Тестирование видеотракта современных HD-видеокамер с помощью HDMI-платы захвата BlackMagic Intensity и 

программы Imatest SFR

 

Sony HDR-HC7E, Canon HV20, JVC GZ-HD7ER, Panasonic HDC-SD1 GC

 

 

Немного предыстории...

 

...а началось все с того, что кто-то пустил слух о том, что на HDMI-выходы современных HD-видеокамер подается видео непосредственно с матрицы, еще до компрессии и связанного с ней анаморфного преобразования 1920 -> 1440, более того, видеосигнал на выходе HDMI имеет схему цветоразностного кодирования 4:2:2, а не 4:2:0, получаемые после компрессии HDV или AVCHD (речь идет о стандарте PAL, для NTSC схема цветоразностного кодирования 4:1:1). В дальнейшем этот слух получил и вполне официальные подтверждения, так что появилось большое желание проверить, - а так ли это на самом деле и, если это действительно так, насколько большие искажения вносит компрессия в исходное видео. Дело было за малым - найти способ захвата некомпрессированного видео на компьютер непосредственно по интерфейсу HDMI. До последнего времени соответствующие платы захвата были весьма дорогостоящи, а потому недоступны для нас. Ситуация изменилась в 2007 году, когда компания BlackMagic Design (http://www.blackmagic-design.com), широко известная на рынке HD-видеопродукции благодаря своей линейке SD/HD-плат захвата DeckLink, выпустила "бюджетное" решение этой серии - платы захвата BlackMagic Intensity и BlackMagic Intensity Pro (второе решение отличается тем, что может производить захват и оцифровку аналогового видео по компонентному/S-Video/композитному интерфейсам, а первое работает только с цифровым видео и интерфейсом HDMI). Благодаря помощи магазина "Видеомакс" (http://www.videomax.ru) была приобретена карточка BlackMagic Intensity и появилась реальная возможность проверить на практике все вышеприведенные утверждения.

 

Методика испытаний

 

Основным элементами этого теста являются HDMI-плата захвата BlackMagic Intensity и программа для построения частотно-контрастной характеристики (ЧКХ) видеотракта исследуемых камер Imatest SFR (http://www.imatest.com). И если второй элемент нам хорошо знаком по уже проведенным тестам видеокамер, то на первом элементе стоит остановиться подробнее. Итак, HDMI-плата захвата BlackMagic Intensity.

Она представляет собой небольшую PCI-e x1 плату, снабженную входом и выходом HDMI. Через вход происходит, собственно, захват видео, а выход можно "подцепить" к HD-Ready панели (монитор, снабженный входом HDMI или ЖК-телевизор) для контроля за захватываемым видео. Основные характеристики платы захвата приведены в таблице ниже:

 

Digital Video Input

1 x HDMI input.

Digital Video Output

1 x HDMI output.

Supported HDMI formats

525 NTSC, 625 PAL, 720HD and 1080HD switchable.

HDMI Audio Input

2 Channels.

HDMI Audio Output

2 Channels.

Dual Rate support

HDMI switches between high definition and standard definition.

Sync Input

None

Device Control

None. Use FireWire if capturing from HDMI cameras.

Updates

Firmware for cards built into software driver.
Loaded at system start, or via updater software.

HD Format Support

1080i50, 1080i59.94, 720p50 and 720p59.94.

SD Format Support

625/25 PAL and 525/29.97 NTSC.

HDMI Video Sampling

4:2:2.

HDMI Color Precision

4:2:2.

HDMI Color Space

YUV 4:2:2.

HDMI Audio Sampling

Television standard sample rate of 48 kHz and 24 bit.

Card type

PCI Express 1 lane, compatible with 1,4,8 and 16 lane PCIe slots.

Colorspace Conversion

Hardware based real time.

HD Down Conversion

Real time 1080HD and 720HD to standard definiton during video playback.
Real time standard definition to 1080HD and 720HD during video capture.

Real time effects

Apple Final Cut Pro™ internal effects on Mac OS X™.
Adobe® Premiere Pro® internal effects in DV, MJPEG and uncompressed edit formats.

 

Можно обратить внимание на то, что захват в 1080p не поддерживается, только 1080i, что в нашем случае проблемой не является - во всех современных бытовых видеокамерах высокой четкости через HDMI выводится именно 1080i (структура сигнала на HDMI-выходе Canon HV20 в режиме 25p соответствует именно 1080i, только два поля получены из одного прогрессивного кадра). Еще одной интересной особенностью этой карточки является возможность преобразования HD-видео в видео стандартного разрешения прямо при захвате, в режиме реального времени. Правда для наших тестов эта возможность неинтересна.

Видео захватывается либо как HD-некомпресс (только надо учитывать, что в этом случае данные передаются со скоростью более 100 МВ/сек. (1080i, PAL) и жесткий диск должен обеспечить эту скорость записи, причем в течении всего времени захвата), либо компрессируется в M-JPEG, специально адаптированный к картам BlackMagic (1920х1080i, 4:2:2, скорость потока в этом случае - приблизительно 11 МВ/сек.). В первом случае для записи вам понадобится RAID0-массив на быстрых жестких дисках, современные одиночные HDD просто не в состоянии обеспечить требуемую скорость записи. Во втором случае подойдет практически любой современный жесткий диск достаточной емкости.

В комплекте с картой идут драйвера для Windows XP/Vista, а также программное обеспечение для Mac OS (новые версии можно скачать на веб-сайте компании). В версию для Windows входят специальные Plug-Ins для работы с программами Adobe Premiere Pro 2.0, CS3 и соответствующих им версий After Effects, а также Adobe Photoshop CS2 и CS3. С помощью первой группы программ можно захватывать и обрабатывать видео (как некомпресс, так и M-JPEG), а с помощью Adobe Photoshop - производить захват отдельных кадров непосредственно из видеопотока. 

В тесте, результаты которого описаны ниже, использовалась именно вторая возможность - захват отдельных кадров в программе Photoshop CS2 и обработка их в Imatest SFR, который строит соответствующие ЧКХ. При этом для каждой видеокамеры строилось две ЧКХ: для "холостого" режима (видеокамера включена в режиме записи, но сама запись на камеру не производится, в этом случае, как утверждается, на HDMI-выход подается видео непосредственно с матрицы, не испорченное компрессией и анаморфным преобразованием), после чего производилась запись тестовой миры на видеокамеру (кассету, HDD, flash) и вторая ЧКХ строилась по кадрам из видеопотока, выдаваемого на выход HDMI при проигрывании записанного видео (которое, разумеется, перед этим прошло этапы компрессии при записи на носитель и обратной "декомпрессии", так что оно должно быть "испорчено" по полной программе). Соответствующие ЧКХ сравнивались в программе MTF Compare, также входящей в состав Imatest: эта программа просто делит одну ЧКХ на другую и выводит результат в виде третьего графика. В сравнении участвовали четыре HD-видеокамеры: Sony HDR-HC7E, Canon HV20, JVC GZ-HD7ER и Panasonic HDC-SD1 GC.

Я понимаю, что кому-то нижеприведенные результаты могут показаться "китайской грамотой" - тест этот весьма специфический. А потому я постараюсь в заключении подвести общие итоги тестирования нормальным языком - те из читателей, которые не хотят вдаваться в детали и анализировать графики, могут сразу переходить к подведению итогов. Ну а те, кому интересны детали, могут переходить к следующему разделу, в котором детально описаны результаты сравнения.

 

Результаты тестирования

 

Сравнение режимов работы для каждой видеокамеры по отдельности

 

Тут мы проверим, действительно ли на HDMI-выход видеокамер в "холостом" режиме выдается видео, не испорченное анаморфным преобразованием и компрессией. Для этого нам надо для каждой видеокамеры сравнить между собой обе построенные ЧКХ. При этом основной эффект должен проявиться на горизонтальных ЧКХ, поскольку именно тут должны проявиться результаты анаморфного преобразования 1920->1440 (кроме видеокамеры JVC HD7, в режиме FHD нет анаморфного преобразования, а значит, и не должно быть особых различий между ЧКХ). Соответствующие графики вы можете видеть ниже (освещенность тестовой миры - приблизительно 650 люкс).

 

Sony HDR-HC7E, горизонтальные ЧКХ

 

 

 

Как я уже писал выше, на этом графике показаны ЧКХ в "режиме HD" - в "холостом" режиме - она обозначена буквой "А" и красным цветом; в "режиме HDV" - полученная из записанного видео,  буква "В" и синий цвет. Ну а жирная черная линия - отношение А/В, которое нас и интересует. Надо отметить, что точность измерений такова, что имеет смысл смотреть на черную кривую только, примерно, до частоты Найквиста (в нашем случае это 1080 LW/PH, на графике она обозначена красным и синим вертикальными отрезками), дальше начинается "болтанка" из-за измерительных ошибок, которую надо игнорировать.

