXPRO FZ43 и Nikon Coolpix A300.
Пиксель CCD – это только один фотоэлемент. Он пассивен, так как электрический ток в нем протекает произвольно. Сигналы считываются с одного или двух каналов и последовательно: от одного ряда к другому. Для оцифровки передаются за пределы подложки матрицы.
Процесс длится несколько микросекунд, но быстродвижущийся объект успеет изменить положение и изображение на снимке может получиться размытым. Так как вся CCD состоит из фотоэлементов, у нее высокая светочувствительность. Качественные снимки получаются даже при плохом освещении.
Большинство современных цифровых фото- и видеокамер оснащены CMOS-матрицами. Они установлены в фотоаппарате Nikon D3400, в видеокамере Sony HDR-CX625 и многих других.
Пиксель CMOS матрицы активен – он включает не только фотоэлемент, но и элемент для усиления электрического тока. Сигнал считывается в любом порядке и с любого участка матрицы. На одной подложке с пикселями установлен и АЦП.
Благодаря такой архитектуре, CMOS обеспечивают более быструю передачу данных. Фото мчащегося по автотрассе Феррари получится без искажений. Также снижается энергопотребление – камера в автономном режиме проработает дольше.
В то же время из-за дополнительных элементов на подложке размер пикселей у CMOS меньше, поэтому они улавливают не весь поступивший свет. Это влияет на качество снимков, сделанных при слабом освещении. По этой же причине могут возникать цифровые шумы – дефекты изображения в виде зернистости.
С развитием технологий характеристики CMOS улучшаются. Обновлённые BSI CMOS установлены во многих камерах Panasonic, включая модели HC-V800, HC-VX1, HC-VXF1. Они обладают более высокой светочувствительностью. Даже при слабом освещении изображения получаются с высокой детализацией и глубокой цветопередачей.
Матрицы в ЖК-дисплеях
Когда вы смотрите телевизор Hartens 32 или работаете на ноутбуке Lenovo IdeaPad, изображение воспроизводится с помощью жидкокристаллического дисплея. Английская аббревиатура – LCD. Такая технология массово используется в производстве цифровой видеотехники.
Жидкокристаллические матрицы имеют многослойную структуру. В центре – слой жидких кристаллов. Они совмещают в себе свойства кристаллических тел и жидкостей, одновременное проявление текучести и упорядоченного расположения. Каждый пиксель LCD «наполнен» жидкими кристаллами. Для подачи электрического напряжения к пикселям подведены электроды.
От носителя к дисплею
При передаче цифровой информации с носителя на монитор важным звеном является видеокарта. Ее графический редактор выполняет расчеты выводимого изображения. При помощи видеоконтроллера изображение формируется в видеопамяти. Он же обеспечивает формирование сигналов развертки для монитора. За передачу цифрового сигнала на ЖК-дисплей отвечает устройство TMDS.
Если у видеокарты нет выхода DVI, она не сможет передать цифровой сигнал. В этом случае он преобразуется сначала в аналоговый, а затем через АЦП самого дисплея вновь в цифровой. Процессы таких преобразований аналогичны тем, о которых рассказывалось выше.
Далее цифровой сигнал примет контролер дисплея, раскодирует его, преобразует в сигнал управления дисплеям, масштабирует изображение, выполнит цветовую коррекцию, сформирует уровни напряжения.
В зависимости от уровня напряжения, молекулы жидких кристаллов изменяют свою пространственную ориентацию. Вместе с этим меняется и способность пикселей пропускать свет, то есть меняется их прозрачность. Такой эффект и дает возможность воспроизводить и просматривать видеофильмы и фотографии.
Передающие матрицы IPS и TN
Матрицы IPS и TN отличаются между собой геометрией поверхностей и материалами изготовления. Общим остается наличие жидких кристаллов. В TN LCD стержневидные молекулы закручены в спирали. У пикселей высокая скорость отклика, но при этом угол обзора экрана невелик и на нём нет насыщенного черного цвета. Позже была внедрена технология TN+film, в которой угол обзора увеличили за счет дополнительного слоя. Пример – ноутбук HP 15-bw662ur.
