Интернет-магазины с доставкой по России

Теоретические основы

В последнее время заметно увеличилось количество моделей цифровых видеокамер, представленных на рынке. Причем увеличилось не только количественно, но и качественно - кроме miniDV и Digital8 камер появилось значительное разнообразие MPEG2 камер - DVD камеры, камеры, записывающие видео на флэш-память или даже на жесткий диск. А на горизонте уже вовсю маячит новый стандарт - HDV. А уж про разнообразие характеристик представленных на рынке моделей и говорить не приходится. С одной стороны это хорошо для конечного пользователя - больше моделей, разнообразнее характеристики, больше выбор, что дает возможность с большей вероятностью выбрать именно то, что нужно. Но, с другой стороны, такое разнообразие форматов и характеристик требует от покупателя видеокамеры более осознанного подхода к выбору, большего знания о том, что означает и на что влияет та или иная характеристика, в чем слабые и сильные стороны того или иного формата видео. И именно для того, чтобы помочь вам разобраться во всем этом и задумывалась данная статья. При этом мы сначала рассмотрим (не вдаваясь в технические детали, чтобы не усложнять изложение) различные форматы видео, используемые в современных видеокамерах, затем остановимся на основных технических характеристиках видеокамер, которые могут иметь важное значение в вопросах выбора той или иной модели, и, наконец, поговорим о конкретных моделях видеокамер.

Форматы видео и видеокамеры

Хочу сразу заметить, что в рамках этого цикла статей не будут обсуждаться различные MPEG4 видеокамеры или видеорежим цифровых фотоаппаратов - все таки качество видео с этих устройств оставляет пока желать лучшего.

При всем кажущемся разнообразии форматов видео, используемых в бытовых видеокамерах, на самом деле все сводится к двум форматам - DV и MPEG2. Остальные же различия происходят уже в рамках этих двух основных форматов (разрешение, степень компрессии, способ записи).

Для начала постараемся понять, в чем заключается основная разница между этими двумя форматами сжатия видео.

Итак, формат сжатия DV. Это усовершенствованная разновидность формата MJPEG (Motion JPEG) в котором сжатие видео происходит покадрово - каждый кадр видео (статическая картинка) сжимается по алгоритму JPEG с выбранным коэффициентом компрессии. Усовершенствование DV состоит в том, что коэффициент компрессии может быть переменным в пределах одного кадра - сложные для сжатия области картинки сжимаются с меньшим коэффициентом компрессии, а простые - с большим. При этом общий коэффициент компрессии для всего кадра остается постоянным (5:1). Результирующий поток видео составляет примерно 25 Мбит/сек. Размер результирующего кадра DV фиксирован и составляет (для стандарта PAL) 720х576 точек.

Ну а теперь о MPEG2 в общем и о DVD в частности (для тех, кто не в курсе - DVD-Video использует именно MPEG2 в качестве формата сжатия видео). Этот алгоритм сжатия работает не так, как MJPEG. При сжатии видео в этом формате сначала выбираются так называемые ключевые кадры (I-frames) - они сжимаются с помощью JPEG так-же, как это делалось и в MJPEG (DV). Но ключевые кадры составляют лишь небольшую часть всех кадров сжимаемого видео, а вот остальные кадры сжимаются по другому алгоритму. Сжимается не сам кадр, а разность между кадрами. При этом различают промежуточные кадры (P-frames), которые содержат в себе сжатую информацию о разности между данным кадром и предыдущими ключевым и промежуточными кадрами, а также двунаправленные кадры (B-frames) содержащие информацию о разности между данным кадром и как предыдущими, так и последующим промежуточными кадрами. То есть, и в этом состоит важнейшее отличие MPEG2 от MJPEG, сжатие у нас уже не покадровое, для большинства кадров видеопоследовательности мы имеем не сжатый кадр, а сжатую информацию о различиях между данным кадром и ближайшими к нему ключевым и промежуточными кадрами. При этом мы можем достичь более высокой степени компрессии при сравнимом с MJPEG (DV) качестве. Но тут есть и оборотная сторона медали - во-первых, кодирование/декодирование в MPEG2 требует больших аппаратных ресурсов, поскольку сам процесс кодирования гораздо более сложен, нежели кодирование в MJPEG (DV).

Bo-вторых, при перекодировании (например - при редактировании видео, записанного в MPEG2) потери на рекомпрессию (разжатие - последующее сжатие видео, необходимое при наложении эффектов, титров, переходов) будут больше, нежели у MJPEG (DV) - следствие опять-таки более сложного алгоритма кодирования и большего коэффициента компрессии (напомню, что и DV и MPEG2 являются алгоритмами сжатия с потерей информации - как и JPEG, так что любая рекомпрессия будет приводить к еще большим потерям, и у MPEG2 такие потери будут больше, нежели у DV). И в этом смысле MPEG2 менее приспособлен для редактирования на компьютере, нежели DV.

Ну и наконец, в-третьих, MPEG2 (DVD) обеспечивает сравнимое с DV качество при гораздо большем коэффициенте сжатия только для относительно статичной картинки. В этом случае изменения от кадра к кадру малы и межкадровое сжатие MPEG2 работает хорошо. Но на динамичных сценах, где изменения от кадра к кадру велико, качество межкадровой компрессии MPEG2 может значительно уступать качеству покадровой компрессии DV.

Несколько слов хотелось бы сказать о новом формате HDV, который уже вышел на рынок и имеет все шансы стать следующим основным видеоформатом в любительском видео. HDV - это еще одна разновидность MPEG2, но использующая значительно больший размер результирующего кадра (разрешение) нежели DV. Впрочем, недостатки MPEG2, описанные выше, в полной мере относятся и к HDV - обработка видео в этом формате требует значительных аппаратных ресурсов компьютера, а потери качества на рекомпрессию еще больше, чем в современном MPEG2 (DVD). Но все эти негативные моменты компенсируются высокой четкостью результирующих кадров. Далее мы остановимся на этом более подробно.

Теперь следует остановиться на типах камер, использующих вышеописанные форматы видео. И здесь мы разобьем эти типы на несколько групп.

miniDV и Digital8

Оба типа камер используют один и тот же формат записи видео - DV. При этом камеры первого типа используют специальные miniDV кассеты, в то время как камеры второго типа (Digital8) могут использовать старые Video8 и Hi8 кассеты, предназначающиеся для аналоговых камер (но пишут они на них цифровую информацию - видео в формате DV). Digital8 изначально задумывался как переходный формат записи - от аналогового видео к цифровому. Все первые Digital8 камеры позволяли воспроизводить аналоговые Video8 и Hi8 кассеты, что должно было обеспечить безболезненный переход на "цифру" владельцев соответствующих аналоговых камер. Но этот переходный период уже прошел и теперь остается все меньше и меньше поводов для покупки Digital8 камер. Следует учесть, что в настоящее время они производятся по "остаточному принципу" - все новые технологии внедряются в miniDV камеры, в то время как Digital8 камерам достаются лишь жалкие крохи... Впрочем, Digital8 камеры достаточно дешевы и могут заинтересовать тех видеолюбителей, у которых остались Video8 - Hi8 записи с аналоговой камеры. Но при этом надо учитывать, что далеко не все современные Digital8 камеры поддерживают воспроизведение Video8 - Hi8, теперь только старшие модели данного типа камер имеют такую возможность. Прочим же видеолюбителям я бы посоветовал сразу смотреть на miniDV камеры или....

MPEG2 видеокамеры (DVD, флэш, HDD)

По большому счету, разница между этими камерами сводится (разумеется, за исключением технических характеристик, о которых мы поговорим позже) к разнице между используемыми в них носителями видео. Все эти камеры используют стандарт сжатия MPEG2 (DVD) для записи видео, все имеют схожие битрейты (степень компрессии) для сжатого видео (8-9 Мбит/сек). Так что стоит подробно остановиться на преимуществах/недостатках именно носителей видео, используемых в этих камерах.

диски DVD (а вернее - 80 мм. диски miniDVD) имеют то очевидное преимущество, что позволяют сразу после просмотра смотреть отснятое видео на DVD-плеере, не прибегая к помощи компьютера. Недостатков же у этого формата носителей несколько. Во-первых, емкость одностороннего диска miniDVD составляет всего 1.4 Гб, что позволяет записать на него всего... 20 минут видео максимального качества. Двусторонние болванки тут сильно не помогут, поскольку после записи одной стороны диска вам все равно придется вынимать его из камеры и переворачивать, что не слишком удобно. Во-вторых, когда я говорил, что записанный на DVD-камере диск можно сразу вставить в DVD-плеер и наслаждаться просмотром отснятого шедевра - я несколько слукавил. Дело в том, что для того, чтобы DVD-плеер прочитал такой диск, его необходимо предварительно финализировать на камере (закрыть все записанные сессии). Это требует некоторого времени, что можно счесть определенным неудобством. Еще большее неудобство мы будем иметь в том случае, когда используем в качестве носителя видео диски с однократной записью (DVD-R). Дело в том, что после финализации такого диска на него уже невозможно будет что-то записать! То есть, при использовании дисков для однократной записи нам придется довольствоваться просмотром отснятого материала на самой камере до тех пор, пока мы не запишем полный диск - только после этого его можно финализировать и смотреть на компьютере/DVD-плеере. Если мы используем перезаписываемые диски (DVD+-RW), то эта проблема исчезает - мы всегда сможем сделать дефинализацию (unfinalyze) соответствующего диска и продолжать запись. Но стоят такие диски заметно дороже дисков с однократной записью.

Особо стоит упомянуть формат дисков DVD-RAM, используемый в DVD-камерах Panasonic и Hitachi. Его главное достоинство - он не требует финализации/дефинализации. Его главный недостаток - плееров и компьютерных приводов, поддерживающих данный формат дисков, пока еще не очень много, хотя количество их на рынке неуклонно растет.

Флэш-HDD камеры появились на рынке сравнительно недавно и пока, в основном, представлены моделями одной фирмы - JVC. Их главное преимущество над DVD-камерами заключается в большем размере носителя - от 4 до 30 Гб, что позволяет решить одну из главных проблем, связанных с DVD-камерами - малое время записи на носитель. Но, с другой стороны, без использования компьютера (что было возможно в DVD-камерах) вам не обойтись - хотя видео и пишется на флэш (или HDD) диски уже в формате MPEG2, вам все равно придется переносить его на диск DVD (делать так называемый авторинг диска - DVD-Video Authoring).

Так что же все-таки предпочесть - miniDV или MPEG2 камеры?

При ответе на этот вопрос нам надо учесть два фактора.

Во-первых, покадровая компрессия DV все же более приспособлена для монтажа на компьютере, нежели межкадровая компрессия MPEG2, меньше потери при пережатии видео (что происходит при наложении на видео титров, эффектов, переходов), больше удобства при нарезке клипов - её можно делать покадрово и без потерь качества, в то время как в MPEG2 разрезать клип без потери качества можно только по ключевому кадру.

Во-вторых, качество аппаратных MPEG2 кодеров на соответствующих камерах все еще уступает качеству хороших программных кодеров. То есть, при прочих равных условиях, конверсия DV в MPEG2 хорошим программным кодером даст лучшее качество финального видео в формате MPEG2, нежели MPEG2-камера (хотя эта конверсия и займет гораздо больше времени).

Исходя из вышеперечисленных факторов можно определить потенциальных пользователей видеокамер miniDV или MPEG2 :

Если вы собираетесь серьезно заниматься видео, работать с программами монтажа, делать свои собственные диски DVD-Video с достаточно сложной структурой меню - то ваш выбор пока остается за камерами miniDV.

Если вы собираетесь работать с камерой по схеме "навел-снял-посмотрел", не углубляясь в тонкости взаимодействия видеокамеры и компьютера, не занимаясь монтажом готового видео и созданием своих дисков DVD-Video - то ваш выбор, по всей видимости, вполне может склониться к DVD или флэш-HDD камерам (хотя в последнем случае к DVD-авторингу прибегать все-таки придется).

Другими словами - если вы желаете "выжать" из вашего видео все до последней капли и готовы потратить на это свое время и силы, то формат DV и камеры miniDV - ваш выбор. Если же для вас важнее простота использования камеры и вы хотите потратить минимум своего времени на обработку отснятого видео, то ваш выбор вполне может пасть на одну из разновидностей MPEG2-камер (DVD, флэш, HDD).

1CCD или 3CCD?

Еще не так давно этот вопрос перед большинством видеолюбителей не стоял - камеры 3CCD были уделом профессионалов из-за их высокой цены. Но стараниями фирмы Matsushita (торговая марка Panasonic) на рынке появились недорогие камеры 3CCD и вопрос "что выбрать - 1CCD или 3CCD?" все чаще встречается в форумах видеолюбителей, причем ответы на него варьируются от "любая 3CCD камера на голову лучше любой 1CCD камеры" до "3CCD - ерунда, маркетинговый трюк, не более того". Попробуем разобраться - где же истина, в чем камеры 3CCD действительно превосходят 1CCD и стоит ли за это платить.

Начнем с того, что CCD-матрица является монохромным прибором - сама по себе она не воспринимает цвета. Так как же тогда получить цветное изображение? Наиболее естественный путь - установить три матрицы и цветоделительную систему так, чтобы разделить световой поток на три основные цветовые компоненты (красную, зеленую и синюю) и каждую компоненту направить на свою отдельную матрицу. При этом на каждой из трех матриц мы получим картину в, соответственно, красных, зеленых и синих лучах. Приписав ей соответствующий цвет и наложив эти картины друг на друга мы получим полноцветное изображение. Именно так работает 3CCD система.

Преимущества такого подхода очевидны - это наиболее естественный путь получения цветовой информации при котором практически не происходит её потери. Недостаток тоже лежит на поверхности - три матрицы стоят дороже, чем одна. Прибавим к этому стоимость цветоделительной системы, юстировки матриц, прецизионного изготовления всего блока... Да и размер такой системы по определению будет больше соответствующей 1CCD системы. Понятно, почему системы 3CCD долгое время были уделом лишь профессионалов. А что оставалось делать любителям? Им оставалось иметь дело с 1CCD (одноматричными камерами)... Как образуется цветная картина на них?

А образуется она следующим образом - перед каждой ячейкой матицы стоит цветной светофильтр. Наиболее распространенной является Байеровская система светофильтров (её еще часто называют RGGB системой).

Она состоит из красных, зеленых и синих фильтров на ячейках. Причем "зеленых" ячеек (ячеек под зеленым фильтром) вдвое больше, чем "красных" и "синих". Это связано с тем, что человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету. Как вы можете видеть, в такой системе каждая ячейка матрицы отвечает только за один цвет. Но как же тогда построить полноцветную картину, ведь для этого нужно иметь информацию о всех цветах для данной ячейки, а изначально мы имеем информацию только об одном цвете? И тут на помощь приходит цветовая интерполяция. Возьмем, к примеру, "зеленую" ячейку. Изначально для неё мы имеем информацию только о зеленой компоненте, но мы можем приписать этой ячейке и информацию о красной и синей компоненте, проводя интерполяцию по соседним красным и синим ячейкам. Простейшие схемы такой цветовой интерполяции показаны на нижеприведенном рисунке.

В результате такой интерполяции и получается полноцветная картина на одной матрице - после интерполяции каждая точка имеет все три цветовые компоненты.

И теперь, после того как мы вкратце ознакомились с формированием цветной картины в системах 3CCD и 1CCD, мы сможем ответить на главный вопрос - чем же система 3CCD лучше системы 1CCD. И здесь мы должны сделать основополагающее для ответа на этот вопрос замечание - 1CCD (в отличии от 3CCD) теряет цветовую информацию. Действительно, что произойдет, если "красный" (то есть имеющий соответствующую красному цвету длину волны) фотон попадет на "зеленую" (или "синюю") ячейку (ячейку под зеленым или синим светофильтром)? Ответ очевиден - он будет поглощен этим фильтром и не будет зарегистрирован матрицей. То же самое можно сказать и о "зеленом" фотоне и "красной" ("синей") ячейке или "синем" фотоне и "зеленой" ("красной") ячейке. В результате этого в одноматричной системе теряется до 3/4 цветовой информации (в отличии от трехматричной, где каждый фотон будет зарегистрирован на соответствующей матрице)! Недостаток цветовой информации одноматричная система вынуждена восполнять с помощью уже упоминавшейся выше цветовой интерполяции, но это "нечестный" путь, мы приписываем данной ячейке две цветовые компоненты, строго говоря, не относящиеся к ней, взятые с других ячеек, других точек картины! Результатом этого является (при прочих равных условиях) худшая цветопередача и худшее разрешение одноматричной системы по сравнению с трехматричной. В частности, на картинке, полученной с трехматричных камер практически не бывает цветовых шумов, в то время как на одноматричных камерах такие шумы встречаются довольно часто.

С разрешением тоже все понятно. К примеру, в 3CCD системе с 800000 пикселями на одну матрицу, на зеленый цвет придется 800000 пикселей, на красный - 800000, на синий - 800000. А как обстоит дело в одноматричной системе с 800000 пикселей на матрице? На зеленый в ней придется... 400000 пикселей, а на красный с синим и того меньше - по 200000 пикселей. И у кого после этого будет выше цветовое (да и яркостное тоже) разрешение? Ответ очевиден...

Так значит правы те, кто заявляет "любая камера 3CCD на голову лучше любой камеры 1CCD"? Нет. Не надо забывать, что качество итоговой картинки зависит не только от матрицы. Оно складывается из трех "китов" - оптики, матрицы и электроники камеры. Кроме того, и сами матрицы в системах 1CCD и 3CCD могут весьма различаться по своим характеристикам. А потому одноматричная камера, но с лучшей оптикой и электроникой и большей матрицей, вполне может давать картинку лучшего качества, чем трехматричная. Но при прочих равных условиях камеры 3CCD выглядят более предпочтительными и дают картинку лучшего качества нежели камеры 1CCD.