Глава 2. Устройство видеокамеры

Рассматривая устройство видеокамеры, можно выделить основные ее составляющие: объектив, матрица, жидкокристаллический дисплей, интерфейс (разъемы и кнопки управления), аккумулятор (см. рис.1).

Рис. 1

ОБЪЕКТИВ – оптическое устройство, состоящее из набора подвижных линз и проецирующее изображение на матрицу

Важным показателем этого элемента видеокамеры является оптическое приближение (зум или трансфокатор).

Объектив с оптическим зумом (трансфокатором) может изменять свое фокусное расстояние (расстояние от оптического центра объектива[2] до матрицы.), что позволяет визуально «приближать» или «отдалять» объекты съемки. При помощи зума удобно изменять масштаб и компоновать кадр, стоя на одном месте и никуда не перемещаясь.

Величина, равная отношению максимального фокусного расстояния к минимальному, называется кратностью зума и показывает, во сколько раз можно оптически «приблизить» объект съемки. Чем больше кратность, тем выше возможность получения изображения без физического приближения к снимаемому объекту. В современных моделях видеокамер используется оптика с 50-70 кратным трансфокатором.

Стоит помнить, что съемка при большом увеличении (более 10-12 крат) без штатива приведет к тому, что картинка при просмотре будет постоянно «дрожать», и объектив не сможет сфокусироваться.

Наряду с оптическим зумом, применяется цифровой зум. Он может иметь очень высокие значения (2000-3000 крат). При цифровом увеличении та часть изображения, которую нужно увеличить, обрезается и растягивается на весь экран. Чем больше кратность, тем меньше элементов матрицы (пикселей) принимают участие в формировании изображения и тем хуже его детализация (изображение становится похожим на мозаику). Поэтому для увеличения изображения предпочтительнее использовать оптический зум, так как он позволяет получать увеличенные кадры с установленным разрешением без потери качества.

Светосила оптики – следующий важный показатель объектива видеокамеры. Её величина характеризует степень ослабления объективом светового потока. Чем меньше это число, тем больше света пропустят линзы. Идеальный вариант F=1, он означает, что объектив пропустит около 100% света без потерь, но так, конечно, бывает только в теории. Светосила изменяется в зависимости от фокусного расстояния, поэтому указываются два значения (для минимального фокусного расстояния и максимального). То есть при увеличении объекта (приближении) падает светосила объектива.

Также нужно обращать внимание на наличие стабилизатора изображения. Стабилизатор изображения – это устройство, компенсирующее колебания изображения, которые возникают из-за дрожания камеры в руках оператора. Существуют стабилизаторы двух типов: оптический и электронный (цифровой).

В оптическом стабилизаторе изображения для компенсации дрожания рук используется перемещение одного из элементов оптической системы (линзы) видеокамеры. Специальный датчик определяет сдвиг корпуса объектива, после чего происходит смещение линзы на нужное расстояние в сторону, которая противоположна движению самой камеры. Это компенсирует смещение видеокамеры, и изображение, проецируемое на матрицу, остается неподвижным.

Рис.2 При цифровой стабилизации снимается изображение, меньшее по размеру, чем размер матрицы, и при смещении видеокамеры это изображение имеет возможность смещаться на матрице в сторону, которая противоположна движению камеры (в пределах фактически снятого изображения), то есть изображение как бы «плавает» по матрице (см. рис 2).

Нужно отметить, что цифровой стабилизатор может помочь далеко не во всех случаях, поэтому для получения качественных снимков лучше ориентироваться на оптическую систему стабилизации.

МАТРИЦА – это светочувствительный элемент, который фиксирует свет, прошедший через объектив. Состоит она из множества отдельных светочувствительных элементов – пикселей. Каждый такой элемент формирует одну точку на изображении. Происходит это следующим образом – пиксель воспринимает свет и преобразует его в электрический заряд (чем ярче свет, тем сильней заряд). Количество пикселей на матрице называется разрешением матрицы и измеряется в мега пикселях (миллионах пикселях). Данная характеристика показывает насколько детальной (четкой) получится снятое изображение.

Однако далеко не все пиксели участвуют в формировании видеоизображения. Например, большинство видеокамер используют для записи видеопотока примерно 350000-400000 пикселей (0,35-0,4 Мп). Это соответствует стандартному разрешению – SD (ЭсДи) (разрешение телевизионной картинки, DVD-фильма) 720х480 (видеостандарт NTSC[3]) или 720x576 (видеостандарт PAL). При этом матрица таких видеокамер имеет разрешение 0,8 Мп, а в некоторых моделях выше, но на видеосъемке такое увеличение пикселей никак не скажется.