В дисплеях более поздней технологии IPS жидкие кристаллы расположены параллельно и в одной плоскости. При подаче напряжения они одновременно меняют свое положение. Это дает высокую яркость и большой угол обзора. Но скорость отклика во время игр оставляет желать лучшего. В новых модификациях IPS LCD скорость отклика повышена до 5 и более миллисекунд. При таких показателях они становятся хорошим вариантом не только для просмотра фильмов, но и для игр. IPS-дисплеем снабжены ультрабук Huawei Matebook 13, планшеты Lenovo TAB4 10 Plus, Lenovo Yoga Book C930, Apple iPad Pro 2018 и многие другие гаджеты.
В культовой киноленте главный герой выбирал между красной и синей таблеткой, между реальностью и иллюзиями. Так и выбор матрицы определяет, каким предстанет мир на ваших фото и видео, на экранах телевизоров, дисплеях планшетов и мониторах ноутбуков.
Матрицы для камер видеонаблюдения. На что обращать внимание?
Качество изображения видеокамеры во многом зависит от используемого в ней светочувствительного сенсора (матрицы). Ведь поставь хоть лучший процессор для оцифровки видео – если на матрице получено плохое изображение, хорошим оно уже не станет. Попытаюсь популярно объяснить, на что следует обращать внимание в характеристиках сенсора камеры видеонаблюдения, чтобы потом не было мучительно больно при взгляде на изображение…
Тип матрицы
В интернете вы наверняка найдете информацию о том, что в камерах видеонаблюдения применяются CCD (ПЗС, прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) светочувствительные матрицы. Забудьте! Давно остался только CMOS, только хардкор.
CCD матрицы, при всех их достоинствах (лучшая светочувствительность и цветопередача, меньший уровень шумов) – уже практически не используются в видеонаблюдении. Потому что сам принцип их действия CCD матриц – последовательное считывание заряда по ячейкам – слишком медленный, чтобы удовлетворить запросы быстрых современных видеокамер высокого разрешения. Ну и самое главное CCD дороже в производстве, а в условиях современной высококонкурентной среды на счету каждая копейка прибыли. Вот почему все ключевые производители сосредоточились на выпуске именно CMOS матриц.
Осталось производителей, между прочим, не так и много. Крупнейшими, по состоянию на начало 2017 года, являются компании: ON Semiconductor Corporation (в свое время поглотившая известную профильную компанию Aptina), Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics и Sony Corporation. Кроме того, матрицы для собственных нужд производит, например, компания Canon, Hikvision.
Конкуренцию старым брендам пытаются создать молодые, полные энтузиазма и денег китайские чипмейкеры «второго эшелона», вроде компании SOI (Silicon Optronics, Inc.) и др. Трудно сказать, выживет ли молодая поросль, когда на рынке CMOS сенсоров наступит насыщение и станет слишком тесно. Но в любом случае в этом сегменте не исключено появление новых игроков и обострение борьбы, ведь наладить производство CMOS сенсоров не слишком и сложная по современным меркам задача.
Крупные мировые бренды типа Hikvision или Dahua обычно предпочитают работать с производителями матриц первого эшелона или собственными. Локальные же ведут себя по разному. Например, Tecsar даже в недорогих камерах использует матрицы с хорошей репутацией от ON Semiconductor, Omnivision и Sony. В в ассортименте других “народных” марок, например Berger, широко представлены сенсоры SOI и т.д.
Как делаются матрицы цифровых камер
Лидерские качества CMOS
CMOS технология предусматривает размещение электронных компонентов (конденсаторов, транзисторов) непосредственно в каждом пикселе светочувствительной матрицы.
Структура пикселя и CMOS матрицы
Это уменьшает полезную площадь светочувствительного элемента и снижает чувствительность, плюс активные элементы повышают уровень собственных шумов матрицы. Зато технология позволяет осуществлять преобразование заряда светочувствительного элемента в электрический сигнал прямо в матрице и гораздо быстрее сформировать цифровой сигнал изображения, что критично для видеокамер. Именно поэтому CMOS лучше подходят для камер видеонаблюдения, где требуется быстрая смена кадров.
Принцип работы CCD и CMOS матриц
Плюс возможность произвольного считывания ячеек CMOS матрицы дает возможность буквально «на лету» изменять качество и битрейт получаемого видео, что невозможно для CCD. А энергопотребление CMOS-решений ниже, что тоже немаловажно для компактных камер наблюдения.
