Основные характеристики видеокамер

     Глаза видеокамеры

     Для видеокамер, как и для других устройств, используемых для съемки, святая святых – оптическая система, или, попросту говоря, объектив. От его свойств зависит качество получаемого изображения. Одним из важнейших параметров объектива является фокусное расстояние, которое определяет его "угол зрения" и другие важные характеристики, например светосилу и увеличение. При изменении фокусного расстояния соответственно изменяются сектор обзора и перспектива, т. е. удаленные предметы кажутся крупнее и расположенными ближе друг к другу, или наоборот. Объективы с малыми фокусными расстояниями удобны для панорамных или подводных съемок, а с большими – для запечатления удаленных объектов. В настоящее время наиболее популярными являются оптические системы с переменным фокусным расстоянием – так называемые ZOOM—объективы, или трансфокаторы, состоящие, собственно, из самого объектива и расположенной перед ним афокальной насадки. Плавное изменение фокусного расстояния обеспечивается путем перемещения оптических компонентов насадки.

     Современные видеокамеры используют систему AF (AutoFocus), в которой применяются компактные быстродействующие электромеханические устройства для автоматического наведения резкости. В большинстве случаев автофокусировка производится на ближайший объект, находящийся в центральной зоне съемки. Но иногда необходимо сосредоточить внимание на детали заднего плана. Для этого различными компаниями были разработаны дополнительные способы автоматической фокусировки, например FlexiZone (Canon), где главный объект выбирается с помощью прицельной рамки.

     Еще одной важной характеристикой объектива является апертура (от лат. apertura – отверстие). Она определяется размерами линз и диафрагм, ограничивающих световой пучок, проходящий через оптическую систему. С увеличением апертуры повышаются светосила объектива и его разрешение. Светосила характеризует способность оптики обеспечивать световой поток, достаточный для качественной съемки при заданной яркости объекта. Чем она выше, тем больше света может пройти через оптическую систему. Объективы с высоким значением светосилы позволяют снимать при худшем освещении, правда, за счет уменьшения глубины резкости.

     Бурное развитие оптического приборостроения привело к появлению объективов с просветленными линзами, на которые нанесены тонкие диэлектрические пленки для уменьшения потерь света при отражении от поверхности стекла. Однослойное просветление, например, позволяет уменьшить коэффициент отражения отдельной линзы до 0,03. В настоящее время на практике применяют многослойное просветление с коэффициентом, не превышающим 0,005.

     Поскольку большинство выпускаемых объективов часто предназначены для выполнения какой—либо конкретной задачи, то вполне естественно, что во многих аппаратах производители оптической техники предусмотрели возможность их замены. С этой целью был разработан вид крепления объектива, называемый байонетным соединением (от фр. baionnette – штык). Оно состоит из 2–4 выступов на оправе объектива и соответствующих им пазов в посадочном гнезде на корпусе съемочного аппарата. При креплении выступы заводят в пазы и фиксируют там с помощью защелки или резьбового кольца. К сожалению, многие фирмы разработали свои собственные конструкции байонета, не совместимые друг с другом.
     

     Больше света!

     Получить качественное изображение можно только при правильной установке экспозиции. Недостаточная экспозиция приводит к плохой проработке темных участков изображения, а избыточная – светлых. Для измерения этой величины используется специальный прибор – экспонометр. В современных фото— и видеокамерах применяется система TTL (Through The Lens), которая позволяет определять величину светового потока, проходящего через оптическую систему. С целью упрощения использования видеокамер для некоторых наиболее часто встречающихся случаев разработаны следующие программы автоматической экспозиции.

• Портретная съемка (Portrait) – в данном случае экспозиция определяется по главному объекту съемки. При этом все, что находится перед ним и позади него, как бы "размывается". Видеокамера в таком режиме работает с полностью открытой диафрагмой, а кадровая выдержка автоматически уменьшается при увеличении яркости объекта.
• Прожектор (Spotlight) – режим сбалансирован для искусственного освещения, при котором экспозиция вычисляется по самому яркому фрагменту кадра. Данная программа применяется при съемке фейерверков и сцен с прожекторным освещением.
• Натурная съемка (Sand & Snow) – такой алгоритм применяется для съемки сюжетов при естественном освещении с ярким фоном, например на пляже или в солнечную погоду зимой.
• Съемка с приоритетом скорости затвора (Tv) – в этом случае можно выбирать и фиксировать кадровую выдержку, а значение диафрагмы определяется автоматически. При недостаточном освещении или для получения большей художественной выразительности неподвижных объектов следует пользоваться так называемым "медленным затвором", когда кадровая выдержка больше номинальной (1/50 с), например 1/6, 1/12 и 1/25 с. В режимах с быстрым затвором предотвращается "смазывание" подвижных объектов.
• Съемка с приоритетом диафрагмы (Av) – режим позволяет выбрать и зафиксировать необходимое значение диафрагмы, а скорость затвора определяется автоматически. Данная программа удобна для съемки неподвижной камерой при фиксированном ракурсе, так как она обеспечивает постоянное значение глубины резкости.

     Электронная "кинопленка"

     Если в обычных фотоаппаратах или кинокамерах изображение фокусируется на эмульсионный слой пленки, то в видеокамерах – на специальный светочувствительный элемент, называемый прибором с зарядовой связью (ПЗС), или CCD (Charged Coupled Device). Его поверхность представляет собой матрицу фотоэлементов, преобразующих оптическое изображение в электрический сигнал. Чтобы не усложнять конструкцию и, соответственно, не увеличивать стоимость видеокамер, бытовые модели оснащаются только одной ПЗС—матрицей. В профессиональных же видеосистемах, где важно обеспечить хорошее соотношение сигнал/помеха и высокую светочувствительность, используют три ПЗС—матрицы. В таких системах, получивших обозначение 3CCD, световой луч, проходящий через объектив, с помощью специальной призмы разделяется на три составляющие – красную, зеленую и синюю, каждая из которых фокусируется на отдельную матрицу.

     Исследования показали, что зеленый компонент видеосигнала содержит приблизительно 60% всей информации об изображении, а красный и синий вместе – только 40%. Поэтому для улучшения разрешающей способности изображения возникла идея сдвинуть ПЗС—матрицу, на которую фокусируется зеленый луч, относительно других на расстояние, равное половине шага между светочувствительными элементами.

     Следующим витком в эволюции видеокамер было создание ПЗС—матриц с построчным сканированием, которые, в отличие от традиционных, получающих изображение через одну строку (по полям), считывают каждую линию кадра. При чересстрочном методе кадр составляется из двух полей – с четными и нечетными строками. Эти поля следуют друг за другом через 1/50 с. Если при просмотре видео это незаметно, то при воспроизведении стоп—кадров подвижных объектов на изображении можно увидеть зубцы. В результате же построчного считывания каждый кадр видеофильма будет четким и с полным разрешением.

     Практически во всех камерах ПЗС—матрица способна воспринимать как видимый свет, так и лучи инфракрасного (ИК) диапазона. При нормальном освещении ИК—излучение искажает цветопередачу, поэтому во всех видеокамерах оно отсекается специально встроенным фильтром. Но в некоторых аппаратах производства компании Sony особенность восприятия светочувствительным элементом инфракрасного излучения используется в функции NightShot (ночной снимок), благодаря которой этот фильтр можно отключить. Так как тепловых лучей, испускаемых объектами съемки, как правило, недостаточно, на передней панели таких камер помещаются специальные ИК—осветители, позволяющие получить изображение приемлемого качества в полной темноте на удалении до 3 м. Любители ночной съемки могут также воспользоваться дополнительным инфракрасным прожектором, увеличивающим это расстояние до 30 м.

     Правильное "питание" – залог долголетия

     Внутри любой видеокамеры содержится множество электронных компонентов, каждый из которых нуждается в электропитании. Проблема правильного выбора их "рациона" достаточно актуальна, тем более что видеокамера – устройство переносное, следовательно, сетевой шнур вряд ли будет удобен во всех случаях. Поэтому питание большинства камкордеров осуществляется от аккумуляторов.

     В настоящее время наибольшее распространение получили никель—кадмиевые элементы, достаточно дешевые и эффективные. Однако у этих аккумуляторов обнаружен так называемый "эффект памяти", возникающий при попытке зарядить их до того, как они полностью разрядятся. В этом случае после начала зарядки аккумулятора в сепараторе (материале, изолирующем электроды друг от друга) образуется побочное химическое соединение, вследствие чего полная разрядка элемента в дальнейшем становится невозможной и его фактическая емкость будет постепенно уменьшаться.

     Относительно недавно появились никель—металлгидридные аккумуляторы, более емкие, но и более дорогие. Эти элементы лишены "эффекта памяти", но в связи с новизной технология их производства еще не отработана до конца, к тому же они сложнее в обслуживании.

     Самыми же перспективными являются ионолитиевые аккумуляторы. Они имеют большую, по сравнению с элементами других типов, емкость, выдерживают более 1000 циклов перезарядки, экологически безвредны и свободны от "эффекта памяти".

     Но какие бы новейшие элементы мы не использовали в своих аппаратах и какие бы лучшие объективы не применяли при съемке, иногда бывает очень трудно обеспечить качественный монтаж отснятого материала и плавный переход сцен – без неоправданных задержек или неожиданных скачков. Это как раз и помогают осуществить цифровые технологии.
     

     Цифровые эффекты

     Современные видеокамеры позволяют создавать целый ряд интересных цифровых эффектов. Наиболее часто используются следующие из них.

• Усиление – получение более четкого изображения даже в сумерках.
• Негатив – эффект инвертирования цвета, вследствие которого получается негативное изображение.
• Мозаика – укрупнение отдельных точек кадра (как на экране компьютера при сильном увеличении картинки с низким разрешением).
• Черно-белый режим – устранение цвета для получения черно-белого видеоизображения.
• Сепия – устранение цвета с заменой серой палитры на коричневато-желтую. Этот эффект имитирует использование старых фотоматериалов.
• Соляризация – уменьшение глубины цвета.
• Видеоэхо – эффект запаздывания, при котором за движущимися объектами остаются шлейфы.
• 16:9 – изменение пропорций кадра для просмотра на широком экране.
• Стробоскоп – эффект дискретизации движения, в результате которого движущиеся объекты перемещаются рывками, как в первых кинофильмах.

     И наконец, для упрощения монтажа видеосюжетов предусмотрен еще один класс цифровых эффектов, реализующих различные способы художественной смены сцен. Из них наиболее широко распространены следующие.

• Вытеснение шторкой (горизонтальное, вертикальное или совмещенное) – эффект, при котором занавес, плавно пробегающий через весь экран, сменяет одно действие другим.
• Прокрутка – в этом случае последний кадр закончившегося сюжета останавливается, а затем сдвигается в сторону, открывая новую сцену.
• Микширование – наложение сцен с постепенным переходом от предыдущей к последующей.
• Растворение – последние кадры предыдущего сюжета растворяются на черном фоне, из которого проявляется начало следующей сцены.

     Ну вот, пожалуй, и весь экскурс в скучную теорию. Впереди – радость творения собственных фильмов, удовольствие от качественно отснятого материала, от пестрого мелькания знакомых и любимых лиц на голубых экранах. Дерзайте, снимайте, экспериментируйте. Удачи вам!