Выбираем DV видеокамеру

Вступление

Я уже рассказывал о проблеме выбора видеокамеры на наших страницах. Но тогда была затронута только проблему выбора между Digital8 и miniDV. И получен вывод, что не стоит выбирать камеру по размеру кассеты, лучше обратить внимание на характеристики самой камеры.

Выбор видеокамеры – дело ответственное. Рынок наполняется различными моделями, рекламные проспекты обещают всё мыслимое и не мыслимое в одном флаконе. На покупателя вываливается куча информации, море технических терминов, красочно расписываются уникальные возможности разных моделей. Неопытному человеку совсем не просто разобраться в таком объёме информации. И иногда оказывается, что глаза раскрываются слишком поздно, когда камера уже куплена, и изменить ничего нельзя. Что бы хоть как упорядочить информацию, и не позволить читателю обмануть себя красивыми словами и сладкими обещаниями, и предназначена эта статья.

Прежде всего надо уяснить, что важнейший показатель для видеокамеры – качество видеосъёмки НЕВОЗМОЖНО оценить только ознакомившись с ТТХ. По ним можно делать только предварительные выводы. Окончательный выбор придётся делать только посмотрев как снимают конкурсанты, выбранные в результате предварительного сравнения ТТХ. Причём, смотреть надо не на встроенной LCD матрице, на которой, обычно, показывается далеко не так, как камера снимает на самом деле, а на телевизоре.

Но даже известные ТТХ далеко не всегда можно трактовать с полной определённостью (А однозначно и всегда лучше чем В). Поэтому иногда в результате разъяснения того или иного термина вопросов возникнет больше, чем ответов.

Параметры ПЗС (CCD) матрицы.

Charge-coupled device (CCD) или прибор с зарядовой связью (ПЗС). Так называется микросхема, которая способна улавливать свет и преобразовывать его в электрические сигналы. Это "сердце" любой цифровой камеры, ведь именно CCD непосредственно принимает и обрабатывает изображение. Подробнее о том, что это такое, как оно развивалось и как всё работает, можно узнать в статье посвящённой анатомии цифровых фотоаппаратов. Видеокамера не фотоаппарат, но принципы положенные в основу CCD одинаковые во всех случаях.

Очевидно, что от CCD во многом (но не во всём!) зависит насколько хорошо снимает камера. Читатель ознакомившийся с этой статьёй знает, какими параметрами определяется качество CCD. К сожалению, узнать подробные характеристики CCD стоящей на той или иной камере возможно далеко не всегда (точнее, почти всегда невозможно). Обычно, всё что известно это количество пикселей на CCD и размер. Иногда гордо заявляется об некоторых использованных при изготовлении CCD технологиях. К сожалению, для большинства читателей (да и продавцов, которым, вроде как, по долгу службы положено это знать) эти термины остаются не более чем рекламными слоганами, что реально стоит за ними они не имеют ни малейшего представления. Так, например, многие из читателей наверное слышали, что Sony в новейших камерах использует CCD изготовленные с помощью технологий HAD и Advanced HAD. Но самый частый ответ, который можно услышать поинтересовавшись что это такое, в лучшем случае будет цитата с www.sony.ru:

При просмотре видеозаписей, сделанных в условиях низкой освещенности, кажется, что изображение дрожит. Это явление называется цветовым шумом. Технология Advanced HAD, которой оборудованы наши видеокамеры, подавляет до 50% цветовых шумов и делает изображение более четким и естественным.

Но правда, как это обычно и бывает, несколько шире, от того что можно увидеть в рекламе.

Как известно, если на CCD подавать напряжение но не подавать света (например снимать камерой в полной темноте), то в ней самопроизвольно возникают так называемые "темновые токи". А где ток, там и сигнал, который интерпретируется камерой как реальная видеоинформация. Именно поэтому в темноте и "шумят" цифровые камеры и фотоаппараты.

Пример цифрого шума на фрагменте снимка
Слева оригинал - справа параметр "яркость"
выставлен на максимум для подсветки артефактов

Главная причина темнового тока, дефекты в кремниевой пластине, из которой изготавливался CCD (примеси или повреждение кристаллической решётки) и перегрев CCD. Что бы полностью избавиться от всех этих проблем нам понадобится соответствующая технология. Очень желательно, при этом, разместить завод в космосе, ведь земное притяжение влияет на процесс роста кремниего кристалла далеко не лучшим образом. Сегодня такие условия недоступны для массового производства, поэтому проще бороться с темновыми токами как с неизбежным злом. Технология разработанная Sony для этого и называется HAD – Hole Accumulation Diode. Основа её, это добавленный ещё один диодный слой, который и притягивает "лишние" электроны, которые и составляют темновой ток. Но это касается только простой HAD технологии. Sony не остановилась на достигнутом, и в рекламных плакатах её камер появилось выражение Advanced HAD. В современной ССD для того что бы направить пучок фотонов именно на нужный фотодиод, используются микролинзы, расположенные над каждым диодом. Всё отличие HAD от Advanced HAD в том, что Sony удалось упаковать эти линзы плотнее, ближе друг к другу.

Преимущества этого решения очевидны, ведь чем ближе друг к другу расположены микролинзы, тем более чистую картинку можно получить.

Но означает ли это, что камеры Sony изготовленные с Advanced HAD CCD более совершенны, чем все конкуренты? Как ни странно, вовсе нет. Ведь Hole Accumulation Diode далеко не единственный метод борьбы с темновыми шумами. Что и как используется в каждой конкретной камере зачастую сказать невозможно, поэтому определить какая из камер одного поколения но разных производителей лучше справится с темновыми шумами основываясь только на общедоступных данных нельзя. То же касается и плотности расположения микролинз на CCD. Что можно утверждать с уверенностью, так это что в линейке камер Sony при прочих равных камера с HAD а особенно с Advanced HAD CCD будет снимать качественнее чем без оных. Но переносить это утверждение на другие фирмы будет не совсем верно, потому что точной информации что за CCD где стоят нет ни у кого. Единственный метод выяснить правду – это реальное сравнение камер в одинаковых условиях.

Примечание: последняя разработка Sony в области CCD, это CCD с дополнительным слоем микролинз. В идеале свет на фотодиод должен падать строго перпендикулярно, при чём все фотоны должны идти строго параллельно. Однако, на CCD свет падает под самыми разными углами. Один слой микролинз не всегда может выровнять пучок так, как требуется. Вот в этом (выравнивании пучков света) и должен помогать второй слой микролинз. Кроме этого, в этих CCD используются усовершенствованные материалы, что позволило существенно повысить светочувствительность подобных матриц. Такие CCD называются EXView HAD, но в видеокамеры любительского уровня они пока что не ставятся. Их основное применение, на сегодня, это чёрно-белые камеры невысокого разрешения, которые должны работать в условиях недостаточного освещения. Например, охранные.

Кроме этого, большинство производителей указывают размер CCD матрицы по диагонали. Указывается он, обычно, в части от дюйма, например 1/2, 1/4, 1/38 и так далее. На первый взгляд кажется, что чем больше матрица тем лучше. Ведь если распределить равное количество света по разной площади, то большей площадью уловить проще, при прочих равных. Вроде бы этот простой вывод подтверждается и тем, что на профессиональных камерах стоят CCD матрицы огромного (по сравнению с любительскими) размера.

Зернистость бордовой поверхности это не цифровой шум!
Это структура ткани стенда :-)

Тем не менее, это не совсем верно. С 1969 года, когда работавшие в лабораториях Bell Вильям Бойл и Джордж Смит создали первый ССD, электроника прошла огромный путь. В современных видеокамерах можно встретить CCD разных поколений, и размер не определяет совсем ничего. CCD изготовленная по более совершенной технологии при меньших размерах может быть гораздо качественнее (по любому параметру) чем более внушительный по размеру, но менее совершенный собрат. А что именно стоит в каждой конкретной модели камеры, как уже говорилось, не знает никто, кроме производителя.

Три матрицы последнего поколения. Размер совпадает с пленочным кадром
Фото с выставки Фотокина2002 (Кёлн)

Кроме этого не стоит забывать, что матрица обрабатывает только то, что проецирует объектив. Поэтому рассматривать их надо вместе. Так, например, установка большой CCD при малом диаметре объектива бессмысленна. Если растянуть изображение пропускаемое через маленький объектив на всю большую матрицу, то это чревато серьёзными оптическими искажениями.
В свете всего вышесказанного, как ни печально, но размер CCD не говорит ни о чём, и не может выступать как определяющий фактор при выборе видеокамеры. Но он пригодится при оценке объектива.

Объектив

В сочетании с CCD, объектив определяет качество съёмки. Но, в отличии от электроники, в оптике прогресс шагает не такими широкими шагами и бардака здесь меньше. Параметры которыми определяются потребительские свойства объективов давным-давно определенны, и прекрасно знакомы каждому, кто занимался фотографией. Поэтому для них не являются загадкой цифры, которые можно встретить на объективах видеокамер. Остальные же нуждаются в небольших пояснениях.

Обычно, на объективе (или в ТТХ камеры) можно найти два значения. Это:

f – всегда две цифры, от какой то до какой то. Например f=3,6~36 mm.

и

F – обычно одна цифра например F=1.8. Но бывает и две, например F=1.8-3.0

Начнём с маленькой f, как более простой, и нужной для объяснения второго значения. Под этой буквой кроется фокусное расстояние. Фокусное расстояние – это расстояние от плоскости на которую фокусируется изображение (в нашем случае это CCD, в фотоаппаратах и кинокамерах плёнка) до тонкой линзы объектива. Что бы исключить влияние фокусировки, объект который проецируется на CCD должен быть бесконечно удалённым. Иными словами, фокусное расстояние это расстояние между тонкой линзой и изображением бесконечно удалённого объекта. Две цифры – указывают на то что объектив имеет переменное фокусное расстояние. Измеряется оно обычно в миллиметрах. При смене фокусного расстояния меняется угол обзора. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора. И наоборот, чем оно меньше, тем угол обзора больше. Кроме этого, на изменении фокусного расстояния основан оптический zoom объектива, чем фокусное расстояние меньше тем больше zoom. Кстати, zoom можно легко высчитать, поделив большее значение фокусного расстояния на меньшее. Так, например, объектив с фокусным расстоянием f=3.6~36 mm имеет zoom 10x, а с фокусным расстоянием f= 4.1~73.8 mm уже 18x. Значения фокусного расстояния напрямую зависят от размера CCD (ведь именно это определяет, какого размера должно быть спроецированное и сфокусированное изображение).

В фототехнике фокусные расстояния объективов часто пересчитывают под какое-либо из стандартных значений (например под 35 миллиметров), но в видеокамерах подобная практика не прижилась. Если вас это сильно интересует, обратитесь к специализированной литературе. От себя же могу сказать, не стоит гонятся за слишком уж большим диапазоном фокусных расстояний. Чудес не бывает, и попытка получить огромный zoom при маленьком размере объектива, не приведёт ни к чему хорошему.

Второе значение, которое обычно указывается для объективов, это относительное отверстие. Считается оно по простой формуле, если диаметр отверстия через которое проходит свет поделить на фокусное расстояние, то мы получим значение равное единице поделенной на относительное отверстие:

D/f=1/F

Правильная маркировка относительного отверстия выглядит как, например 1:1.8 или 1:3.0. Но часто пишут проще, F=1.8 или F=3.0. Как видно, относительное отверстие может меняться как с изменение фокусного расстояния, так и с изменением диаметра линзы. Диаметр самой линзы, конечно же, никто не меняет, для этого служит диафрагма. Диафрагма, обычно, представляет из себя несколько металлических пластин, которые двигаясь по спирали могут менять диаметр отверстия посередине. Она хорошо видна на объективах старых фотоаппаратов, но не стоит и пытаться разглядеть её в новых видеокамерах. На новых камерах диафрагма (если она вообще есть) запрятана глубоко внутрь, и снаружи её не видно. Регулируется она автоматически, в зависимости от освещения и пользователь повлиять на неё может только настройкой экспозиции.

Примечание: иногда на цифровых камерах используют объективы вообще без диафрагмы. Её роль исполняет электронный затвор. Чем меньше выдержка тем меньше считается диафрагма. И наоборот. Это решение подходит для камер которым приходиться снимать в условиях всегда одинакового освещения, поэтому среди бытовых камер такое редкость (если вообще встречается).

Чем меньше значение относительного отверстия (F), тем лучше объектив пропускает свет, а значит тем лучших результатов от него можно ждать в условиях малой освещённости. Высокое же значение F свидетельствует о большой глубине резкости. При этом стоит учитывать, что самый лучший объектив может быть безнадёжно испорчен плохой CCD. Впрочем, такие сочетания среди серийных камер не встречаются.

Относительное отверстие и фокусные расстояния хоть и важные, но далеко не единственные параметры, которые определяют качество объектива. При малом диаметре линз, свойственным любительским видеокамерами, и достаточно большом диапазоне фокусных расстояний практически невозможно избежать различных оптических искажений (абераций).

Вообще, всевозможных видов искажений много, и вряд ли хоть один объектив может похвастаться тем, что полностью их лишён. Искажения можно поделить на два вида, геометрические и хроматические.

Геометрические искажения – это отличия изображения прошедшего через объектив с его сложной системой линз от того, что есть на самом деле, и возникают из за того, что манипуляции с изображением которые происходят в линзах и призмах, из которых состоят объективы нельзя провести с абсолютной точностью. Любая насадка на камеру, например широкоугольная, с расширением возможностей объектива добавляет таких искажений.

Хроматические искажения. Эти искажения возникают, если волны разной длины (а значит и цвета) через объектив проходят по разному. Выглядит это как ореол другого цвета (чаще всего фиолетового) вокруг ярких объектов.

Кроме конструкции объектива, значение имеют и линзы, на основе которых объектив собран. К счастью, видеокамеры, даже самые дешёвые избежали участи дешёвых фотоаппаратов, и пластмассовых линз на них вы не встретите. Только стекло. Но и стекло стеклу рознь. К сожалению оценить качество линз "на глаз" невозможно, а судить по косвенным данным (например по производителю) не всегда верно. Хорошим подтверждением этого факта являются камеры Sony. На самые младшие и на самые старшие модели видеокамер этой фирмы ставятся объективы производства самой Sony. А на средние – Carl Zeiss. Таким образом, линзы этой прославленной фирны не удостоились чести красоваться на самых дорогих и качественных камерах от Sony. Зато этой чести удостоились линзы, бренд которых используется и в самых дешёвых камерах.

Приблизительно прикинуть качество линз можно поснимав панорамы против Солнца (на ни в коем случае ни само Солнце! Если не использовать специальных светофильтров, это может привести к повреждению CCD матрицы). На хорошей оптике должно быть меньше бликов (в идеале их не будет вообще).

Размер и вес камеры

Размер и вес современных DV камер колеблется от чуть больше пачки сигарет и веса в несколько сотен грамм, до весьма солидных агрегатов весом около килограмма (а то и выше). И здесь нельзя однозначно сказать, что чем меньше, тем лучше. Во первых, при малом размере оптики сложно сделать объектив хорошего качества. Во вторых, согласно первому закону Ньютона, более тяжёлый предмет легче удержать спокойным (не дёргая). С другой стороны, мне известны случаи, когда у человека после целого дня съёмок тяжёлой камерой потом рука болела, словно он целый день мешки таскал. В общем, решить с какой камерой удобнее всего, можно только покрутив различные экземпляры в руках. Если интересует лично моё мнение – то я считаю оптимальным весом для камеры 600-700 грамм, и размер порядка 90х100х200. Такая камера не будет слишком лёгкой, поэтому не составит большого труда стабилизировать её при съёмке с рук. Она не слишком тяжела, и даже после целого дня съёмки человек среднего телосложения не должен испытать никаких неудобств. Камера не слишком маленькая, поэтому в случае необходимости её можно взять двумя руками. Но, ещё раз повторяю, вы можете иметь отличное от моего мнение, поэтому не доверяйте мне слепо, а покрутите камеру в руках.

ZOOM

Увеличение. Делится на оптический и цифровой. При покупке следует рассматривать только оптический zoom. Возможности оптического зума определяются объективом. На бытовых видеокамерах его значение колеблется от 10х до 25х. На первый взгляд кажется, что чем больше тем лучше. Но, оптический зум высокой кратности (хотя бы 20х) при столь малом размере объектива, какой обычно используется в цифровых камерах, означает слишком маленькое фокусное расстояние при максимальных значениях. А иногда, ещё и слишком большое при минимальном. В результате, высокое значение зума в miniDV камерах практически всегда свидетельствует о низком качестве объектива. Тот кому есть чем похвастаться по качеству оптики, обычно ограничивается 10х. К Digital8 камерам, которые обычно больше размером, и где есть возможность устанавливать объективы побольше, это относится в меньшей степени. Хотя тоже относится, на младших моделях Digital8 при ярком освещении и высоком зуме по краям картинки иногда появляются тёмные тени, из за того что объектив просто не может равномерно распределить проецируемой изображение по матрице (про геометрические искажения я уже и не говорю).

Цифровой зум часто достигает диких значений, в сотни единиц кратности. Но толку с него немного. Цифровой зум работает точно по тому же принципу, что и увеличение картинки в Photoshop или любом другом графическом редакторе. Лишних деталей на картинке при том не появляется, поэтому чем больше цифровой зум, тем хуже качество. CCD матрица, как уже говорилось выше, не монолитное образование, поэтому кроме всего прочего активно лезет "зерно". Кроме этого, даже это, убогое качество при съёмке с рук увидеть нельзя. Удержать камеру при зуме выше сотни – это терминатором надо быть.

Стабилизатор изображения

Так называется технология, которая служит для компенсации случайных рывков камеры, практически неизбежных при съёмке с рук. Стабилизаторы бывают оптические и электронные.
Электронные стабилизаторы могут называться EIS (Electronic Image Stabilization) или DIS (Digital Image Stabilization). Электронная стабилизация основана на избыточности CCD матрицы, то есть на том факте, что в камерах использующих EIS/DIS размер матрицы несколько больше, чем реально используемый для съёмки. Есть две метода добиться такой избыточности. Первый - это из обычно получаемого кадра вырезать кусок посередине, и записывать его на плёнку полным кадром, немного увеличив цифровым способом. Ободок по краям, выбрасываемый из кадра и служит для работы стабилизатора.

Второй метод – матрица изначально делается избыточной, и кадр не режется. Что, конечно же, предпочтительнее.

Принцип работы электронной стабилизации прост – камера отслеживает движение кадра по избыточной матрице, и пока кадр остаётся на матрице, он выводиться неподвижным, вне зависимости от того, где именно он расположен физически. Это позволяет компенсировать мелкие дрожания камеры, когда кадр на выходит за пределы избыточной камеры.

Однако, наряду с несомненными преимуществами, электронная стабилизация имеет свои недостатки. Так, например, при съёмке медленных панорам, EIS/DIS не позволит получить плавное движение. Стабилизатор будет удерживать картинку сколько сможет, после чего изображение резко прыгнет. Потом всё повторится сначала. Кроме этого, если в кадре нет контрастных объектов, EIS/DIS будет сложно ориентироваться, что именно надо удерживать. В результате всё может окончиться маленьким землетрясением в кадре.

Оптический стабилизатор

Впервые оптический стабилизатор был представлен ещё в 1962 году, и назывался SteadyShot. Впоследствии Sony использовала (и до сих пор использует) это название для своего электронного стабилизатора. Не стоит путать, ничего общего электронный стабилизатор у Sony со своим предшественником не имеет.

Оригинальный SteadyShot представлял из себя призму, контролируемую несколькими сервомоторчиками. При изменении положения камеры, призма двигалась в противоположную сторону, и изображение на CCD оставалось неподвижным. Первые оптические стабилизаторы были весьма сложными в производстве и калибровке устройствами, поэтому никто и не помышлял о том, что бы ставить их в любительскую технику. Только в начале 90 годов Canon и Sony доработали технологию, и существенно снизили как цену так и размеры с энергопотреблением оптических стабилизаторов. Что, наконец то, сделало возможным их использование в любительских камерах. Оптический стабилизатор обладает несколькими несомненными преимуществами перед электронным. Во первых, это лучшее качество картинки получаемое на CCD матрице. Ведь изображение не бегает по всей матрице, оно стоит на одном месте.

Новейший Cannon MVX2i с оптическим стабилизатором

Использование оптического стабилизатора гарантирует, что съёмка всегда будет производиться с максимально доступным для CCD качеством. Кроме этого, оптический стабилизатор не зависит от изображения (в отличии от электронного), он одинаково работает в любых условиях. Однако, и оптический стабилизатор не лишён недостатков, при съёмке плавных панорам вы не гарантированны от резких рывки. Наилучшим "стабилизатором" является штатив.