Для получения цветного изображения матрица разлагает световой поток на составляющие цвета: красный, зеленый и синий. Для этого используются соответствующие светофильтры. Разные производители варьируют размещение и количество светочувствительных элементов разного цвета, но суть от этого не меняется.
Принцип формирования изображения на светочувствительной матрице:
Р – светочувствительный элемент
Т — электронные компоненты
Как устроен и работает КМОП сенсор камеры можно также посмотреть на этом видео от Canon:
CMOS матрицы всех производителей базируются на вышеописанных общих принципах, отличаясь лишь в деталях реализации на кремнии. Например, в погоне за дешевизной и сверхприбылью, чипмейкеры стараются выпускать матрицы как можно меньшего размера. Расплата за это неизбежна…
Почему большой – это хорошо
Типоразмер (или другими словами формат) матрицы обычно измеряют по диагонали в дюймах и указывают в виде дроби, например 1/4″, 1/3″, 2/3″, 1/2 дюйма и др.
Первое правило выбора лучшей матрицы довольно простое: при одинаковом количестве пикселей (разрешении), чем больше физические размеры сенсора – тем лучше. У большей матрицы крупнее пиксели, а значит, она улавливает больше света. Пиксели большей матрицы расположены менее тесно, а значит меньше влияние взаимных помех и ниже уровень паразитных шумов, что напрямую влияет на качество получаемого изображения. Наконец, более крупная матрица позволяет получить большие углы обзора при использовании объектива с одним и тем же фокусным расстоянием!
Светочувствительная матрица производства ON Semicondactor для камер видеонаблюдения
Светочувствительная матрица, установленная на плате видеокамеры
Увы, большеформатные матрицы в массовых камерах видеонаблюдения сейчас практически не используются в силу дороговизны и самих матриц, и объективов для них, которые должны иметь более крупные линзы и, соответственно, габариты и стоимость. На сегодня в камеры устанавливают в основном матрицы типоразмера 1/2″ – 1/4″ (это самые крошечные). Выбирая камеру, нужно четко понимать, что покупая ультрадешевую модель с 1/4″ матрицей производства SOI и крохотным объективом с пластиковыми линзами сомнительной прозрачности, вы не сможете создать систему видеоконтроля приемлемого качества, на которой можно было бы хорошо различать небольшие детали отснятых событий, особенно при съемке в условиях слабой освещенности.
Выбирая же камеру с матрицей Sony типоразмера 1/2.8″ вы априори получите гораздо лучший результат по качеству видео, камеру с такой матрицей уже вполне можно использовать в профессиональной системе видеонаблюдения. И чувствительность у такой камеры будет заведомо выше, что позволит лучше снимать в условиях слабой освещенности: в плохую погоду, в сумерках, в полутемном помещении и т.п. С увеличением разрешения при том же размере матрицы светочувствительность падает, и это тоже нужно учитывать при выборе. Для камеры, установленной в темной подворотне у черного хода, имеет смысл выбрать матрицу с меньшим разрешением и более высокой чувствительностью, чем камеру ультравысокого разрешения с низкой чувствительностью матрицы на которой из-за шумов ничего нельзя будет толком различить.
Светочувствительность матрицы определяет возможность ее работы в условиях слабого окружающего освещения. С точки зрения физики это выглядит совсем банально: чем меньше световой энергии достаточно для получения изображения матрицей, тем выше ее светочувствительность. Но! Будем откровенны, гнаться за высокой чувствительностью уже особо не стоит. Дело в том, что современные камеры видеонаблюдения благополучно переходят в режимы «день/ночь», при снижении освещенности переводя матрицу в режим черно-белого изображения с более высокой чувствительностью. Плюс автоматическое включение инфракрасной подсветки дает камерам возможность отлично снимать даже в полной темноте. Например, в закрытом помещении без окон и с выключенным светом, когда об уровне какой-то внешней освещенности даже речи нет. Светочувствительность остается критичной для камер лишенных ИК подсветки, но использовать такие в современном видеонаблюдении – почти моветон. Хотя корпусные модели без подсветки все еще продаются, конечно.