Что ж, хорошо видно, что разрешение в "холостом" режиме действительно больше, причем тем больше, чем больше частота, т.е., в реальной жизни, чем больше детализация сцены. Впрочем, преимущество это не очень велико, даже на максимальных частотах оно не превышает 1.2 раза. Видимо на статических сценах (а именно такого рода сцены и используются в программе Imatest SFR) потери за счет компрессии HDV и, в частности, анаморфного преобразования, в этой видеокамере невелики.

 

Sony HDR-HC7E, вертикальные ЧКХ

 

 

Ну а тут отношение соответствующих ЧКХ примерно равно 1 (исключая "болтанку" на высоких частотах, она физического смысла не имеет - чистые ошибки измерения), что не удивительно, поскольку вертикальное разрешение не страдает от анаморфного преобразования.

 

Canon HV20, горизонтальные ЧКХ

 

 

Canon HV20, вертикальные ЧКХ

 

 

А тут от единицы в среднем не отличаются отношения как горизонтальных, так и вертикальных ЧКХ. Со вторым отношением все понятно, а вот первое говорит о том, что на выход HDMI, даже в "холостом" режиме, подается видео, уже прошедшее анаморфное преобразование 1920 -> 1440 -> 1920. Интересный и не очень приятный результат для видеокамеры Canon, впрочем её разрешение и так велико, так что этот неприятный момент все равно не сможет испортить общего положительного впечатления от видеокамеры. Мы еще вернемся к этому вопросу позже.

 

JVC GZ-HD7ER, горизонтальные ЧКХ

 

 

JVC GZ-HD7ER, вертикальные ЧКХ

 

 

И тут отношения соответствующих ЧКХ в среднем равны единице как по горизонтали, так и по вертикали. Впрочем, тут нет никакого сюрприза, поскольку кодер HD7 не использует анаморфного преобразования при компрессии видео в режиме FHD. Что и показал данный тест.

 

Panasonic HDC-SD1 GC, горизонтальные ЧКХ

 

 

Panasonic HDC-SD1 GC, вертикальные ЧКХ

 

 

А вот у Panasonic SD1 сюрпризов явно больше, нежели у других видеокамер. Начнем с того, что отношение ЧКХ полученных в "холостом" режиме (картинка с матрицы) и после компрессии AVCHD сначала идет вниз, а потом, начиная с частот 800-900 LW/PH буквально "рвет" вверх. И если второе еще как-то объяснимо - PixelShift плюс анаморф, судя по всему, значительно портят картинку в области высоких частот (высокой детализации), так что "выключение" из цепочки анаморфного преобразования сразу дает сильный положительный толчок в плане детализации картинки, то вот первое... получается, что в области средних частот изображение, полученное после компрессии AVCHD, даже контрастнее изображения непосредственно с матрицы. Первое объяснение, которое приходит на ум - на выход HDMI в "холостом" режиме выводится видео не только до компрессии, но и до определенных стадий электронной обработки, в частности, до искусственного повышения резкости. Так это или нет на самом деле - знают только инженеры Panasonic, мы же можем только предполагать. Ну а отношение вертикальных ЧКХ не демонстрирует никакого устойчивого роста в области высоких частот и демонстрирует все тоже падение в области средних частот - в полном соответствии с выводами, сделанными выше.

 

Сравнение видеокамер между собой

 

Ну а в этом разделе у нас есть возможность сравнить видеокамеры между собой. Я не привожу тут сравнения в "холостом" режиме из-за "не интересности" такого режима на практике - ведь вряд ли вы будете во время съемки таскать за собой компьютер с  HDMI-входом. Поэтому все сравнения проводятся в режиме "после компрессии/декомпрессии", поскольку это дает результат более приближенный к "боевому" (то есть к тому, что вы получите на ваших обычных записях). Карточка BlackMagic Intensity дает здесь возможность, о которой я давно мечтал - сравнить "на равных" видеокамеры разных форматов, без оглядки на программы обработки - помните, как в тесте Panasonic DX1 я сетовал на то, что приходится использовать CyberLink вместо Vegas, поскольку последний не понимает AVCHD от Panasonic? А тут все четыре видеокамеры "абсолютно равны перед компьютером" и мы можем спокойно сравнивать их результаты.

 

Canon HV20 (A) - Sony HDR-HC7E (B), горизонтальные ЧКХ

 

 

В качестве видеокамеры "А" выступает Canon HV20, в качестве видеокамеры "В" - Sony HC7. Хорошо видно, что практически во всем диапазоне частот лидирует видеокамера от Canon, особенно её преимущество проявляется в диапазоне частот 600-800 LW/PH. Так что нет ничего удивительного в том, что её картинка четче, хотя, с другой стороны, подавляющего преимущества у неё тут нет.

 

Canon HV20 (A) - Sony HDR-HC7E (B), вертикальные ЧКХ

 

 

А вот тут у HV20 преимущество оказывается более чем солидным - проигрывая HC7 в диапазоне частот до 400 LW/PH, она "с лихвой" отыгрывается на высоких частотах - в диапазоне 900-1000 LW/PH отношение ЧКХ достигает величины 1.5 - 2 раза в пользу Canon! Именно это мы отмечали и в сравнительном тесте этих двух видеокамер, на высоких частотах видеокамера HV20 обеспечивает заметно больший относительный контраст, а значит и четкость в мелких деталях.

 

Sony HDR-HC7E (A) - JVC GZ-HD7ER (B), горизонтальные ЧКХ

 

 

Что тут можно сказать... комментарии излишни - подавляющее преимущество видеокамеры от Sony начиная уже с 400 LW/PH.

 

Sony HDR-HC7E (A) - JVC GZ-HD7ER (B), вертикальные ЧКХ

 

 

А вот тут преимущество Sony в области средних и высоких частот выражено уже не так ярко, более того - в области 800-1000 LW/PH лучше выглядит камера от JVC. В обзоре этих двух видеокамер мы уже рассматривали возможную причину этого - похоже, что при сканировании матриц в HD7 не используется "интерлейсный фильтр" (попарное суммирование строк при формировании полей), а значит нет и потерь вертикального разрешения!

 

Sony HDR-HC7E (A) - Panasonic HDC-SD1 GC (B), горизонтальные ЧКХ

 

 

Как и в случае с видеокамерой JVC, мы видим тут весьма заметное превосходство видеокамеры от Sony в области средних и высоких частот. Все-таки использование режима PixelShift на обеих трехматричниках дает себя знать и делает это не с лучшей стороны.

 

Sony HDR-HC7E (A) - Panasonic HDC-SD1 GC (B), вертикальные ЧКХ

 

 

У Panasonic SD1 нет "козыря" JVC в виде отсутствия интерлейсного фильтра, а потому он проигрывает Sony HC7 во всем диапазоне значимых частот.

 

JVC GZ-HD7ER (A) - Panasonic HDC-SD1 GC (B), горизонтальные ЧКХ

 

 

Тут победа явно остается за Panasonic, HD7 "не сильна" в горизонтальном разрешении. Зато, по идее, она должна отыграться на разрешении вертикальном...

 

JVC GZ-HD7ER (A) - Panasonic HDC-SD1 GC (B), вертикальные ЧКХ

 

 

... что и происходит в явном виде!

 

Общие выводы

 

Итак, все графики нарисованы, осталось подвести итог, выделить "сухой остаток". И сделаем мы это по двум основным направлениям.

Во-первых, ответив на вопрос - что же за видео идет на выход HDMI в "холостом" режиме работы видеокамеры (напомню, это когда вы включили режим записи, но саму запись на камеру не начинаете)? Действительно ли это "чистое" видео с матрицы, не испорченное компрессией и анаморфным преобразованием? Похоже, что это так для видеокамер Sony и Panasonic (для видеокамеры Sony улучшение детализации в "холостом" режиме не такое большое, но оно есть и стабильно растет с ростом частоты или, другими словами, детализации картинки) и не так для видеокамеры Canon. Ну а про видеокамеру JVC сложно что-то сказать, в режиме FHD она и так не использует анаморфное преобразование, а ведь основной вклад в потерю четкости вносит именно оно.

Ну а во-вторых, мы подведем итоги сравнения видеокамер между собой в "чистых условиях". Впрочем, тут не произошло ничего непредвиденного - по четкости "в персональном зачете"  лидирует Canon HV20, а видеокамеры с одной многомегапиксельной  матрицей (Sony HC7, Canon HV20) превосходят по четкости своих трехматричных "коллег" с технологией PixelShift.

 

 

А. Попов ( popoval@nm.ru

 


  1. Краткое описание методики тестирования видеокамер по программе Imatest

  2. Противостояние года: Sony HDR-HC7E против Canon HV20

  3. Ни на кого не похожая JVC GZ-HD7ER

  4. AVCHD от Panasonic: HDC-DX1 EE


 

Благодарности

Мы выражаем искреннюю благодарность интернет-магазину "Видеомакс" (http://www.videomax.ru)  за выделение средств на приобретение HDMI-платы захвата BlackMagic Intensity и предоставленные для этого теста видеокамеры.

 

Последние изменения: 21.10.2007