Применение цифровых фотокамер для осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях

Размещено на http://www.allbest.ru

анализ социальных процессов и отношений в коллективе Областное государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования

«Иркутский региональный колледж педагогического образования»

Кафедра математики и информатики

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Применение цифровых фотокамер для осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях

Выполнил:

студент 4 курса гр. Ж-409

специальности

050148 Педагогика дополнительного образования

Спиглазов Михаил Денисович

Руководитель:

Мельников Анатолий Борисович

Иркутск

2013

Содержание

Введение

Глава I. Теоретическое обоснование видеосъемки на цифровую фотокамеру

1.1 История видеосъемки на цифровой фотоаппарат

1.2 Различия между видео- и фотокамерами

1.2.1 Видеокамера и ее устройство

1.2.2 Фотокамера, устройство и основные отличия от видеокамеры

1.2.3 Качество изображения получаемых с фото- и видеокамер

1.3 Недостатки и достоинства при видеосъемке на цифровые фотокамеры

1.3.1 Magic Lantern - альтернативное микропрограммное обеспечение для камер Canon EOS

Выводы

Глава II. Практическое применение регулярной видеосъемки на цифровой фотоаппарат в учебных учреждениях на примере ТВ-центра ИРКПО

2.1 Подбор оптимальных цифровых фотокамер для регулярной видеосъёмки в образовательных учреждениях

2.2 Рекомендации по видеосъёмке на цифровые фотокамеры в образовательных учреждениях и вспомогательное оборудование

Заключение

Литература

Введение

цифровая фотокамера видеосъёмка

Актуальность темы

Современная жизнь диктует новые требования к качеству изобразительного контента. Если в 1980-90 е года черно-белая картинка с невысоким разрешением на экране лампового телевизора воспринималась более чем обычно, то на сегодняшний день прорыв информационных технологий и высокая конкурентная борьба на рынке фото-видео аппаратуры, позволила снимать и воспроизводить высококачественную по техническим характеристикам продукцию любому фото- видео- любителю у себя дома, используя относительно недорогую аппаратуру.

На сегодняшний день большое количество школьных учреждений имеют у себя фото- и видео- кружки, либо даже собственные фото- и телестудии. В силу определенных особенностей качественная видео аппаратура стоит значительно дороже, чем фотоаппаратура (видеокамера сегмента «полу-про» стоит порядка 160 - 500 тыс. рублей [8], фотоаппарат из того же сегмента стоит в пределах 30-50 тыс. рублей [9]). Большинство школьных учреждений, как правило, не в состоянии приобрести видеотехнику подобного класса и приобретают видеокамеры любительского сегмента. Однако подобное видеооборудование, хотя и решает задачу видеофиксации различных событий образовательного учреждения, выдает низкую по техническим и художественным характеристикам картинку, которая уже мало привлекает современную молодежь.

На сегодняшнем этапе развития техники появилась реальная возможность за очень невысокую цену оснастить школьную видеостудию полноценной кинокамерой на основе современных DSLR камер. DSLR - это Digital Single Lens Reflex - цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат [6] (в дальнейшем DSLR). Современные цифровые фотоаппараты позволяют снимать видео высокого качества по техническим характеристикам, и достаточно часто используются в топовых сериалах, и даже в «большом» кинематографе, не говоря уже про рекламу, корпоративные и документальные фильмы [4, 5]. Однако эту особенность редко используют в образовательных учреждениях. В 2010 году в прокат вышел французский абсурдно-комедийный фильм ужасов «Шина» (англ. Rubber), целиком снятый на Canon EOS 5D mark II. Эпизод «Помоги мне» (англ. Help Me) американского телесериала «Доктор Хаус» был полностью снят на Canon EOS 5D mark II. Телевизионный фильм английского телеканала BBC Four «The Road to Coronation Street», вышедший 16 сентября 2010 года, целиком снят с использованием Canon EOS 5D Mark II. Российская драма 2011 года «Портрет в сумерках» полностью снята на два фотоаппарата Canon EOS 5D Mark II. На съемках фильма «Железный человек 2» так же использовался DSLR [2].

Таким образом, на сегодняшний день, учебные учреждения имеют возможность использовать оборудование, позволяющем снимать высокое по техническим и художественным характеристикам видео, имеющем при этом невысокую цену. Но сделать выбор в пользу той или иной фотокамеры, в условиях огромного выбора представленных на рынке моделей различных по цене при отсутствии практических навыков педагогу дополнительного образования достаточно сложно.

Объектом исследования является процесс осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях.

Предмет исследования являются современные цифровые фотокамеры представленные на рынке, а так же дополнительное оборудование, как средства для осуществления регулярной видеосъемки.

Цель исследования состоит в выявлении и обосновании возможности полноценного применения цифровых фотокамер для осуществления регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях.

Для достижения поставленной цели необходимо последовательно решить следующие задачи:

Проанализировать процесс регулярной видеосъемки в образовательных учреждениях, выделить его существенные характеристики;

Изучить историю появления направления видеосъемки на фотокамеры.

выяснить основные конструктивные различия, а также различия в характере съемки и качестве изображения между цифровыми фотокамерами и видеокамерами в области видеосъёмки;

определить недостатки и достоинства при видеосъемки на цифровые фотокамеры;

провести сравнительный анализ цифровых фотокамер с точки зрения использования их для регулярной видеосъёмки в образовательных учреждениях;

разработать и предложить рекомендации по видеосъёмке на цифровые фотокамеры в образовательных учреждениях.

В соответствие с поставленными задачами в исследовании использовались следующие методы:

Теоретические - теоретический анализ существующих устройств представленных на рынке, отзывов конечных пользователей цифровых фотокамер камер представленных в сети интернет, обзоров оборудования в тематических журналах.

Эмпирические - наблюдение за видеосъемкой на цифровые зеркальные фотоаппараты конечными пользователями в том числе и в образовательных учебных учреждениях; опрос, индивидуальные беседы с владельцами DSLR-камер, изучение готовых медиапродуктов снятых полностью или частично на DSLR-устройства, качественный и количественный анализ результатов исследования.

