Матрица видеорегистратора – как она влияет на качество видео

  • 05 ноября 2019, 17:42

Еще один элемент видеорегистратора, от которого зависит качество съемки, это матрица.

Матрица представляет собой микросхему, расположенную сразу за объективом видеорегистратора. Матрица ловит проходящий через линзы объектива световой поток и преобразует его в цифровой сигнал, который отправляется на процессор.

Устройство матрицы

Мы не будем вдаваться в подробности устройства матрицы, так как наша цель – это выбор хорошего видеорегистратора, а не изучение основ фото- и видеосъемки. Но мы все же пройдемся по основным компонентам матрицы поверхностно, чтобы вы имели хоть какое-нибудь представление о ее работе. Для начала разберемся в основных терминах:

Матрица в современных регистраторах представляет собой микросхему, поверхность которой состоит из чувствительных к свету элементов – пикселей. Каждый пиксель отвечает за преобразование попадающего на него света в электрический сигнал.

Несмотря на то, что многие представляют пиксели матрицы цветными, они являются монохромными. Поэтому для получения цветной картинки приходится применять специальные фильтры, например, мозаичные. Суть заключается в том, что матрица покрывается тончайшим фильтром, который осуществляет деление сенсора на субпиксели трех цветов – красный, зеленый и синий. Например, в фильтре Байера один пиксель делится на 4 субпикселя: 2 зеленых, красный и синий.

Так, рассматривая матрицу видеорегистратора под микроскопом, вы увидите следующую картину:

Виды матриц

Принцип работы технология CMOS заключается в том, что каждый пиксель изображения оцифровывается отдельно, а уже затем склеивается в единую картинку. CCD-матрицы сначала собирают цельное изображение в аналоговой версии, а уже затем производят его оцифровку.

Матрицы, разработанные по технологии CCD имеют низкий уровень шумов, высокую чувствительность и высокий коэффициент заполнения пикселей, но сложны в разработке, потребляют много энергии, а также дорого стоят.

CMOS-матрицы обладают низким энергопотреблением, высоким быстродействием, дешевле и проще в производстве, но обладают пониженным коэффициентом заполнения пикселей, а также высоким уровнем шума.

Из описанных особенностей можно сделать вывод, что CCD-матрица дает более качественное изображение, чем CMOS. Так и было на заре появления первых матриц для видеооборудования, но благодаря современной инженерии удалось достичь совершенства технологии CMOS. Поэтому ее применение в видеорегистраторах стало более оправдано из-за меньшего энергопотребления и низкой цены.

Количество пикселей и светочувствительность

Многие люди ошибочно полагают, что качество съемки напрямую зависит от количества мегапикселей в матрице. На самом деле, разрешение матрицы действительно влияет на детализацию изображения, но это лишь один из параметров, из которых складывается качественная картинка. Немаловажную роль здесь также играет светочувствительность.

Светочувствительность (ISO) – чувствительность матрицы видеорегистратора к объему получаемого света. А мы знаем, что изображение формирует свет, падающий на объектив устройства. Поэтому чем больше света уловит матрица, тем лучше будет конечное изображение. Особенно важную роль светочувствительность играет при съемки в ночное время суток.

Физический размер матрицы и пикселя

Проблема в том, что производитель крайне редко указывает размер пикселей матрицы. Но в интернете есть мнение, что размер пикселя можно вычислить самостоятельно, воспользовавшись следующей формулой: n = (x/a) x 1000, где n – размер физического пикселя в микрометрах; х – размер одной из сторон матрицы в миллиметрах; а – кол-во пикселей соответствующей стороны.

Так, если мы имеем матрицу размером 5.76мм х 3.24мм с разрешением 2.1 Мп (1920x1080), то размер одного пикселя будет: (5.76/1920)*1000=3 мкм. Такой же результат получим, если посчитаем по вертикали: (3.24/1080)*1000=3 мкм. Иными словами, матрица с таким размером будет иметь 2 073 600 пикселей размером 3х3 мкм.

Но все не так просто! Пиксели не располагаются вплотную друг к другу, между ними есть изоляционный слой, который может отличаться от матрицы к матрице, поэтому использовать подобные формулы можно лишь для получения примерных цифр.

Помимо этого, вы вряд ли найдете точное разрешение матрицы, так как оно не всегда точно равно 1920х1080, а может быть, например, 1936х1097, но производитель представит его в привычных нам цифрах.

В таблице мы перечислим наиболее популярные на рынке видеорегистраторов размеры матриц. Размеры перечислены от наименьшего к наибольшему.

Диагональ матрицы, видиконовые дюймы Диагональ матрицы, мм*
1/4” 4.45
1/3.2” 5.56
1/3” 5.64
1/2.8” 6.35
1/2.7” 6.58
1/2.5” 6.77
1/2” 8.0
1/1.8” 8.94
1/1.7” 9.5

*Значения в миллиметрах не являются точными, это приблизительные размеры матрицы.

Например, матрица SONY STARVIS IMX307 имеет диагональ 1/2.8 в видиконовых дюймах, что соответствует 6.35 мм, если учитывать общепринятые стандарты. Но дело в том, что в технической документации от Sony данная матрица имеет диагональ 6.46 мм. Все это говорит о том, что видиконовые дюймы это условная мера, по которой не получиться узнать реальные размеры матрицы.

Еще одной проблемой является тот факт, что многие производители просто не выкладывают в общий доступ информации о том, какая матрица установлена в их видеорегистраторе, что также затрудняет поиск информации.

Для тех, кто хочет более подробной аналитики мы предлагаем воспользоваться нашими рейтингами, в которых мы учитываем реальный размер пикселей матриц.

Если кто-то все же сможет добраться до подробных характеристик, то знайте, что желательно выбирать то устройство, в котором размер пикселей не меньше 2 мкм. Идеальным размером можно считать 3 мкм.

Как выбрать видеорегистратор с хорошей матрицей

Мы знаем, что размер пикселя должен варьироваться от 2 до 3 мкм. А теперь давайте разберемся, как подобрать хорошую матрицу, если мы знаем только ее физический размер и разрешение.

Если матрица имеет разрешение 3840×2160 (4К или 8 мегапикселей), то ее размер должен быть не меньше 1/1.8”, так как именно в таком случае вы получите пиксели от 2 мкм. Идеальным вариантом можно считать матрицы размером 1/1.7” и больше. Неплохая матрица для съемки в 4К: OmniVision OS08A10.

Если матрица имеет разрешение 2560х1440 (2К или 3.5-4 мегапикселя), то ее физический размер не должен быть меньше 1/3”. Идеальным примером можно считать матрицы размером 1/2.8” и больше. Чаще всего для съемки в 2К на рынке встречается сенсор OmniVision OV4689.

Super HD (2304x1296 пикселей – 3 Мп) – промежуточный формат, который чаще всего имеют видеорегистраторы с матрицами на 4 Мп (2560х1440). То есть для подобных устройств матрица должна иметь размеры не меньше 1/3”.

Матрица с разрешением 1920х1080 (FullHD или 2.1 мегапиксель) должна иметь размер не меньше 1/4”. Но, учитывая веяние современных технологий, покупатель бюджетного видеорегистратора может рассчитывать на FullHD матрицу размером 1/3” и больше. Идеальный размер матрицы для размещения 2 миллионов пикселей начинается с 1/2.9” и может достигать 1/2” на топовых моделях. Хорошие матрицы для такого формата: Sony Exmor IMX323, OmniVision OV2710, Sony Starvis IMX291.

Другие характеристики матрицы

Данный пункт имеет в своем названии слово «другие», так как эти характеристики не имеют большого значения при выборе матрицы для видеорегистратора.

Соотношение сигнал/шум

Данный параметр определяет соотношение чистого полезного сигнала и шума на конечной видеозаписи устройства. Шум – это искажение картинки в виде белых и серых точек.

Светочувствительность напрямую влияет на шум. Так, увеличивая ISO видеорегистратора, шумы на конечной видеозаписи будут более заметны. Все дело в том, что, увеличивая уровень светочувствительности, происходит усиление всех сигналов, получаемых с пикселей, а это неминуемо ведет к увеличению посторонних сигналов (помех).

Динамический диапазон

Динамический диапазон – способность матрицы передавать весь спектр цветов и яркостей снимаемого объекта. Иными словами, чем больше динамический диапазон, тем лучше камера передает яркость и цвета в таком виде, в каком их видим мы. Высокий динамический диапазон у видеорегистратора позволяет качественно снимать как слишком светлые участки окружающего мира, так и совсем темные.

Немного о производителях матриц

На рынке видеорегистраторов есть 4 основных поставщика матриц:

  • Sony – японская транснациональная корпорация, образованная еще в 1946 году. Выпуском CMOS-матриц компания начала заниматься с 2007 года;
  • OmniVision – американская компания, основанная в 1990 году. Главное направление компании – разработка матриц для цифрового оборудования;
  • Aptina – американская компания, специализирующаяся на выпуске CMOS-матриц, а также видеопроцессоров. С 2014 года принадлежит On Semiconductor;
  • On Semiconductor – американская компания, основанная в 1999 году. Матрицы данного производителя иногда можно встретить в видеорегистраторах. Выпускаются сенсоры под маркировкой AR. Из наиболее популярных можно отметить: AR0330CS, AR0522SR и т.д.

Все 4 производителя выпускают качественные и надежные продукты, поэтому вы можете им доверять. Я бы рекомендовал выбирать видеорегистратор с матрицей одной из этих компаний.

Резюмируем

Основные тезисы, которые вы должны понять:

  1. CMOS – это технология, по которой работает матрица. Практически все видеорегистраторы на рынке имеют CMOS-матрицу, поэтому ее наличие ничего не говорит о качестве съемки;
  2. Главный параметр для матрицы – размер пикселя. Чем больше пиксели на матрице, тем качественнее изображение, лучше светочувствительность, шире динамический диапазон и меньше шумов на видео;
  3. Не стоит гнаться за мегапикселями! 2-3 Мп на матрице с физическим размером 1/3” гораздо лучше, чем 5 Мп на матрице такого же размера. Разрешение матрицы отвечает за детализацию изображения, но должно рассматриваться в совокупности с ее физическим размером;
  4. Покупайте видеорегистраторы с матрицами проверенных производителей. К таким относятся: Sony, OmniVision и Aptina.

Подведем итог: что делать покупателю

Для оценки матрицы в видеорегистраторе есть 3 основных параметра:

  • Количество пикселей (разрешение);
  • Физический размер матрицы;
  • Размер пикселя матрицы.

А также второстепенные параметры:

  • Соотношение сигнал/шум;
  • Динамический диапазон;
  • Светочувствительность.

Найти информацию обо всех указанных параметрах крайне сложно, поэтому у покупателя остается 3 вариант для выбора качественного видеорегистратора:

  1. Копаться в куче документации в поисках технической информации о матрице, которой может и не быть в свободном доступе;
  2. Отказаться от технического подхода и руководствоваться потребительским. То есть опираться на отзывы покупателей о конкретном видеорегистраторе, а также на качество видео, снятое им. Но учтите, что видеозаписи съемки регистратора не всегда доступны в интернете. Плюс многие видеохостинги сжимают исходное видео;
  3. Воспользоваться нашими рейтингами и оценками. Дело в том, что для оценивания регистратора мы учитываем не только качество снятого им видео, но и техническую составляющую устройства. Мы поддерживаем связь с производителями видеорегистраторов, чтобы получать точную информацию о технической начинки устройств. Если производитель отказывается предоставлять такую информацию, то наши специалисты просто разбирают их продукт и узнают, что внутри.

Понравилась статья?

20.65%