В последнее время получили распространение камеры стандарта HD (ЭйчДи) или HiDef (ХайДеф) - от англ. High Definition (Хай Дефинишн) – высокая четкость. Они снимают видео с более высоким разрешением – 1440х1080 (1,5 Мп) или 1920х1080 (2 Мп). Такое разрешение обеспечивает очень четкое изображение. Но, в свою очередь, такая камера требует отображающих устройств также с высоким разрешением. Если пользователь будет смотреть видео на небольшом телевизоре или телевизоре с разрешением ниже 1440х1080, то он не сможет оценить высокое качество видео. Разрешение матрицы таких видеокамер составляет как минимум 1,6 Мп, но зачастую превосходит этот показатель. БОльшее количество пикселей (более 0,35-0,4 Мп для камер SD и более 1,5-2 Мп для камер стандарта HD) для видеосъемки не нужно, но может потребоваться для съемки статичного изображения (для режима фото в видеокамерах).

Различают два типа матриц, используемых в видеокамерах – CCD (СиСиДи) и CMOS (СиМОС).

CCD или ПЗС (Прибор с Зарядовой Связью) матрицы довольно давно используются в цифровых видеокамерах. Они обладают высокой светочувствительностью и низким уровнем цифровых «шумов», что положительно отражается на качестве изображения, но при этом CCD-матрица дорога в производстве и не отличается низким энергопотреблением. Довольно долго настоящей альтернативы CCD-матрицам не было, пока на рынке не появились усовершенствованные CMOS-матрицы.

CMOS матрица – матрица, изготовленная из комплементарных (взаимозаменяемых) металло-оксидных полупроводников (КМОП). Технология производства CMOS-сенсоров не требует больших затрат. Это отражается на цене устройств – CMOS-матрицы с большим количеством мегапикселей дешевле, чем CCD-матрицы.

Однозначно сказать какая матрица лучше нельзя, однако с уверенностью можно говорить о том, что КМОП-сенсоры потребляют меньше электроэнергии, что весьма существенно, т. к. видеокамера чаще всего работает автономно от аккумулятора.

В некоторых видеокамерах используются 3 CCD матрицы. В таких камерах свет, пройдя объектив, попадает на призму, которая разделяет световой поток на три пучка, спектры которых соответствуют основным цветам[4]. Эти пучки света попадают каждый на свою матрицу. В итоге улучшается передача цветовых переходов, отсутствует цветной муар[5], меньше уровень цифровых «шумов».

Однако не стоит безоговорочно отдавать предпочтение модели с большим количеством матриц: качество итоговой картинки зависит не только от количества матриц, но и от ее физического размера (см. ниже), а также от качества оптики объектива. При прочих равных условиях камеры с тремя матрицами более предпочтительны и позволяют получить видео лучшего качества (точнее цветопередача), нежели камеры с одной матрицей.

Как уже упоминалось выше, на качество изображения существенное влияние оказывает физический размер матрицы. Это ее диаметр, измеренный в дюймах. Например, значение 1/2,7 означает, что диагональ матрицы составляет 1/2,7 дюйма (1 дюйм = 2,54 см). Чем больше размер матрицы, тем больше площадь одного пикселя, соответственно он более чувствителен, поскольку на него попадает больше света. Чем больше чувствительность матрицы[6], тем меньше будут шумы при съемке с недостаточной освещенностью.

ДИСПЛЕЙ видеокамеры выполнен на жидких кристаллах и, как правило, имеет возможность поворота. В сложенном состоянии дисплей прилегает к корпусу видеокамеры, в открытом – находится под прямым углом к камере. Кроме этого, дисплей имеет возможность поворота вокруг своей оси до 270 градусов. Все это позволяет оператору снимать практически из любого положения. С помощью дисплея пользователь имеет возможность контролировать процесс съемки и просматривать отснятый материал. Также, на дисплее отображаются все настройки и режимы съемки.