Сравнение матриц разных производителей
Вообще правило таково: чем выше освещенность, тем лучше снимет матрица и, соответственно, камера. Поэтому не рекомендуется ставить камеры по полутемным закоулкам, даже если у них хорошая чувствительность. Имейте в виду, что в спецификации матриц камер обычно указывается минимальный уровень освещенности, когда можно зафиксировать хоть какое-то изображение. Но никто не обещает, что это изображение будет хотя бы приемлемого качества! Оно будет отвратительным в 100% случаев, на нем с трудом можно будет что-либо разобрать. Для достижения хотя бы удовлетворительного результата рекомендуется снимать как минимум при освещенности хотя бы в 10-20 раз большей, чем минимально допустимая для матрицы.
Производители придумали ряд технических решений, чтобы улучшить чувствительность CMOS матриц и снизить потери света в процессе фиксации изображения. Для этого в основном используется один принцип: вынести светочувствительный элемент как можно ближе к микролинзе матрицы, собирающей свет. Сначала компания Sony предложила свою технологию Exmor, сократившую путь прохождения света в матрице:
Затем прогрессивные производители дружно перешли на использование матриц с обратной засветкой, позволяющей не только сократить путь света сквозь матрицу, но и сделать полезную площадь светочувствительного слоя больше, разместив его над другими электронными элементами в ячейке:
Технология обратной засветке дает камере максимальную чувствительность. Отсюда вывод – «при прочих равных условиях» лучше приобрести камеру использующую матрицу с обратной засветкой, чем без таковой.
Для улучшения изображения в условиях слабого освещения для слабочувствительных дешевых матриц производители камер могут использовать различные ухищрения. Например, режим «медленного затвора», а говоря проще – режим большой выдержки. Однако «размазывание» контуров движущихся объектов уже на этапе фиксации изображения матрицей в таком режиме не позволяет говорить о мало-мальски качественной видеосъемке, поэтому такой подход совершенно неприемлем в охранном видеонаблюдении, где важны детали.
Определенным прорывом в качестве изображения стало появление технологии Starlight, впервые появившейся в камерах Bosch в 2012 году. Эта технология, благодаря комбинации огромной светочувствительности матрицы (порядка 0,0001 — 0,001 люкс) и очень эффективной технологии шумоподавления позволила получать очень качественное цветное изображение с видеокамер в условиях слабой освещенности и даже в ночное время.
Тогда как традиционный способ преодоления слабой освещенности – использование ИК подсветки – дает возможность получить четкое изображение лишь в монохромном режиме (оттенках серого), камеры с технологией Starlight позволяют получить цветную картинку, обладающую гораздо большей информативностью. В частности, при слабой освещенности система видеонаблюдения с технологией Starlight легко сможет различать цвета автомобилей, одежды и др. важные признаки.
Вот демонстрация технологии Starlight в действии:
При выборе камеры видеонаблюдения обязательно обращайте внимание на характеристики матрицы, а не только ее разрешение. Ведь от этого в значительной степени будет зависеть качество изображения, а следовательно и полезность камеры. В первую очередь следует обращать внимание на надежный бренд, типоразмер и разрешение матрицы, светочувствительность принципиальна лишь для камер лишенных ИК-подсветки.
Очень рекомендую брать камеру с матрицей, по которой можно найти вменяемый даташит с подробной информацией, а не покупать кота в мешке. Например, вы легко найдете спецификации на матрицы производства ON Semiconductor, Omnivision или Sony. А вот мало-мальски подробных характеристик матриц SOI не сыскать днем с фонарем. Возникает подозрение, что производителю есть что скрывать…
А общий итог такой: CMOS матрицы безоговорочно победили в устройствах видеонаблюдения и в ближайшем будущем не собираются сдаваться какой-либо конкурирующей технологии.
