IT формат электронный журнал
«    Апрель 2019    »
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 

Выбор видеокамеры 2

В предыдущей статье мы рассмотрели общее понятие о технических характеристиках цифровой видеокамеры. В этой статье речь пойдет о более подробном и глубоком анализе основной технической начинке, а именно о типах матриц, оптики, а также их преимущества и недостатки.

 

В настоящее время существует два основных типа модулей захвата изображения: CCD и CMOS. Т.е. тип матрицы, которой оборудована цифровая видеокамера (это относится и к цифровым фотокамерам, и к другим цифровым устройствам, в функциях которых присутствует захват изображения). Тип матрицы и ее размер обычно указаны в технических характеристиках устройства.

О размерах матрицы и ее влиянии на конечное качество видеоматериала речь шла в предыдущей статье, а сейчас приведем сравнительный анализ типов матриц. Таблица на следующей странице наглядно показывает отличия типов, их достоинства и недостатки на заре расцвета CMOS сенсора.

К таблице добавлю, что CMOS считается перспективной технологией. Технология кристалла - что значит нет необходимости в дополнительных схемах (аналого-цифровые преобразователи, процессор, память). Таким образом, получается цифровая камера в одном кристалле. С 2002 года Samsung Electronics и Mitsubishi Electric совместно занимаются совершенствованием такого устройства.

Из таблицы видно, что CCD обеспечивала лучшие показатели при съемке динамичных и мелких объектов, поэтому ее предлагалось использовать для построения систем, требующих высокого качества изображения: цифровых фото- и видеокамер, медицинского оборудования и т. д. CMOS же отводилась ниша устройств, для которых более важна конечная стоимость - недорогие фотоаппараты, бытовая, офисная техника и игрушки.

Но времена меняются, и современные CMOS уже может конкурировать с CCD по качественным показателям, и даже превосходит по некоторым параметрам (чувствительность, скорость, компактность, стоимость).

Многие компании занимаются совершенствованием CMOS технологии и небезуспешно. Так, например, компания OmniVision представила 5 МП сенсор для камерофонов Technologies. Это уже второе поколение чипов, предназначенное не только для сотовых телефонов, но и для гибридных камер и ЦФК.

5 МП сенсор использует фирменную архитектуру 2,2 мкм OmniPixel2 и КМОП матрицу OV5620. По данным компании, модель, среди других подобных устройств, обладает пикселями меньших размеров и лучшей производительностью при ярком и слабом освещении. Размер матрицы - 1/2,5 дюйма; OV5620 подходит под стандартные объективы с 3-х оптическим увеличением, что позволяет новинке на равных сражаться с mainstream-продукцией на ПЗС.

И все-таки пока на видеокамерах, которые пользуются спросом среди профессионалов (например Canon XH А, Canon XM2 и мн. др.), установлены CCD матрицы.

Вы спросите, так какая матрица все же лучше? Трудно ответить однозначно, но на этот вопрос я отвечу так: перспективные матрицы КМОП - большого размера. Матрицы КМОП малого размера бывают только дешёвые и некачественные. Они всегда уступают аналогам ПЗС. Т.е. при одинаковых размерах матрицы - ПЗС даст более качественную картинку.

Думаю, стоит обратить внимание и на развивающиеся технологии. Японские специалисты из компании Rohm и исследовательского центра института National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) ознакомили публику с прототипом датчика изображения типа CIGS (Cu-In-Ga-Se), который примерно в 100 раз чувствительнее, чем датчики типа CCD, CMOS и другие. В датчике изображений применена та же технология, что и в солнечных батареях CIGS.

По словам исследователей, новый датчик способен формировать изображения при освещенности 0,001 люкс, что существенно превосходит возможности датчиков, используемых в современной фото- и видеотехнике (на иллюстрации снимки, сделанные обычным сенсором находятся слева, сделанные новым сенсором — справа). Кроме того, диапазон чувствительности нового датчика включает ближнюю инфракрасную часть спектра, что расширяет круг приложений. В частности, его можно использовать в системах идентификации по рисунку радужной оболочки глаз и вен.

Участники проекта намерены работать в направлении коммерциализации разработки, для чего им необходимо повысить разрешение и сделать размеры пикселей более регулярными.

Конечное качество видео зависит от многих факторов, в частности и от технологии считывания сигнала с сенсора, последующей его обработке и записи на носитель. В описании технических характеристик Вы не найдете столь детального описания технологии, поэтому нет смысла углубляться и изучать всю физику процесса. Но, при выборе видеокамеры, можно проверить эффективность применяемой технологии. Как это сделать!? Например, Вы приходите в магазин, перед вами изобилие разных марок, видов и ценовых категорий видеокамер. Во-первых, руководствуясь полученными знаниями из этой и предыдущей статьи, заостряете свое внимание на нескольких, удовлетворяющих Ваши потребности, видеокамерах. Обычно в магазине дают попробовать в работе Ваш потенциальный выбор, прежде чем Вы заплатите деньги за покупку. Пользуясь этой возможностью, нужно поснимать этими камерами прямо в магазине, и попросить персонал сбросить отснятый материал на Ваш носитель (флэшка, DVD...), для последующей оценки дома на DVD-проигрывателе (или компьютере, если это формат HDV).

Как снимать пробный материал? Нужно в магазине найти наиболее освещенное место и поснимать, не двигая камерой несколько секунд (проверка качества при статичной картинке, в этих условиях обычно все камеры дают довольно качественную картинку). Затем с той же позиции снимать, медленно поворачиваясь вправо или влево. Теперь снять еще пару эпизодов с этой позиции, с поворотом, но каждый раз ускоряя движение при повороте. Эти действия помогут визуально оценить динамику камеры при хорошем освещении. Те же действия проделать и в мало освещенной части помещения - для визуального анализа картинки при недостаточном освещении.

 

Теперь, имея подопытный материал с нескольких камер, Вы можете наглядно сравнить качество полученных сцен. При анализе нужно обращать внимание на шум, резкость-размытость, стабильность удержания резкости в автоматическом режиме, четкость и насыщенность картинки в разных условиях освещенности. На вышеперечисленные параметры оказывает влияние не только матрица и технология, но и оптика (объектив). Особое внимание стоит уделить динамической съемке - насколько плавное получается изображение в движении и каково качество картинки при разной скорости движения. Этот качественный показатель камеры всецело зависит от технологии считывания-записи.

Продолжая разговор о качественных показателях камеры, стоит обратить внимание и на оптику, т.к. оптика является одним из основных элементов. Например, на видеокамерах JVC стоит собственная оптика, а фирма Sony выбрала для своих видеокамер стекла от Carl Zeiss. Оптика Leica Dicomar выбрана фирмой Panasonic для установки в свои видеокамеры, но иногда (на дешевых моделях) камеры Panasonic оснащены и собственной оптикой.

Наиболее важными характеристиками каждого объектива являются его фокусное расстояние, угол зрения и относительное отверстие (светосила). Попробую описать понятие и значение этих характеристик, не прибегая к высшим материям физических и математических процессов, а на простом, понятном языке.

Итак, по определению фокусное расстояние линзы — это расстояние от ее оптического центра до построенного ею изображения бесконечно удаленного предмета. Самый удобный для наглядного эксперимента бесконечно удаленный предмет — это Солнце. Для наглядности возьмем лист бумаги, и линзу. Расположим эту конструкцию так, чтобы линза оказалась между листом бумаги и Солнцем. На листе бумаги появится солнечный зайчик — изображение Солнца, построенное линзой. Теперь будем перемещать линзу относительно бумаги, добиваясь максимально резкого изображения нашего светила. При некотором расстоянии от листа до линзы изображение Солнца превратится в яркую четкую точку. Именно это расстояние от центра линзы до изображения солнца на листе бумаги и носит название фокусного расстояния линзы. Измеряется фокусное расстояние объективов обычно в миллиметрах или сантиметрах.

Теперь проведем второй эксперимент. Возьмем другую линзу примерно того же диаметра, но меньшей оптической силы и проделаем все то же самое, что и с первой. Для того чтобы изображение Солнца стало четким, эту линзу нужно будет отодвинуть гораздо дальше от листа бумаги. К тому же изображение Солнца будет крупнее и менее ярким. Этот эксперимент позволяет сделать сразу несколько важных выводов.

Вывод первый — чем больше фокусное расстояние линзы, тем более крупным и «приближенным» будет изображение объекта съемки. Размер изображения объекта, естественно, зависит не только от фокусного расстояния линзы, но и от взаимного расположения линзы, объекта съемки и его изображения.

Вывод второй — при одинаковом диаметре линза с меньшим фокусным расстоянием дает более яркое изображение. Отношение диаметра линзы к фокусному расстоянию называется относительным отверстием линзы и характеризует ее светосилу. Чем больше светосила линзы, тем больше лучей она собирает и, соответственно, тем ярче будет даваемое ею изображение.

Реальные объективы, конечно, гораздо сложнее по конструкции, чем обычная линза, но понятия фокусного расстояния и светосилы любого объектива имеют, в общем, тот же смысл, как и для линз в наших экспериментах (обычно наименование производителя и основные параметры всегда нанесены на лицевой стороне объектива).

Светосила - это максимальное количество света, которое может пропустить объектив на том или ином фокусном расстоянии без потерь качества. Чем меньше значение, тем больше света пропускает оптическая система и, соответственно, выше качество и класс объектива. Существуют также объективы с постоянной светосилой на всем диапазоне фокусных расстояний. Это дорогое, но качественное решение. Ниже приведен пример такого объектива.

Расшифровка маркировки объектива:

Например, на оптике написано: 10х / f=3.2~32mm, F1.8 037. Это расшифровывается так: объектив с 10-ти кратным зумом (увеличением) и переменным фокусным расстоянием, которое изменяется от 3.2 до 32 мм (32/3.2=10 - так можно вычислить кратность объектива). Светосила объектива постоянна - 1.8. Имеется резьба для фильтра - диаметр резьбы 37 мм.

Если светосила объектива не постоянна, то параметры выглядят примерно так: f=3.2~32mm, F 1.8—3.5 или 3.2-32/1.8-3.5, и это означает, что при фокусном расстоянии 3.2 светосила 1.8, а при фокусном расстоянии 32 светосила 3.5. Стоит отметить, что большой оптический зум объектива на недорогих моделях (более 12Х) свидетельствует о его низком качестве. На цифровое увеличение вообще не стоит обращать внимание и тем более им пользоваться, т.к. цифровой зум всегда влечет за собой очень сильную потерю качества картинки.

 

alexryg

alexryg@ukrpost.net

 
Обсудить на форуме
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • 0
 (голосов: 0)
Комментарии (0)  Распечатать
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.







1 января 1970 00:00 - XML error: Mismatched tag at line 15



Электронный журнал ITФормат 2006-2010 ©
Редакция          Реклама у нас
Dr. web