При выборе видеокамеры особое внимание стоит обратить на размер дисплея. Размер дисплея характеризуется его диагональю, которая измеряется в дюймах. Диагональ варьируется от 2 до 3.5 дюймов (или 5-8,9 см), оптимальным размером считается 3 дюйма (7,6 см). Чем больше размер дисплея, тем удобнее с ним работать. С другой стороны, большой размер экрана приводит к повышенному потреблению энергии, что снижает время автономной работы видеокамеры.

ИНТЕРФЕЙС видеокамеры представлен различными разъемами и кнопками управления. Для начала остановимся подробнее на разъемах.

Рис. 3

AV-выход (вход) – выполнен в виде jack-разъема размером 3,5 мм (mini-jack) или в виде специализированного разъема. Позволяет подключить видеокамеру к устройствам воспроизведения и записи звука и видео. Обычно используется для просмотра на телевизоре снятых с помощью камеры записей. Если этот разъем может работать и на вход, то у видеокамеры с таким разъемом появляется возможность записывать звук и видео с внешних источников. Например, его можно использовать для оцифровки ранее снятого материала, сохраненного на аналоговых носителях (VHS-кассетах).

Component – компонентный видеовыход также может быть выполнен в виде разъема 3,5 мм (mini-jack) или в виде специализированного разъема. Выполняет те же функции, что AV-разъем, за исключением передачи звука, то есть передает только видеосигнал. Его преимущество по сравнению с AV-выходом – раздельная передача сигналов по каждому каналу цветности, за счет чего достигается высокое качество изображения. Кроме этого, компонентный видевыход может передавать сигнал высокой четкости (HD) до разрешения 1080i (чересстрочная развертка[7]), поэтому чаще всего таким разъемом комплектуются HD-видеокамеры.

DV-выход – обеспечивает быструю передачу аудио-видеосигнала без потери качества. Он позволяет подключить видеокамеру к компьютеру или ноутбуку через интерфейс FireWire (IEEE 1394, iLink) для дальнейшего монтажа видеоматериала.

HDMI (ЭйчДиЭмАй) – как и компонентный видеовыход имеет возможность передавать сигнал HD, но уже с разрешением 1080p (прогрессивная развертка[8]). При этом видео- и аудиосигналы передаются по одному шнуру одновременно. На сегодняшний день этот разъем обеспечивает наивысшее качество изображения.

S-Video передает видеосигнал на источник воспроизведения (или записи) видеопотока. При этом отдельные составляющие видеосигнала (сигнал яркости и сигнал цветности) передаются не по одному проводу, а по разным. Благодаря этому, обеспечивается возможность передать изображение более высокого качества, чем через AV-выход.

USB – самый распространенный интерфейс для передачи данных. Используется в видеокамерах для передачи отснятого материала на компьютер. Также можно использовать его для просмотра результатов съемки, не перенося информацию. В этом случае при подключении видеокамера определиться как сменный носитель, после чего нужно будет запустить файл с помощью медиапроигрывателя (специальная программа для воспроизведения медиаконтента).

Слот для карт памяти – представляет собой плоский разъем в виде щели, в которую вставляется карта памяти. В flash-видеокамерах они зачастую используются как основной носитель информации, в других видеокамерах – как дополнительная память.

Кнопки управления – как правило, основные кнопки управления (кнопка начала/остановки записи, переключения между режимами, приближения/удаления) располагаются на корпусе таким образом, чтобы пользователь мог нажать на них большим или указательным пальцем правой руки. Таким образом, левая рука остается свободной. На многих моделях основные кнопки дублируются на корпусе дисплея. Такими кнопками тоже удобно пользоваться, даже не смотря на то, что нажимать их нужно левой рукой, так как при съемке (когда дисплей открыт) они оказываются перед глазами оператора и их не нужно искать.

АККУМУЛЯТОР обеспечивает автономную работу видеокамеры. Аккумулятор может быть Li-ion (литиево-ионные) или Li-pol (литиево-полимерные). Время автономной работы устройства будет зависеть от емкости аккумулятора, которая измеряется в миллиампер-часах (мAч или mAh – ЭмЭйЭйч). Однако для пользователя важнее не емкость аккумулятора, а конечный результат этого показателя – время работы устройства. Аккумуляторы, идущие в комплекте с видеокамерами, обычно позволяют снимать 1-1,5 часа, а при строгой экономии электроэнергии 2-3 часа.Поэтому если пользователь планирует использовать видеокамеру для длительной автономной съемки, то имеет смысл предложить ему заменить «родные» аккумуляторы на более мощные, способные увеличить время работы до 8 часов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: