TopAvtoReg

Матрица видеорегистратора – как она влияет на качество видео

Обновлено 10 марта 2020, 17:08   Просмотры 939   Комментарии Оставить комментарий

Содержание статьи

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

Матрица на плате видеорегистратора
Матрица на плате видеорегистратора

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.

Схема работы матрицы
Схема работы матрицы

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:

Пиксель – это наименьший неделимый логический элемент изображения или физический элемент матрицы. Пиксель может быть прямоугольной, округлой и квадратной формы. Если говорить простым языком, то пиксель это маленькая точка, которая может принимать тот или иной цвет. В матрицах видеорегистраторов пиксели, как правило, имеют квадратную форму.
Мегапиксель – это 1 000 000 пикселей (1000 х 1000 пикселей), которые формируют изображение. Как правило, разрешение матрицы измеряется именно в мегапикселях. Таким образом, зная, что ваш видеорегистратор снимает в разрешении 1920х1080 пикселей, можно сделать вывод, что разрешение матрицы 2 Мп, так как 1920*1080=2 073 600 пикселей.

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.

Устройство матрицы
Устройство матрицы
Как получается изображение на матрице
Как получается изображение на матрице

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

Матрица видеорегистратора под микроскопом
Матрица видеорегистратора под микроскопом

Виды матриц

Фактически все матрицы в современных видеорегистраторах изготавливаются по технологии CMOS (рус. КМОП - комплементарная структура металл-оксид-полупроводник), но встречаются единицы, разработанные по технологии CCD (рус. ПЗС - прибор с зарядовой связью).

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.

CMOS и CCD матрицы
CMOS и CCD матрицы

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.

Выбирая видеорегистратор стоит больше внимания уделять не технологии производства матрицы, а ее характеристикам и производителю.

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.

Светочувствительность матрицы напрямую зависит от размеров пикселей, расположенных на ее поверхности. Чем больше пиксель, тем больше света он может уловить. Физический размер пикселей в матрицах варьируется от 1 до нескольких микрометров.

Физический размер матрицы и пикселя

Фото платы видеорегистратора для оценки размера матрицы
Фото платы видеорегистратора для оценки размера матрицы

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.

Но, к сожалению, узнать реальные размеры матрицы в миллиметрах также трудно, ведь производитель указывает только диагональ матрицы, причем делает это в «видиконовых дюймах». Один «видиконовый» дюйм составляет 2/3 обычного дюйма (и это примерное соотношение).

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.

Как же все-таки узнать размер пикселей? Для обычного покупателя остается один вариант – сопоставлять общее количество пикселей матрицы с ее размером (диагональю в видиконовых дюймах). Так, если перед вам выбор между двумя матрицами с диагональю 1/3”, но первая имеет разрешение 1920х1080 (2 Мп), а вторая 2304х1296 (3 Мп), то лучше остановить свой выбор на первой, так как она даст более качественную картинку из-за большей светочувствительности.

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.

Сравнение фото с шумоподавлением и без
Сравнение фото с шумоподавлением и без

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.

Так почему же я сказал, что данные характеристики не так важны? Дело в том, что соотношение сигнал/шум, светочувствительность и динамический диапазон напрямую зависят от размера физических пикселей матрицы. Если вы найдете большую матрицу с оптимальным количеством пикселей, то можете быть уверены, что вы получите видео с минимальным шумом при максимально качественном изображении.

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

Фото матрицы на плате видеорегистратора

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.
Главное – помните, что качество съемки видеорегистратора зависит не только от матрицы, но и от оптики объектива, процессора, а также программного обеспечения, которое взаимодействует со всеми компонентами.

Оцените 👇

79.61%

Поделиться статьей

Комментарии ()

    Авторизуйтесь на сайте и вы сможете оставлять комментарии и отзывы, а также оценивать комментарии других пользователей.

    Go to top of page