Практическая значимость работы

Использование материалов и рекомендаций данной работы руководителями ТВ-центров и школьных кружков видеостудий позволят педагогам дополнительного образования оптимально выбрать модели цифровых фотокамер для видеосъемки, а также дополнительное оборудование в зависимости от имеющегося бюджета и практических навыков, помогут разобраться в особенностях видеосъемки на цифровой фотоаппарат, и позволят избежать ошибок, неизбежно возникающих на этапе освоения этого вида техники. Использование современной техники, и возможность создания высокой по техническим и художественным характеристикам картинки, соответствующей сегодняшнему времени, с большим интересом вовлечет учеников в создание собственной видеопродукции и получению практических навыков видеосъемки.

Теоретические основы работы

Видеосъемка на цифровые фотокамеры очень молодое направление, поэтому большинство теоретической информации представляет разрозненную хаотичную структуру, расположенную преимущественно в глобальной сети Интернет, на тематических форумах, блогах, отдельных статьях и т.д. Связано, это в первую очередь с любительским и полупрофессиональным характером применения (кроме отдельных случаев профессионального использования, при которых, как правило не публикуются результаты практических наработок). На сегодняшний день не достигнуто единое соглашение о значении концепций и терминов по съемке на цифровые фотокамеры. По мере дальнейшего совершенствования индустрии определение и использование терминов будут более четкими. В данной работе, мы будем вводить необходимые термины по ходу изложения информации. Таким образом, что термины будут являться логической частью работы, а не бесполезным словарем.

Основная часть работы проводилась в рамках исследовательско-экспериментальной деятельности, проводимой на базе ТВ-центра ИРКПО, практических занятиях в МБОУ Лицее №3, МБОУ СОШ №72 и МБОУ Гимназии №3 г. Иркутска.



Глава I. Теоретическое обоснование видеосъемки на цифровую фотокамеру

Процесс регулярной видеосъемки характеризуется повышенным требованиям к техническим ресурсам, поскольку предполагает ежедневную работу в области создания медиаконтента, которая как правило составляет несколько часов в день. Поэтому к вопросу выборы аппаратуры в таком случае необходимо подходить более серьезно, чем к нерегулярной съемки от случая к случаю. Давайте разберемся подходят ли фотокамеры для такого рода видеосъемок.

1.1 История видеосъемки на цифровой фотоаппарат

Большинство из нас воспринимают цифровой фотоаппарат как нечто само собой разумеющееся. А ведь еще 15 лет назад такое устройство мог позволить себе только очень состоятельный человек, и было оно скорее признаком роскоши, чем технической необходимостью. Владельцам первых «цифровиков» приходилось нелегко. Нужно было носить с собой пятикилограммовые рюкзаки с аккумуляторами и жестким диском. С тех пор фотокамеры значительно уменьшились в размерах и стали куда более удобными -- такими, какими мы их привыкли видеть.

Со времени появления фотоаппарата до выхода в свет его цифрового наследника прошло почти сто лет -- именно столько потребовалось, чтобы найти способ записи изображений на цифровой носитель. Матрицы фотокамер в том виде, который используется сегодня, появились в конце 60 х годов. Изобретенный Вильямом Бойлем и Джорджем Смитом прибор с зарядовой связью стал первым шагом к современной технике.

В 1981 году, фирма Sony выпускает камеру Sony Mavica (сокращение от Magnetic Video Camera), с которой и принято отсчитывать историю современной цифровой фотографии (рис. 1). Mavica была полноценной зеркальной камерой со сменными объективами и имела разрешение 570Ч490 пикселей (0,28 Мп). Она записывала отдельные кадры в формате NTSC и поэтому официально она называлась «статической видеокамерой» (Still video camera). Технически, Mavica была продолжением линейки телевизионных камер Sony на основе ПЗС-матриц. Во многом, появление Mavica было переворотом, аналогичным изобретению химического фотопроцесса в начале XIX века. На смену громоздким телекамерам с электронно-лучевыми трубками пришло компактное устройство на основе твердотельного ПЗС-сенсора. Полученные на ПЗС-матрице изображения сохранялись на специальном гибком магнитном диске в аналоговом видеоформате NTSC.

Рисунок 1. Sony Mavica - первая цифровая фотокамера (1981 год)

Диски были похожи на популярные в 1990-х и 2000-х годах дискеты, но имели размер не 3,5, а 2 дюйма. На него можно было записать до 50 кадров, а также звуковые комментарии. Диск был перезаписываемый и назывался Video Floppy и Mavipak.

В середине 80-х (1984-1986 года) по примеру Sony, компании Canon, Nikon, Asahi также начали выпуск электронных видео и фотокамер. Камеры были аналоговыми, стоили очень дорого и имели разрешение 0,3-0,5 мегапикселей. Картинки в формате видеосигнала писались на магнитные носители (как правило, дискеты). В 1986 году Kodak ввёл в обиход термин «мегапиксель», создав промышленный образец CCD-сенсора с разрешением 1,4 Мп.

Основная проблема заключалась в том, что никто не знал, с какого конца приступить к разработке цифровой камеры -- наработки, полученные за время создания аналоговых фотоаппаратов, явно не подходили для их цифровых собратьев. Все попытки сделать устройство, которое бы наследовало опыт традиционной пленочной техники заканчивались провалом: например, созданная в 1991 году путем механического копирования пленочной «зеркалки» Kodak DCS-100 стоила около 25 тысяч долларов. Даже если отбросить в сторону безумную цену модели, ее использование оставалось проблематичным: камера требовала ношения пятикилограммовой сумки с блоком питания и жестким диском и не отличалась при этом достаточно серьезным качеством съемки.

Единственное, что могло использоваться как в пленочных, так и в цифровых аппаратах -- объективы. Принцип их работы при переходе от одного типа хранения информации к другому ничуть не изменился.

Не хватало для создания качественного и простого цифрового фотоаппарата и удобного, емкого носителя. Жесткие диски для этих целей не подходили из-за своей ненадежности и больших размеров -- ведь предшественники HDD в то время тоже не отличались миниатюрностью. Лишь в 1994 году компания SanDisc создала стандарт CompactFlash, который с некоторыми доработками используется и сегодня.

