Aparat czy kamera: Obraz

Osoba stojąca przed wyborem określonego modelu kamery wideo najczęściej zadaje sobie pytania w stylu "jaka kamera z tych, które mam do dyspozycji, nagrywa obraz najlepiej?". Choć bez testów porównawczych na tego typu pytanie nie sposób jest odpowiedzieć z całą pewnością, to wnikliwe przyjrzenie się pewnym parametrom technicznym pozwala ocenić, jaki potencjał może w sobie kryć interesujące nas urządzenie oraz w czym nagranie będzie się różnić od analogicznego zrealizowanego aparatem. I to właśnie będzie tematem najnowszego, czwartego już odcinka cyklu "Aparat czy kamera".

Zobacz także pozostałe artykuły z cyklu:

Wraz z najnowszym odcinkiem cyklu kierowanego do osób zainteresowanych kupnem kamery wideo wkraczamy w obszar szczególnie ważny chyba dla każdego filmowca. Omówimy mianowicie kwestie techniczne wpływające na jakość rejestrowanego obrazu wideo oraz możliwość filmowania w różnych – w tym również trudnych i bardzo trudnych – warunkach oświetleniowych. Ponieważ są to cechy bardzo zróżnicowane w zależności od tego, do jakiej grupy urządzeń należy dany model kamery, tym razem omawiać będziemy nie tylko różnice występujące pomiędzy kamerami i aparatami z funkcją filmowania, ale też różnymi rodzajami kamkorderów.

aparat fotograficzny czy kamera cyfrowa kamera wideo Sony poradnik co wybrać obraz jakość obrazu przetwornik matryca

Proces rejestrowania obrazu przez kamerę wideo jest złożony. Biorą w nim udział trzy elementy urządzenia: obiektyw, matryca i procesor obrazu, z których każdy ma wpływ na to, co ostatecznie zostanie zapisane na nośniku urządzenia. Rolę obiektywu omówiliśmy w poprzednim odcinku. W tym zajmiemy się najważniejszymi cechami matrycy i innymi ważnymi dla rejestrowanego obrazu elementami i funkcjami typowymi dla kamer wideo. (Fot. Sony)

Głębia ostrości

W poprzednim odcinku odnotowaliśmy istnienie różnic pomiędzy głębią ostrości możliwą do uzyskania w kamerach kompaktowych oraz tych, w których stosuje się przetworniki obrazu formatu APS-C, Super35 i podobnych, a także aparatów cyfrowych z funkcją filmowania. Są one znaczące i dlatego warto wiedzieć, czego oczekiwać od interesującego nas modelu kamery. Na temat głębi ostrości i jej związków z formatem przetwornika istnieje wiele mitów i sprzecznych informacji. Zasadniczo największy wpływ na różnice w tej materii pomiędzy obydwoma grupami urządzeń ma konieczność stosowania obiektywów o skrajnie różnych ogniskowych w celu uzyskania obrazu o określonym polu widzenia. Jest to znaczne uproszczenie problemu, jednak na potrzeby tego tekstu możemy przyjąć, że to właśnie rzeczywista długość ogniskowej obiektywu jest najważniejszą przyczyną tych różnic – im jest ona większa, tym łatwiej o niską głębię ostrości rejestrowanego obrazu przy danej wartości przysłony.

Obraz rzutowany na małą matrycę przez obiektyw o bardzo krótkiej ogniskowej odznacza się większą głębią ostrości aniżeli taki sam obraz rzutowany przez obiektyw o takiej samej wartości przysłony, lecz znacznie dłuższej ogniskowej, na odpowiednio większą matrycę. Jest to pewne uproszczenie w opisie całego zjawiska (nie bierze pod uwagę m.in. zagadnienia krążka rozproszenia), lecz dość dobrze wyjaśnia, dlaczego kompaktowe kamery wideo rejestrują obraz ostry w bardzo dużym zakresie filmowanych planów. (Fot. Sony)

Jak duże są to różnice? Znaczne, o czym łatwo możemy się przekonać porównując ze sobą współczynnik crop factor, używany do obliczania efektywnego pola widzenia obiektywu w aparacie lub kamerze wyposażonych w matrycę o określonym formacie. Wyraża on, o ile dany rodzaj matrycy jest mniejszy od klatki formatu 36×24 mm, czyli popularnego małego obrazka. W przypadku przetworników APS-C (czyli takich, jak w aparatach SLT i większości modeli aparatów DSLR oraz Super35) wynosi on około 1,5. W aparatach kompaktowych, w których najczęściej stosuje się matryce 1/1,8 cala oraz 1/2,3 cala jest to już zakres 5–5,5. W przeważającej części kamkorderów stosuje się jeszcze mniejsze matryce – od 1/2,7 do nawet 1/6 cala – i tutaj crop factor waha się od ok. 6,5 do nawet 14. Powoduje to, że w najbardziej kompaktowych kamerach wideo uzyskanie małej głębi ostrości jest bardzo trudne, a niewielkie szanse w tym zakresie dają tylko kamery zaliczane do modeli bardziej zaawansowanych, z matrycami o wielkości bliższej wartościom górnym spotykanym w tej klasie urządzeń.

Czy jednak wysoka głębia ostrości oznacza same wady (lub zadając to pytanie nieco inaczej – czy z możliwością uzyskania niskiej głębi ostrości wiążą się wyłącznie zalety)? Jak wiemy z poprzedniego odcinka tego cyklu, z tym już bywa różnie. Wiemy już o tym, że w kamerach z dużymi matrycami uzyskanie obrazu o dużej głębi ostrości może być kłopotliwe w warunkach słabego oświetlenia. Niska głębia ostrości to również konieczność większej precyzji działania układu AF oraz spokojniejszego i bardziej pewnego operowania kamerą. Z tego powodu wielu początkujących wideoamatorów może mieć mniejsze problemy z uzyskaniem ostrego obrazu filmując kompaktowymi kamerami wideo. Działa tutaj ta sama zasada, na podstawie której w fotografii utarło się powiedzenie, że początkujący amator często łatwiej zrobi ostre zdjęcie kompaktem aniżeli lustrzanką.

W przeciwieństwie do kamer kompaktowych, modele oparte na matrycach o rozmiarach zbliżonych do tych z lustrzanek cyfrowych lepiej sprawdzają się w kwestii kreatywnej kontroli obrazu i komponowania ujęć z uwzględnieniem wieloplanowości. (Fot. Sony)

Komu natomiast potrzebna jest możliwość filmowania z niską głębią ostrości? Tak naprawdę przyda się ona każdemu, kto odczuwa potrzebę bardziej kreatywnego operowania obrazem filmowym. Twórca taki musi zdać sobie jednak sprawę z tego, że realizowanie udanych filmów o niskiej głębi ostrości wymaga wprawy i najlepiej jeżeli są to produkcje, przy których dysponujemy komfortem polegającym na możliwości powtórzenia ujęć lub gruntownego przygotowania się do nich. Filmując wydarzenia rodzinne czy wyjazdy w egzotyczne miejsca, możliwość taka rzadko będzie nam potrzebna.

[kn_advert]

Cechy matrycy wpływające na jakość rejestrowanego obrazu

Skoro już jesteśmy przy matrycy i jej wpływie na rejestrowany obraz to warto zwrócić uwagę na cechy tego elementu konstrukcyjnego wpływające na jakość realizowanego filmu. Jest to druga – po obiektywie – najważniejsza część kamery i należy się jej pewna uwaga. W kwestii rozwoju technik cyfrowej rejestracji obrazu ruchomego nieustannie dokonuje się szybki postęp i zarówno matryce światłoczułe, jak i proces obróbki przechwyconego przez nie obrazu w nowych konstrukcjach są znacznie lepsze aniżeli w starych. Pewne elementy pozostają jednak niezmienne: wpływ jaki na jakość obrazu mają rozdzielczość przetwornika i (ponownie!) jego fizyczne rozmiary.

