Усиление видеокамеры, шумы и чувствительность

Для характеристики чувствительности камеры производители обычно используют четыре взаимосвязных параметра:

  1. Белый объект и его отражательная способность.
  2. Освещенность кадра.
  3. Число диафрагмы f.
  4. Отношение сигнал / шум для получаемого в данных условиях сигнала.

Обычно чувствительность характеризуют числом f, полученным при экспонировании белого объекта с отражательной способностью 89,9%, обеспечивающего сигнал пика белого при освещенности в 200 лк и заданном отношении сигнал/шум. Для большинства цифровых видеокамер — это f 8 или лучше при отношении сигнал/шум 60 дБ. Эти стандартные данные позволяют сравнивать разные камеры, а не указывают на то, при каком освещении или диафрагме нужно использовать камеру.

Шум

Чувствительность камеры можно повысить, просто увеличивая усиление видеокамеры для слабого сигнала. Но при этом изображение портится из-за появления в нем шумов, генерируемых разными цепями камеры. Отношение сигнал/шум обычно измеряется без использования контурной и гамма-коррекций. Изготовители могут показывать чувствительность своих камер по-разному, и часто для сравнения чувствительности приходится преобразовывать данные, приводимые в спецификациях. В общем, при одинаковом f камера тем чувствительней, чем выше отношение сигнал/шум и чем ниже освещенность.

усиление видеокамеры, усиление сигнала, усиление видео, чувствительность камеры. видеокамера, шумы, появление шумов, искажение картинки, плохая картинка, низкое качество, усилители изображения,
Появление шумов на видео из-за использования усиления сигнала.

Усиление видеокамеры

При недостаточной освещенности кадра можно увеличить усиление видеокамеры, повысив уровень сигнала, получаемого от ПЗС-матрицы. Величина дополнительного усиления определяется в децибелах (дБ). Например, выбор дополнительного усиления в 6 дБ эквивалентен открытию диафрагмы на одно деление, что удваивает количество света, пропускаемого на ПЗС-матрицы. Точная величина дополнительного усиления у разных камер меняется. В одних камерах можно дополнительно к усилению в 24 дБ, получаемому при заводской установке усиления, получить +9 и +18 дБ, устанавливаемых отдельным переключателем. В других видеокамерах пользователю дается возможность программным путем самому выбирать ступени регулирования усиления. Так же есть камеры, в которых можно задать определенное число f, а усиление видеокамеры будет поднято автоматически, если освещенность уменьшиться. Но это может привести к увеличению шумов до неприемлемого уровня без ведома оператора. В камерах может быть предусмотрено уменьшение стандартного усиления. Это снижает величину шумов и может использоваться для уменьшения глубины резкости без использования фильтров. Пример: установлена диафрагма f2,8 при усилении в 0 дБ. Если будет установлено ослабление -6 дБ, то для сохранения правильной экспозиции диафрагму придется открыть до f2. Глубина резкости при этом уменьшится.

Соответствие открывания диафрагмы и усиления:

+3 дБ на 0,5 деления

+6 дБ на 1 деление

+9 дБ на 1,5 деления

+12 дБ на 2 деления

+18 дБ на 3 деления

+24 дБ на 4 деления

Увеличение усиления приводит к уменьшению отношения сигнал/шум и к появлению шумов на изображении. В сюжете новостей о важном событии, снимаемом при слабом освещении, на это можно и пойти.

Чувствительность видеокамеры

Профессиональный видеокамкордер с хорошей системой автоэкспозиции может служить очень точным экспонометром. Большинство операторов используют для установки экспозиции комбинацию из ручной установки диафрагмы, определения экспозиции путем кратковременного включения автоэкспозиции и/или зебру. Но некоторые операторы, родом из кино, часто проверяют установку экспозиции по экспонометру. Для этого нужно перевести чувствительность камеры в единицы ASA (шкала ASA — логарифмическая, т. е. увеличение величины  ASA вдвое позволяет изменить установку диафрагмы на 1 деление).

Уменьшенное усиление видеокамеры

Год от года чувствительность все увеличивается. В последнее время появились камеры, в которых введено ослабление усиления. Почему бы не принять за 0 дБ это уменьшенное усиление? Одной из причин является то, что производители любят рекламировать свои камеры как более чувствительные, чем у конкурентов, а принятие за 0 дБ меньшего усиления приведет к использованию в спецификациях меньшего числа диафрагмы. Есть и другая причина: на съемках несколькими камерами свет выставляется для экспозиции с усилением в 0 дБ. Тогда, если требуется уменьшить глубину резкости, вводится отрицательное усиление (ослабление величины усиления) и диафрагма открывается. Здесь отпадает нужда в нейтральном фильтре.

Усилители изображения

На съемках при очень низкой освещенности (скажем, при лунном свете) для поднятия чувствительности между объективом и камерой можно установить усилитель изображения. В полученном при этом изображении мало контраста и нет цвета, но оно пригодно для новостийных передач.