De grote filmregisseurs weten dat ze niet echt bezig zijn met het fotograferen van acteurs, maar met het opnemen van licht. Uiteindelijk, in de jaren zestig en zeventig, begonnen ze hiervan te profiteren, af en toe schoten ze recht in het licht op hun sets, wat een handelsmerk werd voor regisseurs als Stanley Kubrick en Steven Spielberg.
Videografie is de jongere broer van filmcinema, en het begrijpen van de rol die licht speelt in videografie, is de sleutel tot het begrijpen van het verschil tussen CCD's en CMOS-technologie.
CCD staat voor charge-coupled device; CMOS staat voor gratis metaaloxide halfgeleider. Dit zijn de chips waarop het licht dat door de lens van een camcorder wordt opgevangen, wordt gefocust. Die signalen worden verder in de camcorder verwerkt en uiteindelijk wordt het beeld opgenomen op het opslagmedium van de camcorder, of het nu een band, dvd of een interne of externe harde schijf is. Camera's met meerdere beeldsensoren gebruiken één chip per lichte primaire kleur (rood, groen en blauw) en gebruiken een aparte beeldprocessor om de drie signalen te combineren tot een kleurenvideobeeld. Nieuwere en goedkopere CMOS-chips bundelen zowel een beeldsensor als een beeldprocessor in een enkele chip. Alle CCD-ontwerpen maken gebruik van een beeldprocessor die los staat van de eigenlijke lichtsensor.
Het eerste grote verschil tussen de twee is dat CMOS-chips op dezelfde manier worden vervaardigd als traditionele microchips, terwijl CCD's, die gebruikmaken van technologie die teruggaat tot een uitvinding van Bell Labs uit 1969, hun eigen gepatenteerde productieproces gebruiken.
Om hun rol bij het opnemen van video te begrijpen, helpt het om terug te flitsen naar een eeuwenoude technologie, de op film gebaseerde filmcamera. Zodra een beeld op een filmcamera door de lens en het diafragma gaat, wordt het opgenomen op een strook plastic film die licht- en kleurgevoelige chemicaliën bevat voor latere ontwikkeling. Op een videocamera vertaalt een CMOS- of CCD-beeldsensor het beeld van de lens naar welk digitaal medium dan ook dat de betreffende camcorder gebruikt.
Vanwege hun oorsprong in de computerchipindustrie zijn CMOS-chips goedkoper te produceren. Maar over het algemeen zal een camcorder die is uitgerust met afzonderlijke CCD's een beeld van betere kwaliteit produceren met minder elektronische ruis dan een enkele CMOS-chip.
Vooruitgang in de productietechnologie vermindert de kwaliteitsverschillen tussen de twee typen beeldsensoren. Maar voordat elk type chip zijn magie kan uitoefenen en elektronisch een foto kan maken, moet de afbeelding daar komen. Laten we even de tijd nemen om de signaalketen te analyseren.
Laat er licht zijn
Zoals de meeste videografen weten, is een goede verlichting essentieel, zowel voor de esthetiek als voor het minimaliseren van videoruis. Of het nu de zon is, "Gods 10.000.000 kilowatt licht", zoals Titanic-regisseur James Cameron het ooit noemde, of een simpele reeks kwartslichten, de verlichting op uw set of locatie komt het interieur van de videocamera binnen door het glas van de lens, (of het plastic van de lens, op sommige consumentencamera's van lagere kwaliteit).
De grootte van de lens van een camcorder is van invloed op de prestaties. Veel van de kleine camcorders van consumentenkwaliteit op de vloer van uw plaatselijke elektronicawinkel hebben opmerkelijk kleine lenzen. Dit kan van invloed zijn op hun vermogen om te presteren in situaties met weinig licht:een lens met een grotere diameter zal meer licht opvangen dan een kleinere lens. De algemene miniaturisering van veel camcorders voor consumenten verklaart ook de nadruk op CMOS-chips, aangezien CCD's doorgaans veel meer stroom verbruiken. Het gebruik van CMOS helpt consumentencamcorders om kleinere, maar duurzamere batterijen te gebruiken, waardoor het formaat beperkt blijft.
Zodra het licht voorbij het glas van de lens komt, raakt het eerst het diafragma van de camcorder en vervolgens de sluiter - als die er is. Hoewel een paar duurdere CCD-camcorders mechanische sluiters hebben, net als filmcamera's, hebben de meeste consumentencamcorders dat niet. CMOS-chips bepalen elektronisch de belichtingslengte.
Alsof je een fotomat in je hand hebt
Zodra licht de beeldsensor raakt, wordt het een analoog elektrisch signaal. In een op CCD gebaseerde camcorder gaat het signaal naar de beeldprocessor, maar in een op CMOS gebaseerde camcorder is de uitvoer van het CMOS-apparaat een gecodeerd beeld, dus de beeldprocessor is niet vereist. De volgende stop voor het gecodeerde beeld is het opslagmedium van de camera. Afhankelijk van de verfijning van de camcorder, voert de beeldprocessor ook automatisch verschillende digitale verwerkingsfuncties uit op het beeld dat eraan is doorgegeven. Deze kunnen witbalans, beeldfiltering en -stabilisatie, foutcorrectie, kleurtransformatie en andere processen omvatten.
Het aantal pixels op een beeldsensor is van invloed op de prestaties in termen van resolutie in het algemeen en in meer gespecialiseerde toepassingen, zoals opnamen bij weinig licht. Uiteindelijk zal het aantal pixels toenemen naarmate de kwaliteit – en prijs – van de camcorder toeneemt. Maar dit is in ieder geval iets dat je gemakkelijk kunt vergelijken.
Een ander gebied waar op CCD gebaseerde ontwerpen meer flexibiliteit bieden dan hun CMOS-neven, is hun vermogen om gain te controleren. Professionele camcorders hebben vaak een externe versterkingsschakelaar om de gevoeligheid van de CCD aan te passen, om de invoer te versterken of om videoruis terug te dringen. Voor normaal gebruik is het het beste om de belichting aan te passen met het diafragma en de sluitertijd in plaats van de elektronische versterkingsregeling. Er zijn echter momenten waarop een verhoogde gevoeligheid – en de inherente toename van ruis – de afweging is om een bruikbare opname te maken, met name bij weinig licht, run-and-gun-omstandigheden wanneer de mindere videokwaliteit en korreligheid kunnen worden geaccepteerd.
De kleurgecoördineerde camcorder
Beeldsensoren detecteren en registreren alleen de intensiteit van het licht dat erop valt en nemen het grijswaardenbeeld op; ze nemen zelf niet echt in kleur op. Bij een camcorderontwerp met één chip bevindt zich een kleurenfilterarray bovenop de beeldsensor. Ergens tussen het oppervlak waarop het licht de beeldsensor raakt en de gecodeerde uitvoer van de beeldprocessor, wordt de kleur geëxtraheerd volgens het patroon van de kleine kleurfilters. De gegevensstroom gaat door de codec die door de camcorder wordt gebruikt (meestal DV, MPEG-2 of AVCHD) om te worden gecomprimeerd voordat deze wordt opgenomen op het medium dat de camcorder gebruikt, of het nu een band, een harde schijf, een schijf, een geheugenkaart, een netwerkverbinding, enz.
In het geval van hoogwaardige camcorders met meerdere beeldsensoren, legt elke sensor een enkele primaire lichtkleur vast via een prisma in de camera. Het prisma splitst het licht dat de camcorderlens binnenkomt in rood, groen en blauw en stuurt die kleuren vervolgens naar de bijpassende beeldsensor, waar de intensiteit van elke kleur wordt gecodeerd. De behoefte aan drie afzonderlijke sensoren, één voor elke primaire kleur, is nog een andere reden waarom 3-chip pro-camera's duurder zijn dan camera's van consumentenkwaliteit.
Of je nu een kleine op CMOS gebaseerde camcorder hebt met een enkele beeldsensor, of een 3-CCD pro-eenheid met een aparte en complexe high-end beeldprocessor, deze chips doen heel veel werk dat vroeger door velen werd gedaan. mechanische onderdelen en veel chemicaliën in filmcameradagen. Maar ze zijn niet zonder hun eigen problemen.
Rolluik, vegen CCD
Nee, dat is niet de naam van een onstuimige vechtsportfilm, maar het benadrukt wel enkele van de compromissen van elke technologie.
Om voort te bouwen op onze analogie aan het begin van het artikel:rechtstreeks fotograferen op overbelicht helder licht met een CCD-camera kan resulteren in vegen, wat zich vaak manifesteert als overduidelijke verticale strepen, heel anders dan de manier waarop lichten bloeien wanneer ze worden gefotografeerd met film.
De meeste CMOS-camera's gebruiken een rollende elektronische sluiter om een beeld achtereenvolgens in dunne rijen van boven naar beneden vast te leggen in de loop van een enkel frame. Dit in tegenstelling tot de meer traditionele global shutter van de CCD-camera, waarbij de sensor een beeld in zijn geheel vastlegt.
De rollende sluiter van de CMOS-camera kan een ander soort vervorming veroorzaken:scheeftrekken. Dit kan tijdens een snelle pan vervorming van de verticale lijnen in een opname veroorzaken. (Stel je een zweeppan-shot van een wolkenkrabber in New York voor, voor een extreem voorbeeld.) Maar voor degenen die voornamelijk bruiloften of nieuwsvergarende pratende hoofden filmen, zullen geen van deze problemen vaak voorkomen. Echter, actiegerichte videografen, let op.
Een videocamera kiezen
Kiezen tussen CMOS en CCD is slechts één van de vele elementen waarmee rekening moet worden gehouden bij het kopen van een nieuwe videocamera. De grootte van de lens en of de camcorder al dan niet verwisselbare lenzen accepteert voor groothoek-, telefoto-, macro- en andere gespecialiseerde toepassingen is een andere. Is de camera uitgerust met XLR-ingangen voor gebruik met professionele microfoons? Bieden die XLR-ingangen fantoomvoeding voor clip-on lavalier-microfoons? Hoe flexibel zijn de bedieningselementen van de camcorder voor die momenten waarop u de camera niet in de automatische modus wilt laten draaien?
Zoals met alle professionele apparatuur, van muziekinstrumenten tot microscopen, zal een slechte techniek slechte resultaten opleveren, zelfs als u de duurste camcorder gebruikt. Omgekeerd kan een goede techniek acceptabele – soms zelfs geweldige – beelden produceren op zelfs de meest goedkope consumentencamera's.
Dus moet je CCD verkiezen boven CMOS? We vroegen Hahn Choi, een van de talenten achter de camera bij de streaming HD-videoweb-startup PJTV.com (waar ik, in volledige openheid, een occasioneel on-air talent ben). Choi zei:"Als het op kwaliteit aankomt, is mijn persoonlijke mening dat het geen verschil maakt, vanwege de compressie die bij de meeste HD-camera's wordt gebruikt. Of het nu HDV of AVCHD is, het is nog steeds compressie en dat heeft invloed op de videokwaliteit. Met de verwerkingscamera's ook, is het moeilijk om te zeggen dat de ene beter is dan de andere." Hoewel veel duurdere fabrikanten, waaronder Red Digital Cinema, CMOS-chips beginnen te gebruiken, is 3-CCD de juiste keuze als u het zich kunt veroorloven. Dit is vooral het geval als je materiaal uiteindelijk is ontworpen om zijn weg te vinden naar tv-uitzendingen.
Maar tegenwoordig wordt er zoveel materiaal opgenomen voor het web, voor video-aggregatiesites zoals YouTube en als blogs en grote mediawebsites multimedia. Als dat het geval is, zal een goede CMOS-camcorder, gezien de genoemde factoren, voor veel doeleinden voldoende zijn.
Ed Driscoll is een freelance journalist die verslag doet van home theater en de media.