Duży pod względem fizycznych rozmiarów przetwornik obrazu to bardzo istotna cecha dla czystości rejestrowanego obrazu, a także tego, jak kamera radzi sobie w warunkach słabego oświetlenia. (Fot. Sony)

Wszystko (w dość dużym skrócie) rozbija się o to, jaka ilość światła ma szanse dotrzeć do pojedynczego elementu światłoczułego w kamerze. Im więcej, tym lepszy jest obraz, kolory lepiej odwzorowane i mniej pojawia się szumów w warunkach słabszego oświetlenia. Z kolei ilość światła rejestrowanego przez pojedynczy czujnik optyczny zależy od jego fizycznych rozmiarów – i tak dochodzimy do problemu "upychania" pikseli na matrycy. Komórki światłoczułe mają bowiem takie rozmiary, na jakie pozwala im powierzchnia przetwornika i jeżeli jest ich więcej (czyli przetwornik ma więcej megapikseli) to siłą rzeczy muszą być mniejsze.

Optymalny (pod względem jakości rejestrowanego obrazu) kamkorder powinien mieć więc jak największą matrycę o rozdzielczości odpowiadającej parametrom obrazu końcowego, czyli w przypadku kamery High Definition około 2-megapikselową. To jednak o wiele za mało dla funkcji fotografowania, w którą nowoczesne kamery również są wyposażane. Z tego powodu większość kamer ma przetworniki o większej rozdzielczości. Nie ma w tym nic szczególnie złego, dopóki producenci trzymają się pewnych granic, które można by nazwać zdroworozsądkowymi. Gdy np. zaawansowany kamkorder dysponuje przetwornikiem obrazu o przekątnej 1/2,88 cala i rozdzielczością efektywną 6,65 megapiksela, to można spodziewać się, że będzie on rejestrował obraz o bardzo dobrej jakości. Jeżeli jednak matryca ma 1/6 cala i "ubito" na niej 10 megapikseli, to nie wróży to już najlepiej.

Sprawdzając rozdzielczość przetwornika obrazu użytego w interesującej nas kamerze wideo nie należy sugerować się informacjami podawanymi na obudowie kamery. Często widniejąca tam liczba oznacza maksymalną rozdzielczość oferowaną przez urządzenie w trybie foto i nie ma nic wspólnego z fizycznymi parametrami matrycy. (Fot. Sony)

Jak jednak ocenić stopień upchnięcia komórek światłoczułych w przetwornikach o różnej wielkości? Najłatwiej można to zrobić dzieląc powierzchnię przetwornika podaną w mm kwadratowych przez liczbę pikseli. Poda nam to w pewnym przybliżeniu (bo komórki światłoczułe nie wypełniają całej dostępnej przestrzeni przetwornika, ale są też pomiędzy nimi odstępy) przestrzeń przypadającą na pojedynczą komórkę światłoczułą. Nie będą to szacunki idealne, ale pomogą nam rozeznać się w sytuacji. Tabelę opisującą wymiary fizyczne i powierzchnię najczęściej spotykanych w kamerach wideo przetworników obrazu oraz przykład takiego obliczenia prezentujemy poniżej.

Typ przetwornika	Szerokość [mm]	Wysokość [mm]	Powierzchnia [mm²]
1/6 cala	2,4	1,8	4,32
1/4 cala	3,2	2,4	7,68
1/3 cala	4,8	3,6	17,3
1/2,7 cala	5,37	4,04	21,7
1/1,8 cala (popularny w aparatach kompaktowych)	7,18	5,32	38,2
APS-C	23,6	15,6	368
Super35	23,6	13,3	314

Jako przykład obliczmy, która z dwóch zaawansowanych kamer wideo w ofercie firmy Sony została wyposażona w matrycę o mniejszym zagęszczeniu pikseli: czy kompaktowy model HDR-CX730, czy też kamera z wymienną optyką NEX-VG20? Pierwsza z wymienionych kamer ma przetwornik formatu 1/2,88 cala, usytuowany pod względem powierzchni gdzieś pomiędzy matrycami 1/2,7 i 1/3 cala. Przy założeniu, że jego powierzchnia to około 20 mm2, a całkowita liczba pikseli wynosi 6,65 milionów, otrzymujemy w efekcie 1 piksel przypadający na powierzchnię 3 mikrometrów. W przypadku drugiej kamery, przetwornik ma format APS-C i rozdzielczość 16,7 megapikseli, co daje 1 piksel na powierzchnię 22 mikrometrów. Widać więc, że nawet jeżeli weźmiemy pod uwagę obecność odstępów pomiędzy komórkami światłoczułymi, to te w kamerze NEX-VG20 muszą mieć znacznie większą powierzchnię.

Gain – zamiast czułości ISO

Będąc przy własnościach matrycy warto zwrócić pokrótce uwagę na jeden ważny szczegół: w odróżnieniu od aparatów cyfrowych, w większości kamer wideo (zwłaszcza kompaktowych) regulacji poziomu światłoczułości dokonuje się nie w stopniach ISO, lecz za pomocą parametru o nazwie Gain. Jaka jest między nimi różnica?

Gain zgodnie ze swoją nazwą oznacza wzmocnienie sygnału (w tym przypadku wizyjnego) i jest wyrażane w decybelach. Zwiększenie parametru Gain o 6 dB oznacza dwukrotnie wyższą światłoczułość i odpowiada dwukrotnemu podniesieniu poziomu czułości ISO. Każda kamera wideo ma swoją bazową światłoczułość, która w razie potrzeby może być zwiększana – kosztem pogorszenia jakości rejestrowanego obrazu.

Przetwornik obrazu

Inne cechy

Matryca (do spółki z obiektywem) jest w kamerze bardzo ważnym, lecz nie jedynym czynnikiem decydującym o charakterystyce i jakości rejestrowanego obrazu filmowego. Kamkordery dysponują również innymi cechami i mechanizmami (niejednokrotnie bardziej zaawansowanymi), które mają znaczny wpływ na efekt końcowy filmowania nimi oraz mogą zaważyć na naszej decyzji kupna konkretnego modelu. Wiele z nich może też dla niektórych użytkowników stanowić argument przemawiający na korzyść kamer w porównaniu z aparatami z funkcją filmowania, które takimi funkcjami nie dysponują.

Tryb nocny

Tym, czego w większości aparatów cyfrowych wielu wideoamatorom zdecydowanie brakuje jest opcja pozwalająca filmować po zapadnięciu zmroku. Dla fotografów problem ten jest znacznie prostszy i w gruncie rzeczy sprowadza się do tego, na jak długi czas ekspozycji mogą sobie w danej sytuacji pozwolić bez ryzyka zepsucia zdjęcia oraz czy podniesienie czułości ISO nie spowoduje wzrostu poziomu szumów. W przypadku filmowania jest już nieco trudniej.

"Prawdziwy" tryb filmowania w nocy, czyli zrealizowany przy wykorzystaniu oświetlającej scenę lampy podczerwonej to dla wielu filmowców bardzo wartościowa funkcja. Nic więc dziwnego, że niemal zawsze w kamerach, w których jest ona implementowana, użytkownik zapewniony ma do niej łatwy dostęp, najczęściej z poziomu przycisku na korpusie. (Fot. Jarosław Zachwieja)

Praktycznie wszystkie kamery wideo dysponują jakimś "trybem nocnym", czyli mechanizmem mającym w założeniu umożliwić filmowanie przy słabym świetle. W specyfikacjach technicznych konkretnych modeli możemy też znaleźć informacje na temat tego, przy jakim oświetleniu (podawanym w luksach) kamera może filmować "normalnie", a przy jakim "nocnie". Wartości te mogą być dla nas wskazówką co do tego, na jakiej zasadzie działają takie tryby.

Prostsze mechanizmy do filmowania w nocy (nazywane niekiedy "trybami słabego światła" lub podobnie) polegają po prostu na wydłużeniu czasu otwarcia migawki – do 1/25, 1/20 a niekiedy nawet 1/8 sekundy. Efektem jest obraz jaśniejszy, lecz jednocześnie w znacznym stopniu rozmyty i rejestrujący ruch w zwolnionym tempie i z wyraźnymi smugami. Tryb ten można rozpoznać po tym, że – podobnie jak "normalny" tryb pracy – odznacza się on w specyfikacji technicznej pewnymi ograniczeniami w kwestii minimalnej ilości światła. I tak jeżeli np. kamera do normalnej pracy wymaga oświetlenia o natężeniu co najmniej 6 luksów, to po dwukrotnym wydłużeniu ekspozycji natężenie to może wynosić już tylko 3 luksy.

