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.

Одной из основных характеристик видеокамер является чувствительность, то есть способность камеры видеть при пониженной освещенности. Чувствительность камер зависит от характеристики ПЗС матрицы и от светосилы объектива, и измеряется в Люксах. Чем ниже значение этой характеристики, тем лучше камера видит при пониженной освещенности. Все видеокамеры чувствительны в инфракрасной области спектра и поэтому, при использовании инфракрасной подсветки могут "видеть" даже в полной темноте.
Другой важной характеристикой видеокамер является разрешение, определяемая как количество переходов от черного к белому или наоборот, которые могут быть переданы камерой. Единица измерения разрешения - телевизионная линия (ТВЛ). Разрешение по вертикали у всех камер одинаково, так как определяется телевизионным стандартом - 625 строк телевизионной развертки, поэтому всегда указывается разрешение по горизонтали.Чем большее разрешение имеет камера, тем более мелкие детали, нюансы изображения она может "прорисовать". Для большинства случаев видеонаблюдения вполне достаточным является разрешение 380...420 ТВЛ.

Качество оптики (оптической системы) трудно оценить по формальным признакам. И здесь не поможет даже наличие известных марок (Carl Zeiss и другие).
Оценить качество изображения можно только после пробной съёмки.

Но есть один параметр, о котором почти всегда забывают, который можно оценить – это максимальный угол обзор (минимальное фокусное расстояние)!

Угол обзора (фокусное расстояние видеокамеры)

Очень важный параметр, который практически никогда не указывается в рекламе.

Производители указывают только увеличение (Zoom). Но Zoom – это разница между минимальным и максимальным фокусным расстоянием. А от фокусного расстояния зависит угол обзора, т.е. то, что может войти в кадр.
Вспомните, сколько раз для того, что бы снять человека в полный рост вам приходилось отходить «подальше», потому что человек не влезал полностью в кадр? А если бы минимальное фокусное расстояние было меньше (т.е. угол обзора больше), то и отходить пришлось бы на меньшее расстояние (например, на 5 метров вместо 10).
А когда вам захочется снять большое здание, или красивый пейзаж, то «отойти подальше» для того, что бы всё попало в кадр, придётся на большее расстояние (например, не на 100 метров, а на 200). А это не всегда возможно.

В случае с объективами, при сильном уменьшении фокусного расстояния начинают сказываться оптические искажения, поэтому требуется более сложная, а значит, более дорогая конструкция. И конструкторы, что бы не увеличивать стоимость объектива (а значит и всей камеры) ограничивают минимальное фокусное расстояние. Поэтому у дешёвых камер, в кадр обычно попадает не так много, как дорогих.

Соотношения угла обзора от фокусного расстояния зависят от размера изображения на матрице, поэтому для видеокамер невозможно привести конкретную таблицу зависимости угла обзора от фокусного расстояния.
Для фотоаппаратов с размером кадра 24х36 мм (при расстоянии 16 мм – угол обзора равен 115 градусам, 18 мм – 100 град, 21 мм – 90 град, 35 мм – 64 град, 75 мм – 32 град). Как видите, при изменении минимального фокусного расстояния всего на несколько миллиметров угол обзора меняется очень значительно.
При равном фокусном расстоянии, чем матрица больше – тем больше угол обзора.

Соотношения угла обзора от фокусного расстояния зависят от размера изображения на матрице (именно изображения на матрице, а не размера самой матрицы), поэтому для видеокамер невозможно привести универсальную таблицу зависимости угла обзора от фокусного расстояния. При равном фокусном расстоянии, чем размер изображения на матрице больше – тем больше угол обзора.
Для «стандартизации» используют значение фокусного расстояния «в плёночном эквиваленте» - т.е. как у плёночных фотоаппаратов. Зависимость приведена в таблице:

При изменении минимального фокусного расстояния всего на несколько миллиметров угол обзора меняется очень значительно.

(Обратите внимание на то, что нас интересует фокусное расстояние не для фотокамеры, функции которой может выполнять видеокамера, и именно для видеокамеры. Значение такого параметра Вам вряд ли кто-то назовёт, поэтому легче выбирать камеру по углу обзора).

ПЗС-матрица. Разрешение

В рекламе указывается: «N мегапискелей».

ПЗС-матрица – это та самая деталь, в которой световой поток превращается в электрические сигналы, которые затем преобразуются процессором в специальный формат и записываются на плёнку.
Производители в рекламе гордо пишут о мегапиксельных, 2-мегапиксельных матрицах. Для видеосъёмки такие параметры абсолютно бесполезны!

Разрешение стандарта PAL – 720х576 точек, или 415 тысяч пикселей. Поэтому максимальное разрешение, которое может быть использовано видеокамерой - 0,415 мегапикселей (для NTSC – 0,350).

Это всё равно, что выбирать между пассажирскими автобусами с максимальной скоростью 150 км/ч, 250 км/ч или 350 км/ч. Всё равно максимальная скорость, на которой осуществляется перевозка пассажиров – 100 км/ч, поэтому «запас по скорости» в 50, 150, или 250 км/ч так и останется «запасом», который никогда не будет востребован.

Зачем же нужны дополнительные пиксели?

Они нужны для цифрового стабилизатора изображения. Однако, сегодня начинают продаваться видеокамеры записывающие изображения для стандарта будущего – Телевидения высокой чёткости, для них нужно бОльшее разрешение.

Шумность матрицы

Каждая матрица имеет шумы – посторонние артефакты, возникающие на изображении.
При съёмке в яркий солнечный день они не видны, а вот если вы снимаете в условиях недостаточной видимости – шумы могут быть очень заметными.

Тип развёртки

Развёртка бывает прогрессивная и чересстрочная.

На экране телевизора (существующие телевизионные стандарты разрабатывались под электронно-лучевые трубки, где изображение формируется электронным лучом, пробегающим по экрану построчно) изображение формируется из 2 частей: сначала обновляются нечётные строки, затем – чётные. Таким образом, при частоте обновления изображения 25 кадров в секунду на самом деле оно меняется 50 раз в секунду, но каждый раз меняется только половина кадра.

Поэтому и видеокамеры записывали не 25 полных кадров в секунду, а 50 «половинных» кадров, каждый из которых состоял только из чётных или нечётных строк. Такая запись называется чересстрочной.

Однако, при просмотре отснятого материала на экране компьютерных мониторов, обладающих высокой чёткостью, из-за чересстрочной записи стали видны неприятные артефакты. Так при перемещении по экрану объекта вместо чётких границ видна «гребёнка».
Ещё больше видна она при печати фотографий с фильма.

Поэтому был придуман режим съёмки, при котором каждый кадр записывался полностью (на одном кадре записывались как чётные, так и нечётные строки), как в кино. Такой режим называется «прогрессивным».

Его минусы в том, что при этом теряется «плавность» перемещения – т.к. как обновление с частотой 25 кадров в секунду – это всё-таки визуально меньше, чем 50 полукадров в секунду.
Эта разница, кстати, хорошо видна при сравнении кино- и телефильмов.

Стабилизатор изображения

Стабилизаторы бывают двух видов: электронный и оптический

Очень важный элемент, который трудно оценить по формальным параметрам. Только пробная съёмка даст Вам представление о его качестве.

Стабилизатор нужен для того, что бы изображение на экране не дрожало. Ведь как бы «ровно» вы не держали камеру, вы всё равно не сможете удержать её в одном положении (если только Вы не профессиональный снайпер).
Особенно дрожание сказывается при съёмке с увеличением. Вспомните стрельбу в тире: на сколько сложно постановить ружьё в нужное положение и удерживать его так.

Для облегчения жизни оператора и служит стабилизатор. Он компенсирует дрожания.

Оптический стабилизатор – самый качественный. Конструктивно он состоит из гироскопических сенсоров, улавливающих направление и скорость колебания камеры; а также подвижных линз. Он улавливает широкий диапазон вибраций, компенсирует малейшие дрожания. В результате, несмотря на дрожание камеры, система линз вместе с матрицей всегда находятся в одном и том же положении относительно снимаемого объекта.
Минус у такой конструкции только один – относительно высокая стоимость.

Однако, стоит заметить, что на самом деле оптические стабилизаторы конструируются в расчёте не некую «центральную точку», которая остаётся (вернее, должна оставаться) практически неподвижной при дрожании камеры. Такой стабилизатор правильно работает только когда камера надета на руку (подавляющее большинство времени вы будете снимать именно так), а вот когда камеру снимают с руки и держат, например, за объектив и заднюю часть (например, при съёмке низко расположенных объектов), оптический стабилизатор может дать сбой.

Электронный стабилизатор работает по другому принципу: ПЗС-матрица в камере больше, чем нужно для съёмки. Камера сама выбирает «центр кадра», и область вокруг него; и когда это центр смещается – пытается «вернуть» его на место. Т.е. записывает изображение, которое проецируется не на центральную часть матрицы, а смещённое относительно центра.

Исходя из этого принципа действия, первым недостатком электронного стабилизатора является «залипание» изображения при попытке повернуть камеру. Т.е. камера считает, что вы не специально поворачиваете камеру, а что это тряска, и «компенсирует» это. В результате когда после съёмки неподвижного изображения вы начинаете поворот, для снятия панорамы, первое время изображение остаётся неподвижным, а затем происходит резкий «скачок» в сторону.

Кстати, при плавном повороте камеры, электронные стабилизаторы отключаются, что бы дать возможность снимать «плавно перемещающееся» изображение. Поэтому при съёмке панорам изображение чаще всего остаётся «нестабилизированным».

Но главным минусом электронного стабилизатора является ограничение на минимальную освещённость, при которой он работает. Поэтому часто в помещении, которое не залито ярким светом, электронный стабилизатор может просто не срабатывать.

Режим ночной съёмки

Реализуется за счёт того, что на один кадр накладывается несколько, и за счёт их сложения происходит увеличение яркости изображения.

При ночных съёмках режим очень полезен, т.к. позволяет снять то, что в обычном режиме выглядит очень тёмным. Однако, следует иметь ввиду, что при таком режиме дрожание камеры недопустимо – иначе вы увидите просто размытую картинку. Снимать в таком режиме можно только крепко зафиксировав камеру в одном положении (например, прислонив её к неподвижному объекту) или установив на штатив.