Это дало некоторый толчок развитию техники и в результате уже через год появились первые пользовательские цифровые камеры, которые к тому же отличались более или менее доступной ценой. По разрешению матрицы они существенно превосходили своих предшественников. Уже в 1995 году были выпущены первые потребительские фотоаппараты Apple QuickTake 150, Kodak DC40, Casio QV-11 (первая цифровая фотокамера с LCD-дисплеем и первая же -- с поворотным объективом), Sony Cyber-Shot. Началась гонка за снижение цены и приближение качества цифровой фотографии к качеству плёнки [3].

Как правило, большинство выпускаемых цифровых фотоаппаратов имели функцию видеосъемки, качество которой оставляло желать лучшего: разрешение 320 на 200 пикселей или в лучшем случае 640 на 480 пикселей, при частоте 15 - 20 кадров в секунду, некоторые позволяли писать еще и звук. Из-за этих особенностей, а также из-за отсутствия какой-либо возможности съемки в ручных режимах, видеосъёмка на фотоаппарат профессионалами всерьез не рассматривалась, да и обычные рядовые любители пользовались ей нечасто. Зеркальные цифровые фотоаппараты, позиционируя себя как «профессиональную» технику, не включали функцию видеозаписи, оставляя ее маркетологам любительского сегмента.

Первой моделью на горизонте качественной DSLR видесьемки в августе 2008 года, стала фотокамера Nikon D90. Это была первая цифровая зеркальная фотокамера, реализующая не просто качественную видеосъемку, а видеосъемку в режиме высокой четкости. Тем не менее, революционного бума не произошло, поскольку запись видео на Nikon D90 вызывало ряд сложностей: продолжительность одного ролика до 5 минут, фиксированная частота кадров 24 кадра в секунду, использование низкоэффективного кодека MJPEG. Практически одновременно с Nikon в сентябре 2008 года Canon анонсирует свою модель Canon EOS 5D mark II -- цифровой зеркальный фотоаппарат серии EOS с полноразмерной КМОП-матрицей (36Ч24мм). 5D mark II является первым цифровым фотоаппаратом компании Canon, поддерживающим возможность записи видео в формате Full HD. Функционал для съемки видео на 5D mark II, по сравнению с Nikon D90, значительно расширен: размер матрицы 36х24мм; съемка видео в формате HD (1080p) и SD, продолжительность одного Full HD ролика до 12 минут, «нормальная» (для стран со стандартом NTSC) частота кадров в 30 к/с, а при обновлении прошивки дополнительно появляется опция выбора 24 и 25 к/с, кодек H.264 с переменным битрейтом до 50Мб/с, часть управления вынесена на кнопки корпуса (рис. 2). Неизвестно, подозревали ли об успехе сотрудники маркетингового отдела Canon, но это был прорыв, настоящая революция! Несмотря на все недостатки, речь о которых пойдет ниже, 5D mark II в умелых руках давал изображение во многом напоминающее кинокадр.

Рисунок 2. Первая полноматричная фотокамера с функцией видеосъемки 5D mark II (сентябрь 2008 года)

Возможность вручную выставить параметры экспозиции дало огромные возможности в самовыражении. Благодаря отличному качеству получаемой видеозаписи, этот фотоаппарат стал первым, который начали применять для съемки малобюджетных кинофильмов и телесериалов. Из-за большого размера матрицы, значительно превосходящей по размерам матрицу формата «Супер-35», применяемую в большинстве цифровых кинокамер, Canon EOS 5D Mark II стал их малобюджетной альтернативой. Качественные фотообъективы обеспечивают характер изображения, аналогичный профессиональным киносъемочным объективам и недостижимый в видеокамерах с маленькой матрицей.

Таким образом, несмотря на то, что Canon не была первой компанией, которая включила функции съемки в режиме видео в зеркальные фотоаппараты, но именно ее новая линейка зеркальных цифровых фотоаппаратов, стала реальным конкурентом цифровым кинокамерам. И если модель 5D Mark II, как первенец, лишь взорвала рынок, то следующая модель 7D стремительно погнала волну во все сферы малобюджетного кино.

Несмотря на то, что матрица у 7D несколько меньше, все же, грубо, этот размер приближается к кинокадру 35 мм и соизмерим с размером матрицы камеры RED. Но наиболее важно, что в этой модели фотоаппарата появилась возможность снимать видео с частотой 24 кадра в секунду, так как в классическом кинематографе. И эта возможность для камеры ценой $1600 сделала ее экстремально популярной.

На сегодняшний день рынок видео-DSLR стремительно развивается, миллионы любителей и профессионалов снимают видео с помощью «зеркалок», получая за небольшие деньги дорогую и качественную картинку.

1.2 Различия между видео- и фотокамерами

1.2.1 Видеокамера и ее устройство

Видеокамера - это комбинация телевизионной передающей камеры и устройства для видеозаписи. Впоследствии, слово «видеокамера» практически вытеснило слова «телевизионная камера» и «телекамера» (ТВ-камера), заменив их. Впервые слово «видеокамера» стало использоваться применительно к миниатюрным ручным телекамерам, предназначенным для записи домашнего видео на бытовой видеомагнитофон. После появления комбинации передающей ТВ-камеры и видеомагнитофона -- камкордеров (англ. camcorder), предназначенных для тележурналистики, слово «видеокамера» вошло и в профессиональный обиход [100]. Таким образом, говоря более простым языком, видеокамера - это устройство записи подвижного изображения и звука в «телевизионном» формате, т.е. в виде, пригодном для последующего просмотра на телевизоре.

В настоящее время на рынке представлено более трех сотен моделей любительских и полупрофессиональных видеокамер, и около сотни профессиональных моделей. Несмотря на такое разнообразие, функционально устройство всех видеокамер очень похоже и представлено на рисунке 3.

Рисунок 3. Упрощенная схема цифровой видеокамеры

Разберем каждый блок в отдельности, и рассмотрим его влияние на качество получаемого материала.

Объектив -- создает изображение на светочувствительной матрице и должен обеспечить попадание как можно большего количества света на нее с тем, чтобы получить достаточную яркость изображения в условиях плохой освещенности. Для съемки в условиях хорошей и избыточной освещенности в объективах имеется диафрагма для ограничения светового потока. Одна из основных характеристик объектива так и называется -- "светосила", это есть отношение яркостей объекта и изображения объекта, полученного с помощью объектива. Светосила объектива прямо пропорциональна т.н. "относительному отверстию" объектива, которое представляет собой отношение D/f, где D-диаметр входной линзы или другого "узкого места" для светового пучка, проходящего через объектив, а f-фокусное расстояние объектива.

Это выражение обычно приводится к виду, когда числитель дроби приведен к 1, например, 1:1,8. Так обычно пишут на объективе наряду с диапазоном изменения зума. Чем меньше знаменатель дроби, тем более светосилен объектив.

Другие важные характеристики объектива -- это «зум» («увеличение») и «разрешающая способность» («разрешение»). Зум, или кратность увеличения, обозначают либо двумя цифрами, например, 0,5-8х, либо одной, являющейся делением второй цифры на первую, то есть, в этом примере, 16х. Как относительное отверстие, так и зум обратно пропорциональны разрешающей способности объектива, то есть его способности раздельно отображать мелкие объекты на матрице. С ростом относительного отверстия и зума растут размеры и стоимость объектива, а также искажения (аберрации), вносимые объективом.

Вследствие того, что стандартом видеоизображения предусмотрена меньшая цветовая четкость, нежели четкость по яркости, допустимые по цене и габаритам величины относительного отверстия и зума для видеообъективов шире, чем для фотообъективов и достигают приблизительно 1:1,8 и 12х соответственно. Фотографирование через эти объективы делает заметными аберрации, из-за того, что в фоторежиме разрешение по трем составляющим RGB (Red-Green-Blue) одинаковое. Из-за этого сравнивать фотографии, сделанные с помощью видеокамеры и с помощью фотоаппарата некорректно, к тому же еще не слишком дорогие фотоаппараты оснащаются объективами с меньшим относительным отверстием и меньшим зумом (обычно около 3х) и большей по размерам матрицей, что позволяет получить более качественное изображение. Правда, компания Samsung, например, решила эту задачу "в лоб" и выпустила линейку видеокамер "DuoCam" с раздельными объективами и матрицами для видео и фото, напоминающими старинные кинокамеры с объективами на турели.

Разрешение собственно объективов видеокамер обычно нигде не приводят, в том числе потому, что разрешение полученного изображения зависит от разрешения светочувствительной матрицы, а также от способа сохранения полученного изображения, о чем будет сказано далее.

В профессиональных моделях видеокамер, между объективом и матрицей установлено несколько (от 2 до 5) фильтров нейтральной плотности (ND), которые не влияют на спетральный состав проходящего через них света, ослабляя лишь мощность светового потока. Это позволяет в условиях с ярким освещением не закрывать диафрагму и не уменьшать выдержку (при сильном закрытии диафрагмы падает разрешающая способность объектива, и исчезает возможность использовать глубину резкости для расстановки «акцентов» в изображении, а очень короткие выдержки приводя к так называемому «стробу» - лишает изображение плавности).

Световой пучок, проходя через оптический стабилизатор (O.I.S.) изображения, фокусируется на светочувствительной матрице (иногда их три по числу основных цветов, что обеспечивает лучшую цветопередачу, хотя и удорожает камеру). Вообще, внутри самой камеры применяются два типа устройств, позволяющих конструктивными методами уменьшить влияние дрожания камеры при съемке. Лучший из них -- это уже упомянутый выше оптический стабилизатор изображения, который обычно состоит из гиростабилизированных оптических элементов, позволяющих при колебаниях камеры в пространстве сохранять на светочувствительной матрице неподвижную картинку. Недостаток такого стабилизатора всего один -- высокая стоимость изготовления, поскольку оптический стабилизатор -- это высокоточное оптико-механическое устройство. Поэтому он используется только в профессиональных видеокамерах и любительских камерах высшей ценовой категории. В более дешевых камкордерах используется электронный стабилизатор изображения (E.I.S.), который включается в блок обработки сигналов.

Для того чтобы обеспечить работу электронного стабилизатора изображения, приходится ставить светочувствительную матрицу с увеличенным количеством элементов. Вследствие тряски изображение на матрице перемещается относительно ее центра, однако цифровой сигнальный процессор по характерным точкам изображения, определенным в результате предыдущего сканирования матрицы, определяет, в какую сторону сместилось изображение, и пытается сохранить изображения на прежнем месте. Отсюда следуют недостатки электронной стабилизации изображения:

Повышается число пикселей в матрице на величину, большую, нежели необходимо для формирования видеоизображения (например, 720х576=414720 для PAL), что ведет к уменьшению размера самого пикселя матрицы и, следовательно, его светочувствительности, пропорциональной количеству фотонов света, попадающих на пиксель.

На анализ и компенсацию сдвига требуется время, вследствие чего снижается время экспозиции матрицы (выдержка), что снижает яркость полученного изображения.

Поскольку направление движения камеры, как правило, беспорядочное, его компенсация является не такой простой задачей, приводящей к потере разрешения картинки (до 40% против 10% у оптического стабилизатора). В случае же упорядоченного движения камеры (панорамирования) возможен эффект "залипания" изображения, когда камера движется равномерно, а картинка -- рывками.

Основные характеристики светочувствительной матрицы -- это ее размер (обычно его измеряют в дюймах -- например, 1/4", и количество элементов (пикселей) в ней.

Как было сказано -- чем больше размер пикселя матрицы, тем выше его светочувствительность и, следовательно, при фиксированном количестве элементов матрицы, чем больше размер матрицы, тем лучше. Однако с ростом размера матрицы растут размеры и стоимость объектива, и, соответственно, размеры самой камеры. Следует отметить, что производители часто "стесняются" рекламировать размер матрицы, в отличие от количества "мегапикселей" в ней. Все мегапиксели, конечно, используются в фоторежиме, их часть -- для работы электронного стабилизатора. Некоторое (примерно до 0.7 Мп) увеличение числа элементов матрицы, участвующей в формировании видеоизображения, сверх необходимых 0,414Мп, положительно сказывается на четкости видеоизображения, но чрезмерное увеличение "мегапикселей" приводит к снижению светочувствительности видеокамеры. Снижение размеров матрицы до 1/6 дюйма вызывает значительный рост шумов на изображении при съемке в условиях недостаточной освещенности, что в любительских условиях весьма частое явление.