Film realizowany przy użyciu trybu Nightshot jest monochromatyczny i najczęściej przedstawiany jest w odcieniach zieleni. Ponieważ wiele przedmiotów odbija promieniowanie podczerwone nieco inaczej niż światło widzialne, część filmowanych w ten sposób obiektów może odznaczać się nieco dziwną tonalnością. (Fot. Josef Stuefer)

Drugi, "prawdziwy" tryb nocny określany takimi terminami jak NightShot, 0 lux i innymi (często opatentowanymi) polega na podświetleniu przez kamerę sceny przez silną diodę emitującą światło podczerwone. Nie jest ono rejestrowane przez ludzki wzrok, pozostaje natomiast widzialne dla kamery, która rejestruje w ten sposób obraz monochromatyczny (najczęściej czarno-biały lub w odcieniach zieleni) o całkiem dobrej jakości. Nie wszystkie jednak przedmioty odbijają światło podczerwone w równym stopniu, dlatego obraz z kamery w trybie nocnym może się niekiedy wydawać dziwny. Dotyczy to przede wszystkim ludzkich oczu, które filmowane w podczerwieni wydają się wyglądać zupełnie niesamowicie, a nawet złowieszczo.

[kn_advert]

Obraz "telewizyjny" vs "filmowy"

Oglądając film zrealizowany na potrzeby kina niemal każdy z nas potrafi go odróżnić od serialu telewizyjnego, choć nie wszyscy umielibyśmy sprecyzować, na czym ta różnica polega. Inne są wygląd kadru, płynność ruchu bohaterów, kolorystyka scen i ich tonalność. Różnice te nie mają jednego źródła, lecz kilka i jednym z nich jest sposób, w jaki rejestrują obraz kamery telewizyjne w odróżnieniu od filmowych. Również w wielu zaawansowanych kamerach – kompaktowych i nie tylko – znaleźć można funkcje, których celem jest zapewnienie nagraniom "kinowego klimatu". W języku angielskim określa się go najczęściej mianem filmlook.

Tonalność i kolorystyka w filmie kinowym wyglądają inaczej niż w produkcjach zrealizowanych na potrzeby telewizji. Częściowo wynika to z ograniczeń technicznych, a częściowo z tradycji rozwoju obydwu mediów. Jeżeli zależy nam na uzyskaniu ujęć o "kinowej" stylistyce, czeka nas długa i żmudna nauka i ćwiczenia w oświetlaniu planu. Oczywiście odpowiedni tryb pracy dostępny w naszej kamerze może to bardzo ułatwić. (Fot. hyphenmatt)

Jak działają takie tryby? Tak jak wspomnieliśmy przed chwilą, o "filmowości" produkcji nie decyduje jedynie kamera. Tak naprawdę największe znaczenie ma oświetlenie planu. Działanie wszelkiego rodzaju opcji ze słowem "Cinema" w nazwie sprowadza się natomiast do dwóch dość ważnych czynności: ograniczenia prędkości rejestrowania obrazu do 25 lub 24 klatek na sekundę oraz takiego zmodyfikowania krzywej gamma obrazu (parametr odpowiadający za tonalność rejestrowanego obrazu), aby odpowiadała ona krzywej gamma tradycyjnej taśmy filmowej. Oznacza to przede wszystkim zmniejszenie tonalności jaśniejszych partii obrazu, złagodzenie kontrastów i nadanie obrazowi nieco cieplejszego odcienia.

Podsumowanie

Różnice konstrukcyjne pomiędzy aparatami fotograficznymi z funkcją filmowania i kamerami wideo sprawiają, że urządzenia te – mimo ewidentnych podobieństw – rejestrują materiał wideo w nieco odmienny sposób oraz zapewniają różną funkcjonalność. Dotyczy to szczególnie bardziej zaawansowanych modeli kamer wideo i jeżeli jako filmowcy mamy ambicje lepszego panowania nad obrazem, to powinniśmy się upewnić, czy urządzenie jakie chcemy nabyć na pewno spełni nasze wymagania.

Zobacz także pozostałe artykuły z cyklu: