Классификация и параметры цифровых видеокамер

altМожет быть, вам покажется странным вопрос, вынесенный в заголовок, но он отнюдь не случаен. Сейчас все смешалось в устоявшихся представлениях о том, что такое хорошо и что такое плохо применительно к видеокамерам.

А что, собственно, это такое – цифровая видеокамера?
Первые цифровые видеокамеры практически ничем не отличались от аналоговых – просто видео сжималось в DV-формат и записывалось на ленту уже в цифровом виде, вся камерная часть использовалась обычная – такая же, как в старых видеокамерах.

Это позволило убить сразу стаю зайцев, поскольку запись в цифре на ленту исключала шумы ленты, аппаратное сжатие в цифровой формат позволило избавиться от сложных и дорогих плат захвата и оцифровки видео. А сам по себе формат DV был рассчитан на низкую квалификацию пользователя и не требовал от него каких-либо особых знаний о самом формате, скорости потока и т. п.

Со временем цифровые видеокамеры обросли различными вариантами форматов носителей, сжатия видео, разрешений кадра, и сейчас они существенно отличаются от старых аналоговых камер. Пожалуй, только оптика не претерпела особых изменений.
ФОРМАТЫ ВИДЕОКАМЕР
Эпоха цифровых видеокамер для любителей началась с двух форматов – miniDV и Digital 8. Сейчас форматов стало значительно больше, и мы подробно остановимся на каждом из них.

MiniDV
Самый массовый и популярный формат цифровых видеокамер получил свое название от «родителей» – профессиональных камер DV-формата. Эти DV-камеры использовали DV-кассету (ее размер 125х78х14,6 мм), поэтому уменьшенный вариант такой кассеты и дал название наиболее успешному формату любительских видеокамер – miniDV. По размеру miniDV-кассета чуть больше спичечного коробка (65х47х12 мм). Формат miniDV-кассеты оказался на редкость удачным, поэтому такие кассеты используются сейчас и в ряде камер HDV-формата, о которых речь пойдет ниже. Кассета miniDV допускает запись потока видео со скоростью до 25 Мбит/с и в пересчете на понятные цифры может хранить час видео, или 12 Гб.

MiniDV-камеры наиболее удобны и с точки зрения последующего монтажа видео на компьютере. DV-формат, в котором сохраняется видео, не требует мощного компьютера как для любительского редактирования, так и для просмотра видео. Поскольку в DV-формате используется покадровое сжатие, то и редактирование видео возможно в нем с точностью до кадра без каких-либо проблем. Модели видеокамер miniDV-формата начинаются с самых простых за $350 и заканчиваются полупрофессиональными за $3000. Камеры miniDV в ближайшие несколько лет будут наиболее предпочтительными для приобретения, а в качестве первой в жизни видеокамеры просто настоятельно рекомендуются.

DVD-камеры
Это относительно новый формат. Идея DVD-камер довольно проста: снимаемое видео сразу записывается на miniDVD-диск (8 см в диаметре), и отснятое видео можно затем посмотреть на DVD-плейере или компьютере. Идея хороша, конечно, но не во всем. Во-первых, miniDVD-болванки позволяют записать на одной стороне не более 20 минут в приличном качестве. С поддержкой записи на двухслойные miniDVD это время увеличится до 35 минут, но все равно будет почти в два раза меньше, чем на miniDV-кассету. Во-вторых, такие болванки не то что на каждом углу, не в каждом городе можно купить.

В-третьих, цена miniDVD-дисков существенно выше массовых «больших» DVD-болванок. В-четвертых, операция «отснял и тут же посмотрел» на самом деле не такая быстрая, как в известном рекламном ролике. В реальной жизни юноша, запрыгивающий в чужую квартиру, скорее всего, как минимум получил бы по морде, но даже без этого он не успел бы так быстро посмотреть результат съемки. Для просмотра на бытовом DVD-плейере диск в камере должен быть обязательно финализирован, а это мгновенно не происходит. Кстати говоря, операция финализации диска в DVD-камерах – это их слабое место, так как часто во время этого процесса случаются сбои, и информацию с диска можно спасти, только обладая навыками работы с DVD на компьютере.