Как показано на рис. 3, сигнал с матрицы поступает на блок обработки сигналов, который в современной любительской видеокамере, как правило, включает в себя функцию цифрового увеличения изображения, которая является практически чисто маркетинговым трюком и очень редко востребованной функцией в реальной видеосъёмке.

Кроме приема сигналов с матрицы (матриц) блок обработки сигналов принимает сигналы с микрофона и иногда также с входных разъемов видео и звука для записи на носитель для видео, если это предусмотрено конструкцией камеры. Входные и выходные разъемы сейчас зачастую конструктивно объединены и переключение запись/воспроизведение (если оно есть) располагается в меню камеры.

Во всех видеокамерах блок обработки сигналов позволяет также обрабатывать видеосигнал с целью получения различных видеоэффектов при съемке -- вход и выход в затемнение, сепия, черно-белое изображение и проч.

Выходные сигналы блока обработки:

Видеосигнал для просмотра на телевизоре или для перезаписи на другой носитель.

Видео для видоискателя и/или жидкокристаллического монитора. Большинство видеокамер имеет как видоискатель, так и жидкокристаллический монитор, однако некоторые производители в погоне за экономией и миниатюризацией оставляют на камере только ЖК монитор, что не есть хорошо -- при ярком солнечном освещении на маленьком экранчике видимость оставляет желать лучшего.

Аудиосигнал воспроизведения, используемый также для перезаписи и наушников. Иногда на камере находится и миниатюрный громкоговоритель для предварительного просмотра и прослушивания отснятого материала без наушников.

Сигнал для записи на носитель фотоизображений (иногда фото записывается на тот же носитель, что и видео).

Сигнал для записи видео, соответствующий способу хранения видео в устройстве для хранения видео.

На сегодняшний день флеш-память практически вытеснила все остальные цифровые устройства хранения информации, оставив разве что, небольшую долю HDD и кассетному формату DV, до сих пор имеющего большую популярность на телеканалах.

1.2.2 Фотокамера, устройство и основные отличия от видеокамеры

Фотоаппарат (фотографический аппарат, фотокамера) -- устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света. Цифровой фотоаппарат -- это фотоаппарат, в котором для получения изображения вместо фотоплёнки (фотопластинки) используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов на твердотельной подложке, называемый фотоматрицей, на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива. Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти фотоаппарата или дополнительном носителе, вставляемом в фотоаппарат.

Таким образом в отличие от видеокамеры, которая предназначена для записи подвижного изображения и звука, фотокамера предназначена для фиксации неподвижных изображений. Но так ли велика разница между фотоаппаратом и видеокамерой, ведь мы знаем, что современная видеоаппаратура может делать статичные снимки, а фотоаппараты записывать видеоряд. Где же грань между фото- и видеокамерой? Давайте рассмотрим схему устройства цифрового фотоаппарата (рис. 4).

Рисунок 4. Упрощенная схема цифровой фотокамеры

Мы видим практически те же блоки, что и в видеокамере (объектив, видоискатель/ЖК экран, матрица, носитель информации, микропроцессор и т.д.). Давайте попробуем более подробно сравнить две системы, изначально предназначенных для разных задач, для того, чтобы увидеть ту самую грань различия между фото- и видеокамерой (табл. 1). Серым цветом выделены блоки, в которых имеются отличия.

Как мы можем видеть эта самая грань очень тонкая, и фактически принципиальное отличие имеют только конструкция корпуса, наличие видоискателя, встроенные ND-фильтры, и наличие специализированных разъемов ввода вывода. Эти отличия не влияют на саму возможность видеосъемки, ограничивая лишь дополнительный функционал и удобства. Да и то если сравнивать любительский сегмент видеокамер эти отличия практически полностью нивелируются.



Таблица 1. Различия составных блоков фото- и видеокамер

Блок	Различия
Корпус	Ощутимые различия, особенно ощущаемые между профессиональными моделями (корпус проф. видеокамер сбалансирован для длительной видеосъемки с плеча)
ЖК экран	Идентичны. Качество экрана фотоаппаратов как правило на порядок лучше (имеют большее разрешение и лучшую цветопередачу).
Видоискатель	Разная конструкция. В цифровой зеркальной камере видоискатель оптический, и это фактически означает невозможность контроля картинки через него во время видеосъемки. (Т.е. можно сказать, что у фотоаппаратов, применительно к видеосъемке, он отсутствует).
Объективы	Идентичны. Качество объективов у фотоаппаратов как правило значительно лучше и рассчитаны на большее разрешение и обладают более красивым рисунком. Кроме того, у всех DSLR, даже начального уровня, объективы сменные, в отличие от видеокамер, где возможность менять объективы присутствует только у профессиональных моделей.
Стабилизация	Присутствует и там и там. На фотокамерах наличие зависит от установленного объектива.
Встроенные ND-фильтры (фильтры нейтральной плотности)	Фотокамеры не оснащаются встроенными фильтрами нейтральной плотности. Любительский сегмент видеокамер тоже не имеет встроенных фильтров, но у них негативные последствия от их отсутствия уменьшены до минимума.
Микропроцессор (блок обработки сигналов)	Присутствует в фото- и видеокамерах. Свойства зависят от конкретной модели.
Матрица	Имеет различия в размерах, динамическом диапазоне, величине пикселя. Есть плюсы и минусы (относительно видеосъемки) как в фото- так и в видеокамерах. Но в целом в обоих случаях позволяют получить качественное изображение.
Носители информации	В большинстве случаев используются флешь-носители
Микрофон	Как правило в большинстве случаев присутствует и там и там, хотя в видеокамерах качество получаемого звука значительно лучше.
Специализированные разъемы ввода/вывода	Фотокамеры не оснащены специализированными разъёмами, в первую очередь в силу своей компактности. Хотя любительский сегмент видеокамер, также очень редко имеет подобное оснащение.

Таким образом, в фотокамере присутствуют все основные узлы и элементы, которые необходимы для съемки подвижного изображения, и которые присутствуют во всех видеокамерах. Давайте теперь разберемся с качеством получаемого изображения, может быть здесь нас и ждут принципиальные отличия?