Как выбрать видеокамеру (2019)
Невероятно популярный гаджет 90-х – видеокамера – в последние годы почти полностью пропал с полок магазинов. И неудивительно – возможности камер смартфонов уже давно полностью удовлетворяют потребности большинства любителей. А когда недорогие цифровые фотоаппараты научились снимать качественное видео, многие вообще «приговорили» видеокамеру, предрекая ей скорое полное забвение. Однако этого не произошло – на видеокамеры есть хоть и небольшой, но устойчивый спрос, а именитые бренды не спешат покидать рынок, периодически радуя любителей видеосъемки новыми технологиями и моделями. Дело в том, что в некоторых областях видеокамеры имеют преимущества перед остальными гаджетами:
Видеокамера позволит снять прилично выглядящее видео по минимальной цене. Стабилизация изображения, большой оптический зум с плавной электронной регулировкой, автоэкспозиция и автофокусировка присутствуют даже на бюджетных моделях, поэтому сравнимые по цене «мыльницы» и «беззеркалки» по качеству видео заметно отстают.
Впрочем, со стедикамом и внешним микрофоном многие беззеркальные камеры снимут видео не хуже, да и оптику на «беззеркалку» можно поставить такую, каких на видеокамерах вовсе не бывает – но это уже совсем другой уровень цен и требований к оператору.
Видеокамера позволяет снимать продолжительные видео с рук.
Во-первых, не всякий фотоаппарат вообще позволяет снимать видео продолжительностью более получаса.
Во-вторых, не у всякого фотоаппарата аккумулятор «протянет» в режиме видеосъемки более того же получаса.
А в-третьих, поснимайте-ка фотоаппаратом долгое время с рук на ходу, не отвлекаясь от объекта съемок и не теряя кадр. Не то, чтобы это было совсем невозможно, но эргономика видеокамеры для этого все же подходит лучше.
Проще говоря, если вы чаще снимаете фото, но вам нужна и возможность съемки видео, то вам следует обратить внимание на цифровые фотоаппараты. А если вы чаще снимаете видео, то видеокамера вам подойдет лучше.
Характеристики видеокамер
Размер матрицы влияет на светочувствительность камеры – чем больше размер матрицы, тем больше света на неё попадает и тем лучшее изображение получится при слабом освещении. Малый размер матрицы и «темная» длиннофокусная оптика с зумом приводят к тому, что на плохое качество видео при снижении освещенности жалуется большинство владельцев видеокамер.
Если вам часто приходится снимать видео в сумерках или в помещении без дополнительного освещения, выбирайте среди камер с относительно большими матрицами – к сожалению, стоят они недешево.
Тип матрицы не оказывает определяющего влияния на качество видео, но некоторые отличия между разными типами все же есть:
CMOS и MOS матрицы состоят из нескольких слоев. Нижний слой – подложка, над ним – слой светочувствительных элементов и сверху – слой проводников-соединителей. Различие CMOS и MOS матриц – в устройстве светочувствительных элементов. У MOS-матриц они работают чуть быстрее (что бывает нелишним при съемке 4К видео с высоким fps), но при этом имеют большее энергопотребление.
У (С)MOS матриц проводники частично перекрывают светочувствительные элементы, уменьшая количество попадающего на них света и снижая светочувствительность. Устройство BSI-(C)MOS матриц отличается тем, что их подложка очень тонкая и выполнена из прозрачного материала. Это позволяет развернуть матрицу тыльной стороной к объективу. BSI-матрицы имеют большую светочувствительность, что является немалым плюсом, особенно с учетом общей сравнительно слабой светосилы видеокамер. Минус в том, что такая матрица заметно дороже обычной.
Выбирая разрешение, ориентируйтесь в первую очередь на то, для чего вы будете снимать видео: для просмотра его на обычных телевизорах разрешения Full HD более чем достаточно. Качество Ultra HD будет заметно только на больших телевизорах (от 55″ диагонали) с высоким разрешением.
Имейте в виду, что видео в формате Ultra HD будет занимать в 3-4 больше места, чем в формате Full HD. Также мощность компьютера для обработки видео в формате UHD должна быть в разы выше.
Общее число мегапикселей матрицы определяет максимальное разрешение. Для съемки Full HD достаточно 2-3 мегапикселей матрицы, для Ultra HD – 8-9. Большее число мегапикселей в камере, с одной стороны, позволяет эффективно использовать цифровой зум, с другой стороны, при большом количестве пикселей увеличивается количество «просветов» между ними, соответственно снижаются полезная площадь сенсора и его светочувствительность.
Форматы записи следует подбирать в соответствии с тем, как и на чем вы собираетесь использовать полученные видеофайлы.
Формат AVCHD специально разработан для видеокамер и обеспечивает высокую степень сжатия при сохранении качества изображения, что позволяет уменьшить объем видеофайлов. Однако некоторые телевизоры и бытовые плееры могут отказаться его воспроизводить.
Форматы AVI и MP4 удобны тем, что поддерживаются большинством плееров и программ обработки видео; обычно они предъявляют меньшие аппаратные требования к процессору.
Формат MOV разработан и поддерживается фирмой Apple, поддержка этого формата будет нелишней, если вы собираетесь обрабатывать видео на технике Apple.
Формат XAVC схож с форматом AVCHD, но позволяет сохранять не только FullHD, но и 4К видео.
Форматы сжатия (кодеки) отвечают за сжатие видеофайла. Обычно в видеокамерах используется MPEG4 или H.264.
H.264 более эффективен, но требует большей производительности процессора для обработки (или воспроизведения) видео. Именно кодек H.264, используемый в формате AVCHD, обуславливает высокое качество видео при малом объеме файла. Кроме AVCHD, H.264 используется в формате XAVC и может быть использован в форматах MOV и MP4.
Кодек MPEG4 предъявляет меньшие аппаратные требования, но обеспечивает худшее качество и больший объем файла. MPEG4 часто используется в кодеках MP4.
Zoom– возможность увеличения кадра – одна из наиболее востребованных функций видеокамеры. Различают оптический и цифровой зум.
Оптическое увеличение реализуется с помощью длиннофокусной оптики – на матрицу проецируется увеличенное изображение, полученное с помощью системы линз. Величина оптического зума зависит от максимального и минимального фокусных расстояний камеры.
Цифровое увеличение реализуется с помощью программного увеличения (растяжения) уже полученного с матрицы изображения. Нетрудно заметить, что в этом случае увеличение без потери реального разрешения возможно лишь при большом количестве мегапикселей матрицы, и то в небольших пределах.
Цифровой зум реализуется намного дешевле оптического, но качество его в разы хуже.
Фокусное расстояниеопределяет угол обзора камеры и возможность увеличения удаленных объектов. Чем больше фокусное расстояние, тем сильнее можно «приблизить» объект съемки, но тем уже будет поле зрения. Кроме фокусного расстояния, на поле зрения влияет также размер матрицы, поэтому, для «приведения к общему знаменателю» вводится понятие эквивалентного фокусного расстояния (ЭФР).
Так, ЭФР в 200 мм означает, что на данной камере угол зрения будет такой же, как на фотоаппарате с 35 мм сенсором и объективом с фокусным расстоянием в 200 мм.
Но следует понимать, что ЭФР относится только к углу зрения, на реальное увеличение изображения этот параметр влияния не оказывает – оно зависит только от фокусного расстояния.
Для примера рассмотрим две камеры с одинаковым ЭФР, но у первой фокусное расстояние в два раза больше, чем у второй. В этом случае картинка на обеих камерах будет одинаковой, но качество изображения на первой камере будет соответствовать оптическому зуму 2х, а на второй – цифровому 2х.
Стабилизация изображения очень важна для видеокамер, поскольку они часто используются для съемки «с рук» и, соответственно, все движения оператора ухудшают качество видео. Бюджетные видеокамеры оснащены электронной стабилизацией, программно «сдвигающей» изображение так, чтобы компенсировать смещение камеры.
Электронная стабилизация справляется только с небольшими отклонениями камеры, возникающими, например, при треморе рук. Наклон камеры электронная стабилизация компенсировать не может, как и сильные смещения, возникающие, например, при ходьбе. Кроме того, электронная стабилизация снижает количество эффективных мегапикселей, «уменьшая» размер кадра, и создает большую нагрузку на процессор камеры.
Оптическая стабилизация выполняется перемещением линз в объективе, компенсирующем смещение камеры. На разных камерах применяются разные способы оптической стабилизации, отличающиеся конструкцией, количеством осей стабилизации, скоростью и диапазоном смещений корректирующих элементов, поэтому качество стабилизации может отличаться на разных моделях. Но в целом оптическая стабилизация дает лучшие результаты, чем электронная.
Быстрая автоматическая фокусировка– одно из основных преимуществ видеокамер. Обычно камера фокусируется на объект, находящийся в центре кадра, у некоторых видеокамер есть функция фокусировки по лицу – в этом случае камера сфокусируется на лицо ближайшего человека.
Иногда возникает потребность сфокусироваться на объекте, находящемся с края кадра, или на объекте, который камера не может идентифицировать – например, дым, стекло, поверхность воды и т.д. В этом случае пригодится ручная фокусировка.
Баланс белого отвечает за правильную цветопередачу. При автоматическом балансе белого видеокамера «считает» белым цветом самый яркий участок кадра. В сумерках или при искусственном освещении подобная установка может привести к искажению цветов. Чтобы этого не происходило, используется либо подходящая предустановка, либо ручная установка баланса белого (обычно с помощью листа белой бумаги).
Экспозициязависит от яркости снимаемой сцены и отвечает за контрастность и деталировку кадра. В отличие от фотокамер, для видеокамер ручная экспозиция практически неприменима – общая яркость снимаемой сцены меняется при малейшем изменении ракурса съемки и подстраивать экспозицию вручную при каждом движении абсолютно нереально. Но иногда автоматическая экспозиция дает сбои – например, при ярком встречном свете, при контрастной подсветке мощным источником света и т.д. В этих случаях могут помочь соответствующие предустановки экспозиции.
Все видеокамеры могут делать фотографии, некоторые способны выполнять фотосъемку в режиме видеосъемки – эта функция может оказаться очень полезной для получения стоп-кадров, которые при этом получатся намного более четкими, чем отдельный кадр из снятого видео.
Формат фотокадра не ограничен стандартами видео, при фотосъемке эффективно используются все пиксели матрицы, поэтому максимальное разрешение фотографий часто превышает разрешение видео. Но это не значит, что видеокамера может заменить фотоаппарат – качество получающихся фотографий подойдет для технических целей, но на художественную ценность таких кадров рассчитывать не стоит. Малый размер матрицы и специфическая оптика приводят к тому, что по качеству фотографий большинство видеокамер находятся на уровне цифровых «мыльниц».
Видоискательсегодня есть не на всех видеокамерах – и это может затруднить съемку на ярком свету, когда на дисплее что-либо различить становится проблематично. В остальных случаях с помощью дисплея снимать удобнее, кроме того, он может расширить возможности камеры:
— поворотный экранзначительно облегчает съемку с различных ракурсов – например, от земли или на вытянутых руках сверху; развернув экран в сторону съемки, камеру удобно использовать при съемке селфи-видео для блогов.
— сенсорный экран дает возможность простого и быстрого увеличения выбранной области кадра, выбора точки фокусировки и настройки баланса белого касанием экрана.
Зум-микрофон позволяет записывать звуки, соответствующие объекту съемки. Это очень полезная опция, позволяющая значительно улучшить звуковую дорожку вашего видео. Зум-микрофон изменяет диаграмму направленности в зависимости от текущего угла обзора (зума), отсеивая шумы, не имеющие отношения к объекту съемок. Полностью убрать посторонние звуки, конечно, зум-микрофон не может, но выделить нужный звук, усилив его и ослабив окружающий звуковой фон, с его помощью вполне возможно.
Максимальное время работыопределяет общую продолжительность видео, которое можно снять на одной зарядке аккумулятора.
Если вам важна продолжительность непрерывной съемки, не забудьте обзавестись картами памяти соответствующего объема. 1 час видео в формате Full HD с частотой 60 fps занимает около 20 Гб. Если максимальное время работы камеры составляет, к примеру, 6 часов, то для полного его использования, потребуется карта памяти объемом 128 Гб.
Варианты выбора видеокамер
Если вы желаете снимать качественное видео с минимальными затратами, выбирайте среди бюджетных Full HD камер с максимумом автоматических настроек.
Для съемки 4К видео вам потребуется камера с поддержкой Ultra HD.
Чтобы снимать видео с большого расстояния, вам потребуется камера с большим фокусным расстоянием.
Видеокамера с большим оптическим зумом наиболее универсальна – при маленьком фокусном расстоянии она подходит для съемки общих планов, при большом фокусном расстоянии можно сконцентрировать внимание на отдельном объекте съемки.
Если вам случается проводить видеосъемку продолжительных мероприятий, выбирайте с среди видеокамер с большим максимальным временем работы.