Так как DVD-камеры в момент своего появления были дороже аналогичных по качеству съемки miniDV-камер, то было выгоднее и удобнее снимать последними, сбрасывая затем результат на обычные недорогие DVD-болванки с помощью бытового DVD-рекордера. Для создания DVD-Video-диска на бытовом рекордере не требуется никаких знаний по авторингу DVD на компьютере. К тому же этот вариант оставляет хотя бы возможность относительно легкого редактирования фильма, поскольку редактирование видео после DVD-камеры сопряжено с множеством проблем.

Но за последний год благодаря огромному удешевлению всего, что связано с DVD, такие камеры появились и в бюджетной ценовой категории. Поэтому для работы в стиле «снял и забыл» при небольшом бюджете на все DVD-камера вполне подходит. DVD-видеокамеры предназначены для нетребовательных пользователей, которые не хотят даже думать на тему последующей обработки отснятого видео. Любителям с солидным бюджетом стоит подумать о наборе miniDV-камера + DVD-рекордер, поскольку дорогих моделей и тем более моделей, снимающих видео высокого разрешения (HDV), среди DVD-камер нет.

HDV
Камеры HDV (High Definition Video – видео высокого разрешения) для любителей реально появились на рынке только в 2005 году. Это совсем новый, но самый перспективный формат видеокамер. Носитель в любительских HDV-камерах пока остался прежним – miniDV-кассета – но записать на нее в таких камерах можно не только обычное видео с разрешением для PAL 720×576 (такой формат видео сегодня называют SD, Standard Definition – стандартное разрешение), но и с разрешением 1440х1080. Изображение с физическим разрешением 1440х1080 при выводе на телевизор или монитор компьютера как бы «растягивается» до 1920х1080.

HDV-камеры умеют снимать как в SD, так и в HDV, а также умеют отснятое в формате HDV видео преобразовывать в SD. Конвертация HDV в SD называется даунконверсией (down conversion, то есть преобразование с понижением разрешения). Пока активному использованию любительских HDV-камер препятствует отсутствие недорогих устройств отображения HDV-видео; кроме того, нет возможности записи HD DVD и т. д. К тому же запись видео в HDV делается исключительно в формате MPEG-2, для редактирования которого требуется довольно мощный компьютер, да и просто просмотр HDV-видео на слабом компьютере удовольствия не доставит. Но нет сомнений, что года через два-три ситуация изменится и HDV-камеры станут обычным явлением, таким же как miniDV-камеры.

Пока на рынке модели HDV-камер можно пересчитать по пальцам. Самая популярная, так как относительно недорогая – Sony HDR-HC1E. Имеет 1 CCD CMOS типа на 1/3 с соотношением сторон 16:9, поддерживает режим 1080i и обычный DV. Стоимость – от $1550. Далее Sony HDR-FX1E – одна из первых качественных HDV-видеокамер для продвинутых и небедных любителей. Имеет 3 CCD по 1/3 дюйма с соотношением сторон 16:9, поддерживает режим 1080i и обычный DV. Вес около 1,7 кг, стоимость – от $3000.

Дать какие-либо рекомендации по HDV сейчас крайне сложно. То, что предлагается нам как видео высокого разрешения – как по эфиру, так и для собственных съемок, – заслуживает отдельной статьи. Пока можно руководствоваться только своими желаниями – если очень хочется увидеть в результате съемки чуть больше, то покупайте HDV-камеру. По крайней мере, вы сможете сказать своим детям, которых снимете: «Я сделал все, что мог. Кто может, пусть сделает лучше».

Что такое формат High Definition Video (HDV)
HDV-формат был придуман исключительно для любительских целей. Если DV-формат довольно широко использовался профессионалами, особенно тележурналистами, то HDV-формат вряд ли будет столь же популярен среди специалистов. HDV не стоит путать с общим именем форматов видео высокого разрешения High Definition (HD). Параметры HDV-формата сведены в таблицу.

Параметры HDV-формата
Носитель MiniDV-кассета
Видео
Частота кадров и чересстрочность 720/60p, 720/30p, 720/50p, 720/25p 1080/60i, 1080/50i
Разрешение в пикселях 1280х720 1440х1080
Соотношение сторон 16:9
Метод сжатия MPEG2 Video (профиль & уровень: MP@H-14)
Формат сэмплирования 4: 2: 0
Квантование 8 бит по яркости и цвету
Скорость потока Около 19 Мбит/с Около 25 Мбит/с
Звук
Метод сжатия MPEG1 Audio Layer II
Частота дискретизации 48 кГц
Квантование 16 бит
Скорость потока 384 кбит/с
Режим Stereo (2 канала)
Обработка
Формат данных MPEG2
Тип потока Transport Stream Packetized Elementary Stream
Интерфейс передачи видео IEEE-1394 (MPEG2-TS)

У HDV-формата есть несколько существенных и неискоренимых недостатков. Самый основной – MPEG-кодирование снимаемого видео. Причем плохо даже не кодирование само по себе, а довольно низкая скорость потока. В HDV скорость потока равна 25 Мбит/с. Кажется, неплохо? Да, но только на первый взгляд. Реально в HDV информации стало почти в 4 раза больше, а скорость потока выросла всего в 2,6 раза по сравнению с обычным DVD-потоком. К другим недостаткам можно отнести чересстрочную развертку, по определению плохо показываемую на современных LCD-телевизорах/мониторах, плазмах, проекторах и т. д.

Плюс реальное разрешение 1440х1080 – 1920х1080 из него получается «растягиванием» картинки. Надеяться можно только на то, что со временем на рынке появятся «убийцы» HDV, которые будут снимать видео реально высокого (1920х1080) разрешения без MPEG-компрессии. Первая ласточка уже есть – это видеокамера Panasonic AG-HVX200, снимающая в формате DVCPRO HD. Этот формат имеет только внутрикадровую компрессию, что избавляет нас от артефактов и проблем MPEG-кодирования и позволяет, в частности, делать точный покадровый монтаж. Камера стоит недешево – от $6000 – но это первая модель на рынке. Panasonic, кстати, вообще отказался поддерживать HDV-формат.
/Конец врезки

КАМЕРЫ НА ЖЕСТКИХ ДИСКАХ И КАРТАХ ПАМЯТИ

Еще год-два назад сама мысль об использовании жестких дисков и/или флэш-карт казалась бредом просто из-за стоимости и того, и другого. Флэш-карта как носитель отснятого видео появилась впервые в профессиональных камерах Panasonic. Стоимость карт максимальной емкости только незначительно уступала стоимости недорогой новой иномарки. Тем не менее с легкой руки Panasonic дело пошло. Весьма интересная и недавно вышедшая профессиональная видеокамера Panasonic AG-HVX200 умеет записывать видео высокого разрешения (заметьте, с покадровым сжатием, в формат DVCPRO HD) только на флэш-память. На miniDV-кассету эта камера может записывать видео только в DV-формате.

Panasonic – фактически первая компания, выпустившая флэш-камеру на рынок. Конечно, флэш-камеры выпускались и раньше другими не столь известными фирмами, но это были, скорее, игрушки, чем нормальные камеры. Panasonic SDR-S100 стала первой приличной по качеству съемки любительской видеокамерой, которую можно назвать абсолютно бесшумной – шуметь нечему, механики нет. Но пока у флэш-камер есть весьма существенный недостаток – стоимость носителя. В камере Panasonic SDR-S100 флэш-карты SD емкостью в два гигабайта хватает на 25 минут съемки. На съемки продолжительностью пару часов (отпуск, например) придется запастись четырьмя SD-картами по 2 Гб, заплатив за это больше 400 долларов. Такая стоимость карт вполне сравнима со стоимостью всего отпуска, по крайней мере, для одного человека.

Камеры на жестких дисках появились в прошлом году. Как обычно, первые образцы были не очень удачными. Но в 2006 году камеру в этом формате выпустила Sony – DCR-SR100E. На ее встроенный 30-гигабайтный диск можно записать 7 часов видео в наилучшем качестве и 21 час – в качестве, которое можно назвать «как получится». Безусловно, даже семи часов непрерывной съемки хватит для любых задач. Но увеличить это время вы не сможете – диск заменить нельзя.

Как флэш-камеры, так и камеры с жестким диском пишут видео в формате MPEG-2 со скоростью потока (bitrate) аналогичной DVD. Производители камер обычно прилагают к видеокамерам программу, позволяющую в «один щелчок» мыши сделать DVD-Video-диск, но такие программы существуют для любых форматов видео. Для монтажа MPEG-2 менее удобен, чем DV-формат, поэтому эти камеры не самый лучший выбор для тех, кто хочет активно творить в монтажной программе.

ПАРАМЕТРЫ ЦИФРОВЫХ ВИДЕОКАМЕР
Теперь расскажем о некоторых параметрах цифровых видеокамер, которые еще можно использовать в качестве критериев выбора.

Количество ПЗС

Пожалуй, это тот параметр, при одном взгляде на который еще два-три года назад сразу становился понятным класс видеокамеры. Сейчас сам по себе факт наличия трех ПЗС в любительской видеокамере почти ни о чем не говорит. У камер с тремя матрицами с помощью специальной призмы изображение разделяется на три основных цвета, и каждый цвет передается на свою ПЗС-матрицу. Понятно, что в камерах с тремя ПЗС в большинстве случаев используется оптический стабилизатор. Только в последние годы Panasonic стала выпускать 3-ПЗС-камеры с электронным стабилизатором, затем этот «почин» подхватила и Sony.

Для экономии на производстве видеокамер и снижения их себестоимости, производители стали уменьшать размер матриц с одновременным увеличением количества пикселей на них. Результат не заставил себя ждать – некоторые новые 3-ПЗС-камеры стали стоить около $700, но и снимать они стали явно не на большие деньги. Поэтому само по себе количество ПЗС сейчас мало о чем говорит – только наличие в камере трех ПЗС и оптического стабилизатора одновременно может служить основанием для выбора, но сейчас на рынке есть (точнее, еще кое-где есть) только одна любительская видеокамера, удовлетворяющая этим требованиям, – Panasonic GS400. И действительно, на сегодняшний день качество съемки, обеспечиваемое ею, – наивысшее среди портативных любительских камер.

Количество пикселей матрицы ПЗС (CCD)
Споры по оценке важности этого параметра среди любителей вечны. У профессионалов этот вопрос не вызывает никаких дискуссий, поскольку в профессиональных камерах количество пикселей уже многие годы не меняется и меняться для существующих систем телевидения не будет (профессионалам довольно трудно, точнее, невозможно доказать необходимость увеличения количества пикселей).

Реальность же такова: количество пикселей, необходимых именно для фиксации видеоизображения, зависит ТОЛЬКО от системы телевидения и составляет для PAL ~415 000, для NTSC ~350 000. Для HDV-видеокамер количество пикселей зависит от поддерживаемого камерой разрешения и, разумеется, в разы выше, чем для SD-видеокамер.

Если в параметрах видеокамеры указывается приблизительно 800 000 и большее число пикселей, то это вполне определенно указывает лишь на то, что тип стабилизатора изображения в камере может быть электронным или количество пикселей увеличено ради возможности снимать фото с большим разрешением. Никакого отношения такое большое количество пикселей в ПЗС к качеству видеосъемки не имеет.

Если количество пикселей в SD-камере более 1 000 000, то это означает, что камера позволяет делать фотоснимки (только фотоснимки!) с разрешением, определяемым именно количеством пикселей в ПЗС, а не системой телевидения, и сохранять такие снимки на сменную карту памяти (Memory Stick, SD, MultiMediaCard и т. п.). Кроме этого в современных камерах используют матрицы с большим количеством пикселей (более 1 700 000) для формирования одного пикселя итогового изображения по информации от четырех соседних пикселей, пытаясь тем самым минимизировать отрицательное влияние большого количества маленьких по площади пикселей. Для этого производители устанавливают в камеры довольно мощные специализированные процессоры обработки изображений, такие как Canon DIGIC DV, например.

Если в спецификации на видеокамеру указывается количество пикселей, равное необходимому для фиксации изображения (см. выше), то это говорит о том, что камера имеет оптический стабилизатор – но таких камер, с числом пикселей в 420 000 (PAL) и стоимостью до $2000, производители нам теперь просто не предлагают.

Выводы достаточно просты: надо понимать, что качество фотоснимков у цифровой видеокамеры с максимально возможным количеством пикселей в ПЗС (на сегодняшний день это четыре миллиона реальных пикселей) будет хуже, причем заметно хуже, чем у близкой по параметрам цифровой фотокамеры. К сожалению, в погоне за ростом рынка сбыта производители видеокамер постоянно увеличивают количество пикселей у ПЗС, но при этом размер матрицы оставляют прежним или даже уменьшают его, так как увеличение размера матрицы повышает стоимость камеры. Расчет делается на несведущего покупателя, который действительно в большинстве случаев считает, что чем больше пикселей, тем лучше. Результат, однако, зачастую бывает прямо противоположным.

Поскольку площадь матрицы остается прежней, площадь отдельного пикселя уменьшается, следовательно, уменьшается падающий на него световой поток и, соответственно, уменьшается реальная чувствительность камеры. Производители, конечно, кокетливо намекают на прогресс в технологиях, улучшающих чувствительность матрицы и уменьшающих ее уровень собственных шумов, но улучшения технологии одинаково влияют на матрицы всех размеров. Почему-то в профессиональных камерах те же самые производители не уменьшают матрицы, несмотря на совершенствование технологий.

Выбирая видеокамеру, при прочих равных условиях следует отдать предпочтение той, у которой результат от деления размера матрицы на количество пикселей будет больше. Это будет означать большую площадь каждого пикселя и, следовательно, лучшую чувствительность.

Чувствительность
Минимальная чувствительность обычно всегда указывается в числе прочих характеристик видеокамеры и обычно бывает в диапазоне от 0 (полная темнота) до 15 люкс. Существует широко распространенное заблуждение, что чем меньше указанное в паспорте значение, тем лучше видеокамера будет снимать в условиях пониженной освещенности. Мнение формально правильное, но по сути неверное. Указанное производителем значение минимальной освещенности нужно просто игнорировать по той простой причине, что рядом с этой цифрой всегда «забывают» написать, при каком уровне яркостных и/или цветовых шумов получилось такое значение. Какой-либо смысл может иметь только сравнение по этому параметру камер в одной линейке одного и того же производителя.

Размер матрицы
Размер матрицы измеряется в долях дюйма, и чем меньше число в знаменателе дроби, обозначающей размер матрицы, тем размер больше. Типичные размеры матриц у любительских камер сейчас от 1/6 до 1/2,8. Но надо понимать, что современные видеокамеры с, казалось бы, большой матрицей (например, у Canon MVX4i – 1/2,8) имеют также и огромное количество пикселей (у MVX4i – 4 миллиона) плюс электронный стабилизатор. Поэтому такие матрицы обладают меньшей чувствительностью, чем камеры с матрицей в 1/4 дюйма, но с оптическим стабилизатором и 400 000 пикселей.

Для экономии на матрице производители прибегают к электронным (и поэтому недорогим) способам обработки изображения, для того чтобы пользователю не бросалось в глаза плохое качество съемки. В видеокамеры встраиваются аппаратные фильтры, аналогичные Unsharp Mask в графическом редакторе. И все было бы хорошо, но фильтры, улучшая одни параметры картинки, ухудшают другие, и при кодировании в MPEG-2 для DVD приходится бороться с артефактами от применения таких фильтров, используя гауссово размытие, например. Беда в том, что большинство покупателей камер не подозревают о таких вещах, не обрабатывают фильтрами видео до кодирования в MPEG-2, а потом просто удивляются плохому качеству картинки на своих DVD-дисках.

Возможности оцифровки
Одной из интересных особенностей многих цифровых камер является возможность оцифровки аналогового видео. Иными словами, подключив камеру к источнику аналогового видео (старой видеокамере, например), с DV-выхода можно снять уже аппаратно сжатое в DV-формат видео. Качество оцифровки ничем не уступает специализированным устройствам стоимостью от $200. Единственное но: ни одна цифровая видеокамера не умеет оцифровывать видео в формате SECAM.

Несколько лет можно было покупать практически любую камеру – поддержка оцифровки была практически у всех. Сейчас же ситуация стала странным образом меняться. В новой линейке камер 2006 года компания Panasonic изъяла возможности по оцифровке даже у дорогих моделей. Sony оставила оцифровку в моделях средней и высшей ценовой группы, Canon поступила так же. Поэтому, если вам нужна оцифровка аналога, внимательно посмотрите на параметры камеры – она должна иметь аудио– и видеовходы, а не только выходы.

Габариты и вес
Габариты и вес камеры в некоторых случаях очень важны – например, если камера рассчитана на съемки в походах или в полете на дельтаплане. Камеры с весом более килограмма неудобны для использования в подобных условиях, да и для обычной эксплуатации они тяжеловаты, особенно если снимать будет дама.

Существует другая крайность – камеры сверхмалых габаритов и веса (до 350 граммов). Эти модели помещаются в кармане или дамской сумочке, но многие из них чрезвычайно неудобны в использовании. Сверхлегкие камеры слишком сильно «дрожат» в руке оператора, и зачастую никакой стабилизатор не спасает. Из-за малых размеров звуки от работы механики камеры, трения рук о ее корпус и т. д. легко записываются микрофоном.

Поэтому наиболее оптимальным весом для любительской видеокамеры можно считать 600-800 граммов. Габариты подобных камер также соответствуют их весу, и такие модели достаточно удобны в эксплуатации.

Качество съемки
Это самый важный параметр для любой видеокамеры, но, к сожалению, совершенно субъективный. Очень трудно определить качество съемки «на глаз» – его можно оценить по некоторым, к сожалению, достаточно редким тестам. Неплохая подборка их есть на сайте www.videomax.ru/tests. Лучше всего просто использовать тестовые снимки для собственного анализа и, лишь сформировав свое личное мнение, почитать мнение авторов тестов.

ПЕРСПЕКТИВЫ
В ценовой нише до $1000 никаких полезных изменений в будущем не будет, как их и не было последние три года. Можно было восхищаться титаническим трудом маркетологов компаний-производителей, которые не уставали придумывать новые «бантики» для видеокамер. Но по сути не менялось ничего, да и маркетологи в конце концов выдохлись – даже новых «бантиков» за последний год не появилось. Как уже говорилось выше, качество съемки больше всего зависит от самых дорогих компонентов – матрицы и оптики, которые вряд ли будут заметно дешеветь.

Динамика этого сегмента рынка очевидна – дешевые видеокамеры постепенно будут умирать, а их технологии будут медленно, но верно «переползать» в мобильные телефоны. На CeBIT 2006 мы увидели мобильные телефоны с матрицей в 10 миллионов пикселей для съемки фото. Любому обычному человеку, не испорченному чтением компьютерных журналов, будет ясно, что с такими «лошадиными» матрицами в мобильном телефоне покупать отдельный фотоаппарат нет никакого смысла. Для съемки же видео на мобильный телефон осталось только подождать увеличения емкости флэш-памяти. Понятно, что о приличном качестве съемки говорить будет трудно, но кто сейчас вспомнит, что когда-то мобильные телефоны выбирали по качеству связи, слышимости собеседника и подобным параметрам?

Что касается более дорогих видеокамер, то здесь очевидно, что широкие народные массы будут завлекаться в водоворот HDV-формата. Да, конечно, намного более высокое разрешение у HDV-камер очень соблазнительно, но все требования к матрицам и оптике остаются. В том, что покупатель проголосует за магическую аббревиатуру HDV и долларом, и другими валютами, никаких сомнений нет. Произойдет это, правда, не так быстро, как хотелось бы компаниям-производителям.

Проблема в том, что если miniDV-камеры легко подключались и работали с любым домашним видеооборудованием и обычными компьютерами, HDV-камеры могут хоть как-то «показать себя» пока либо на мощном компьютере, либо на недешевых больших плазменных/LCD-телевизорах или проекторах. Записать на болванку фильм с разрешением HDV и раздать друзьям или родственникам тоже пока не получится.

Хорошо это или плохо, но к 2006 году цифровые видеокамеры стали массовым товаром со всеми вытекающими отсюда последствиями. Самое главное – сейчас можно быть спокойным и понимать, что за одни и те же деньги камеры от разных производителей будут отличаться лишь нюансами в удобстве использования, дизайне и т. д. Откровенно плохих камер нет. Жаль, что нет и откровенно хороших.