1.2.3 Качество изображения получаемых с фото- и видеокамер

Все началось в сентябре 2008 года, когда ролик, который снял известный фотограф Винсент Лафорет на фотоаппарат 5D Mark II заставил обратить на себя внимание миллионы людей во всем мире. И в первую очередь на качество изображение, которое было получено с зеркального фотоаппарата. Было много споров о том как снимался этот клип, что на него было потрачено много средств, очень дорогие объективы. Но все сходились в одном. Качество изображение было великолепным! Такого никто не ожидал от обычного фотоаппарата. Что же было необычного в этом ролике? Что там было такого, за счет чего фотоаппараты могут конкурировать с видеокамерами даже в их прямой сфере деятельности? Давайте посмотрим на отдельные стоп кадры из этого ролика (рис. 5-8).

Рисунок 5. Стоп кадр из ролика “Reverie” («Задумчивость») Vincent Laforet

Рисунок 6. Стоп кадр из ролика “Reverie” («Задумчивость») Vincent Laforet

Рисунок 7. Стоп кадр из ролика “Reverie” («Задумчивость») Vincent Laforet

Рисунок 8. Стоп кадр из ролика “Reverie” («Задумчивость») Vincent Laforet

В первую очередь всех удивило поразительное сходство картинки с кинокадром. На тот момент ни одна видеокамера (а если учитывать ценовой диапазон, то и на сегодняшний день) не могла приблизится к такому качеству изображения (рис. 9). Малая глубина резкости, которую в видеокамере без применения DOF-адаптеров получить невозможно, великолепнейшая цветопередача, светочувствительность и широта динамического диапазона - вот то, что отличало видеокадры с 5D Mark II. И все это за сравнительно небольшие деньги!

Рисунок 9. Стоп кадры с профессиональной DV-камеры Canon XL-1 S

Конечно это привлекло много поклонников, в частности режиссер Грег Яйтэнс решил снять последнюю серию шестого сезона популярного сериала «Доктор Хаус» полностью на фотокамеру Canon 5D mark II. Такой выбор объяснил именно возможностью снимать с очень маленькой ГРИП (глубиной резко изображаемого пространства), когда лицо в кадре четкое, а фон сильно размыт. Хотя для работы съемочная группа могла выбрать самое дорогое оборудование, она все равно остановилась на фотоаппарате.

За счет чего же цифровые зеркальные фотокамеры дают такую качественную картинку? В первую очередь это конечно же размер матрицы. Сенсоры видеокамер даже среднего ценового диапазона не больше, чем у фотомыльниц (рис. 10). Чем больше сенсор тем, тем больше света на него попадает и тем выше чувствительность камеры. На практике это означает, например, что фотокамерой Canon EOS 5D Mark III при ISO 6400 можно снимать при полной темноте при свете свечи и при этом получать очень качественное видео практически без шумов.

Рисунок 10. Сравнение размеров матриц фотоаппаратов и видеокамер

Также большой сенсор - это малая глубина резкости и возможность выделить любой объект съемки размыв фон.

Во вторых - это возможность использовать очень качественные объективы. Для видео главное -- стекло, его суть, геометрия картинки, боке. При его наличии складывается иное отношение к картинке, сама работа, дубли, съемка происходят иначе. Во многом благодаря именно высококачественной оптике картинка с DSLR видео выглядит более художественно и «киношно».

В третьих, инженеры Canon сделали большой запас для редактирования картинки, имея некоторую избыточность в битрейте около 50 Мегабит/секунду (для примера у большинства видеокамер он не поднимается выше 25 Мегабит/сек, имея правда при этом чуть лучше технологию сжатия), что позволяет изображению лучше поддаваться цветокоррекции. На сегодняшний день, с помощью сторонней альтернативной прошивки Magic Lantern на фотокамерах Canon 5D Mark II и III теперь могут записывать RAW-видео. Это позволяет повысить резкость и иметь огромный запас по обработке видеоизображения. Подобные возможности обработки видео Canon предоставляет лишь в профессиональной видеокамере EOS C500 стоимостью свыше 25 тысяч долларов [10].

1.3 Недостатки и достоинства при видеосъемке на цифровые фотокамеры

За все в жизни надо платить. В том числе и за качественную кино-картинку за небольшие деньги. Конечно, и в этой бочке меда, есть своя ложка дегтя. При съемке видео на устройство, изначально для этого вовсе не предназначенного неизбежно возникают трудности и проблемы. В процессе эксплуатации самим автором, личных и дистанционных опросов других пользователей DSLR камер в рамках исследовательской-экспериментальной деятельности, проводимой ТВ-центром ИРКПО, были выявлены основные недостатки и достоинства цифровых фотоаппаратов для съемки видео (табл. 2).

Таблица 2. Недостатки и достоинства цифровых камер для видеосъемки

Достоинства	Недостатки
Использование съемной оптики (значительно более качественной чем на бытовых видеокамерах, и значительно дешевле (в 10-50 раз), чем кино-видео оптика при сопоставимом качестве).	Алиасинг (зубчатая структура на прямых линиях) и муар (цветные разводы). Эти проблемы решаются установкой специальных сглаживающих фильтров между матрицей и объективом (стоимость фильтра около 10 тыс. рублей). У некоторых моделей (5 DMark III, Panasonic Lumix DMC-GH2) эта проблема решена.
Цена. В этой ценовой категории нет ни одной видеокамеры, позволяющей добиться такого качества изображения.	Роллиг-шаттер (эффект желе, запаздывание частей изображения при съемке панорам или быстро движущихся предметов)
Большой размер матрицы, который позволяет получить малую глубину резкости (объемную картинку).	Отсутствие работающего автофокуса и сложность съемки в автоматических режимах. Фактически качественно снимать можно только в ручных режимах. В связи с этим возникают сложности при репортажной съемки.
Качественная цветопередача.	Низкое качество встроенного микрофона (необходимость использования внешнего микрофона).
Широкий динамический диапазон (разница между самыми яркими и самыми темными участками изображения). У пленочных носителей - 14 стопов, у DSLR - 11, у большинства видеокамер - 8.	Отсутствие профессиональных звуковых разъемов и контроля за звуком (частично решается сторонней прошивкой Magic Lantern, и полностью внешними звуковыми рекодерами).
Высокая светочувствительность при минимальном уровне шумов.	Необходимость приобретения дополнительного обвеса для съемки с плеча и навешивания дополнительного оборудования (свет, внешние микрофоны, аккумуляторы, внешние мониторы и т.д.)
Высокий битрейт (50 мегабит/сек) дает большие возможности по цветокоррекции и постобработки видеоматериалов	Прерывание записи каждые 12 минут из-за использования файловой системы Fat32 (один файл не может быть больше 4 Гбайт).
Компактный размер.	Необходимость современных компьютеров для обработки видео.
Универсальность (видеокамера и фотоаппарат в одном устройстве).	Перегрев матрицы (в некоторых моделях).
Возможность постепенного вложения средств.	Урезаный вывод видеосигнала по HDMI (480p у многих моделей), что осложняет использование внешних мониторов.
Прогрессивное сканирование матрицы (каждый кадр имеет полное разрешение, в отличие от интерлейсного кадра, в котором чередуются четные поля изображения).	У большинства моделей, максимальная частота съемки в высоком качестве (1080p) всего 30 кадров в секунду (сложности с замедлением, съемки быстродвижущихся объектов, панорам).
Использование записи RAW видео с помощью прошивки Magic Lantern.	Невозможность сделать осуществлять трансфокацию (плавный наезд на объект).

Большинство из описанных недостатков практически полностью, или частично решаются либо установкой сторонних прошивок, либо установкой дополнительного оборудования (как дорогостоящего, так и не очень), с некоторыми придется мириться, и использовать некоторые поправки для видеосъемки. Пожалуй, самая большая и нерешаемая проблема для многих видеолюбителей - это отсутствие автоматической фокусировки. Хотя на многих моделях профессиональных видеокамер, а тем более кинокамер, также нет фокусировки, и никто не видит в этом большой трагедии. На наш взгляд, фотоаппарат стоит больше рассматривать не как видеокамеру, а как кинокамеру. Соответственно и методы съемки тоже ближе к «киношным». Если рассматривать фотокамеру с этой позиции, то часть недостатков отпадут сами собой, либо наоборот превратятся в достоинство, позволяя воплотить в жизнь свои художественные замыслы.

1.3.1 Magic Lantern - альтернативное микропрограммное обеспечение для камер Canon EOS

Как мы говорили выше, много недостатков можно исправить, используя сторонние прошивки. Давайте рассмотрим одну из них, пожалуй самую распространенную - Magic Lantern, что в переводе с английского языка означает «Волшебный фонарь».

Magic Lantern - это неофициальная надстройка для прошивок фотоаппаратов фирмы Canon, которая раскрывает возможности, доступные для камер более высокой ценовой категории и добавляет массу функций, которых камера вообще не имела.

Первоначально Magic Lantern была разработана для кинематографистов, но в настоящее время ее функционал расширен и может пригодится фотоэнтузиастам и профессиональным фотографам. Она добавляет новые функции, такие экспонометр и гистограмма в реальном времени, уровень звука, зебра и многие другие. Она является открытым программным продуктом (GPL). Magic Lantern не заменяет существующую прошивку, а ставится поверх стандартной и находится в оперативной памяти до выключения камеры. При каждом включении камеры необходимо её заново загружать, что делается автоматически (рис. 11).

Конечно, интересует вопрос о сохранности аппарата в случае ее установки. На официальном сайте прошивки [11] сказано, что по состоянию на сентябрь 2009 года программное обеспечение было загружено и установлено более двух тысяч раз и не было ни одного сообщения о повреждении камеры. Это конечно не является гарантией абсолютной безопасности, однако и до сих пор спустя 4 года, есть только единичные случаи (которые были только у разработчиков прошивки), когда Magic Lantern смог безвозвратно повредить камеру.

На сегодняшний день последняя стабильная версия Magic Lantern v2.3 работает только со следующими камерами: 5D mark II 2.1.2, 50D 1.0.9, 60D 1.1.1, 500D 1.1.1, 550D 1.0.9 and 600D 1.0.2. В разработке и в процессе тестирования: 7D 2.0.3 (Alpha), 5D Mark III 1.1.3 (Alpha), EOS-M 1.0.6 (Alpha), 1100D/T3 1.0.5, 5D classic 1.1.1.

Рисунок 11. Меню прошивки Magic Lantern

Функций в Magic Lantern очень много. Часть из них специфична для конкретных моделей камер, и не все из функций понятны с первого раза. Остановимся только на самых интересных для простого рядового пользователя:

Битрейт контроль для кодека H.264, помощник фокусировки (focus assistent), «зебра» для отображения переэкспонированных или недодержанных областей, экспонометр, гистограмма, кропмарки (рамки для дальнейшей обрезки видео), интервалометр для съёмки таймлапсов, полные данные объектива, индикация уровня звука на экране, полное ручное управление звуком, оставшееся временя записи видео, показ температуры CMOS сенсора, тонкая настройка для ISO и скорости затвора, цветовая температура баланса белого в Кельвинах, отображение на ЖК экране без какой либо информации, автоматическая настройка для ISO, выдержки и баланса белого. И это далеко не весь функционал, который есть в Magic Lantern. Как мы уже отмечали выше, в настоящее время тестируется запись RAW видео, а так же все время ведется работа по портированию на другие модели камер. Эта прошивка существенно упрощает работу фотокамеры в режиме видео (рис. 12).

Рисунок 12. Фотокамера, с установленной прошивкой Magic Lantern

Выводы

Еще не так давно в мире фото- и видеокамер было спокойно: фотоаппаратами пользовались для съемки фото, видеокамерами - видео. Смежные функции были у обоих устройств, но по качеству они могли соперничать разве что с мобильными телефонами. Все изменилось, когда инженеры «научили» снимать видео зеркальные фотоаппараты. Картинка, которую дают большие матрицы фотоаппаратов, гораздо качественнее, чем у специализированных устройств, особенно если сравнивать аппараты одной ценовой категории.

Это перевернуло представление о съемке видео и раскололо любителей и профессионалов видеодела на две группы. Одна, большая, осталась верна старой технике, другая, меньшая, стала массово закупать фотоаппараты. Сегодня уже большое количество роликов, клипов, свадеб и документальных и даже художественных фильмов сняты на фотоаппараты и конца их экспансии на видеорынок пока не видно.

В этой главе, мы разобрали возможность видеосъемки на фотокамеры, и пришли к выводу, что несмотря на минусы в такого рода съемках, плюсов существенно больше. Поэтому смело можно рекомендовать DSLR съемку для учебных учреждений, особенно учитывая относительно невысокую цену стартового комплекта. В следующей главе мы на практике проверим эту возможность, и в реальных условиях на базе ТВ-центра Иркутского государственного педагогического колледжа выработаем основные рекомендации и опишем проблемы, которые у нас возникли во время видеосъемки на фотокамеры.



Глава II. Практическое применение регулярной видеосъемки на цифровой фотоаппарат в учебных учреждениях
на примере ТВ-центра ИРКПО

2.1 Подбор оптимальных цифровых фотокамер для регулярной видеосъёмки в образовательных учреждениях

На сегодняшний день на рынке представлено более десятка моделей DSLR камер различных производителей: Canon, Nikon, Sony и Panasonic [7, 9]. Из них наибольший интерес по соотношению цена/качество представляют следующие модели, которые мы разделили на 3 группы, внутри которых аппараты, примерно одинаковые по качеству картинки, но имеющие различия в цене и функциональности:

1) Canon 550D, 600D, 650D, 60D, 7D

2) Panasonic Lumix DMC-GH2, Lumix DMC-GH3

3) Сanon Mark II, Canon 6D и Canon 5D Mark III

Первая группа. DSLR c кропфактором 1,6, битрейтом около 50 Мбит/сек, ценовой диапазон (без объектива) составляет от 18 (550D) до 55 тыс рублей. На рынке представлено достаточно большое количество относительно недорогой (в отличие от оптики L-класса на полнокадровые камеры) и качественной оптики. Можно использовать чувствительность до 1600 ISO, дальше идет значительно зашумление картинки, мало пригодное для работы. Функциональные отличия внутри группы следующие: Canon 550D самая недорогая модель с низким разрешением экрана, от долгой работы бывают перегревы; Canon 600D имеет трехдюймовый поворотный экран в один мегапиксель и размером 3 дюйма, есть возможность захвата видеоизображения с части матрицы (при этом кропфактор увеличивается в 3 раза) без существенной потери качества изображения. По соотношению цена/качество Canon 600D лидирует как в этой группе, так и во всех остальных. Canon 60D также имеет поворотный экран, использует другой, более емкий тип батарей (такой же как и в Canon 7D). Есть верхний экран для контроля, более удобная эргономика, лучше осуществлен контроль за звуком. В Сanon 650D кроме нового процессора DigicV, сенсорного экрана и отсутствия возможность захвата видеоизображения с части матрицы никаких особых отличий нет. Canon 7D. Из-за того, что этот аппарат не имеет поворотного экрана и при наличии двух процессоров риск перегрева матрицы достаточно высок при длительном использовании, особенно в жаркую погоду или в душном помещении. Зато он выводит полный сигнал по разъему HDMI, что позволяет полноценно использовать внешние мониторы для контроля над записью видео и контроля фокуса.

Вторая группа. Фотоаппараты серии Micro 4/3 (кроп фактор 2.0), условно говоря DSLR не являются, поскольку у них не зеркала, однако они зачастую включаются в определение «видео DSLR», поскольку представляют собой фотокамеры с возможностью съемки видео. Ценовой диапазон этой группы 45-70 тысяч рублей. За счет меньшей матрицы у них менее выражен эффект «роллинг шаттер», видеосъёмка удобнее за счет большей глубины резкости, но меньше становится художественный эффект размытия (либо нужно использовать значительно более дорогие объективы, со светосилой 1,0). Также эти аппараты меньше страдают от алиасинга и муара, имеют более резкую картинку, однако при битрейте около 17 Мбит в секунду, видеофайлы сложнее подвергаются последующей обработке (картинка довольно легко «плывет» при попытках цветокоррекции). Еще одним плюсом этой группы является наиболее рабочий автофокус и упрощенная работа в автоматических режимах. Тем не менее, в качестве фотокамеры эти аппараты уступают моделям из других групп. Уровень чувствительности из-за небольшой матрицы также не очень высок и составляет 1000 ISO до уровня приемлемых шумов, хотя у модели DMC-GH3, по некоторым данным, достигает 3200 ISO. Аппараты имеют более компактный размер (за счет отсутствия зеркала, небольшой матрицы и относительно небольших объективов) и неурезанный выход HDMI на внешний монитор. Достаточно сложно достать объективы в регионах, приходится заказывать через отечественные или зарубежные интернет-магазины.

Третья группа. Полноматричные DSLR, отсутствует поворотный экран. Ценовой диапазон от 55 до 120 тысяч рублей без объектива. Наиболее высокое качество картинки среди всех групп. Особенно заметно при использовании в условиях с низкой освещенностью. Canon 6D и 5D Mark III имеют новый процессор DigicV и позволяют снимать до 6400 ISO без существенной потери качества (на практике это означает практически при полной темноте), Canon 5D Mark II до 3200 ISO. 5D Mark III имеет встроенный антиалиасинговый фильтр, улучшенный контроль над звуком и выход на наушники. Кроме того при наличии скоростных карт можно получать RAW видеосъемку с помощь прошивки MagicLantern. У Canon 6D есть контроль над картинкой по беспроводной сети Wi-Fi. В этой группе по соотношению цена/качество лидирует 6D.

Таким образом, мы можем порекомендовать в условиях ограниченного бюджета модель Canon 600D, при более широких финансовых возможностях подойдет модель 6D либо 5D Mark III. Если у руководителя телевизионной студии или кружка недостаточная подготовка в области видеосьемки и для него принципиально наличие полностью автоматических режимов и автофокуса, то в этом случае больше подойдет Panasonic Lumix DMC-GH2 либо Lumix DMC-GH3, в зависимости от имеющегося бюджета.

2.2 Рекомендации по видеосъёмке на цифровые фотокамеры в образовательных учреждениях и вспомогательное оборудование