優れた映画監督は、俳優の写真を撮る仕事ではなく、光を記録する仕事をしていることを知っています。最終的に、1960年代と70年代までに、彼らはこれを利用し始め、時折、スタンリー・キューブリックやスティーブン・スピルバーグなどの監督のトレードマークとなったセットのライトを直撃しました。
ビデオグラフィーは映画シネマトグラフィーの弟であり、ビデオグラフィーで光が果たす役割を理解することは、CCDとCMOSテクノロジーの違いを理解するための鍵です。
CCDは電荷結合デバイスの略です。 CMOSは、相補型金属酸化物半導体の略です。これらは、ビデオカメラのレンズによってキャプチャされた光が集束されるチップです。これらの信号はカムコーダー内でさらに処理され、最終的には、テープ、DVD、内蔵または外付けハードドライブなど、カムコーダーの記憶媒体に画像が記録されます。複数の画像センサーを備えたカメラは、明るい原色（赤、緑、青）ごとに1つのチップを使用し、別の画像プロセッサを使用して3つの信号をカラービデオ画像に結合します。より新しく安価なCMOSチップは、イメージセンサーとイメージプロセッサの両方を1つのチップにバンドルします。すべてのCCD設計は、実際の集光センサーとは別の画像プロセッサを利用しています。
2つの最初の大きな違いは、CMOSチップは従来のマイクロチップとほとんど同じように製造されるのに対し、CCDはベル研究所による1969年の発明にまでさかのぼる技術を利用して独自の製造プロセスを使用することです。
ビデオの録画における彼らの役割を理解するには、100年前の技術であるフィルムベースの映画用カメラにフラッシュバックするのに役立ちます。フィルムカメラでは、画像がレンズと絞りを通過すると、後の現像のために感光性および色に敏感な化学物質を含むプラスチックフィルムのストリップに記録されます。ビデオカメラでは、CMOSまたはCCDイメージセンサーがレンズからの画像を特定のカムコーダーが使用するデジタルメディアに変換します。
コンピュータチップ産業に起源があるため、CMOSチップは製造コストが低くなります。しかし、一般的に、個別のCCDを備えたカムコーダーは、単一のCMOSチップよりも少ない電子ノイズでより高品質の画像を生成します。
製造技術の進歩により、2つのイメージセンサータイプ間の品質の違いが減少しています。しかし、どちらのタイプのチップもその魔法を働かせて電子的に写真を撮る前に、画像はそこに到達しなければなりません。少し時間を取って、そのシグナルチェーンを分析しましょう。
光があります
ほとんどのビデオグラファーが知っているように、適切な照明は美学とビデオノイズを最小限に抑えるために不可欠です。タイタニックのディレクター、ジェームズキャメロンがかつて吹き替えた太陽、「神の10,000,000キロワットの光」、または単純なクォーツライトのバンクなど、セットや場所の照明はレンズのガラスを通してビデオカメラの内部に入ります。 （または、一部の低グレードの民生用カメラでは、レンズのプラスチック）。
ビデオカメラのレンズのサイズは、その性能に影響を与えます。あなたの地元の大型電気店の床にある小さな消費者向けカムコーダーの多くは、非常に小さなレンズを持っています。これは、暗い状況でのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。直径の大きいレンズは、小さいレンズよりも多くの光をキャプチャします。 CCDは通常、はるかに多くの電力を消費するため、多くの民生用カムコーダーの一般的な小型化は、CMOSチップの重要性も説明しています。 CMOSを使用すると、民生用カムコーダーは小型で長持ちするバッテリーを使用できるようになり、サイズを抑えることができます。
光がレンズのガラスを越えて移動すると、最初にカムコーダーの絞りに当たり、次にシャッターに当たります（シャッターがある場合）。いくつかのハイエンドCCDカムコーダーには、フィルムカメラと同じようにメカニカルシャッターが付いていますが、ほとんどの民生用カムコーダーにはありません。 CMOSチップは電子的に露光長を決定します。
手にフォトマットを持っているように
光がイメージセンサーに当たると、アナログ電気信号になります。 CCDベースのカムコーダーでは、信号は画像プロセッサに送られますが、CMOSベースのカムコーダーでは、CMOSデバイスの出力はエンコードされた画像であるため、画像プロセッサは必要ありません。エンコードされた画像の次の目的地は、カメラの記憶媒体です。カムコーダーの洗練度に応じて、その画像プロセッサは、渡された画像に対してさまざまなデジタル処理機能も自動的に実行します。これらには、ホワイトバランス、画像のフィルタリングと安定化、エラー修正、色変換、その他のプロセスが含まれます。
イメージセンサーのピクセル数は、一般的な解像度の点で、および低照度撮影などのより特殊なアプリケーションで、そのパフォーマンスに影響を与えます。最終的に、ビデオカメラの品質と価格が上がると、ピクセル数も増えます。しかし、少なくともこれは簡単に比較できるものです。
CCDベースの設計がCMOSのいとこよりも柔軟性を提供する別の領域は、ゲインを制御する能力です。プロのカムコーダーには、CCDの感度を調整するための外部ゲイン制御スイッチがあり、入力をブーストしたり、ビデオノイズを適切に抑制したりするのに役立ちます。通常の使用法では、電子ゲインコントロールではなく、絞りとシャッタースピードで露出を調整するのが最適です。ただし、感度の向上、およびノイズの固有の増加は、特に低照度のランアンドガン条件で、ビデオ品質と粒子の粗さが許容されない場合に、使用可能なショットを取得することとのトレードオフになる場合があります。
カラーコーディネートされたビデオカメラ
イメージセンサーは、それらに当たる光の強度のみを検出して記録し、グレースケール画像を記録します。実際にはカラーで記録しません。シングルチップカムコーダーの設計では、カラーフィルターアレイがイメージセンサーの上部に配置されます。光がイメージセンサーに当たる表面とイメージプロセッサのエンコードされた出力の間のどこかで、小さなカラーフィルターのパターンに従って色が抽出されます。データストリームは、カムコーダーが使用するコーデック（通常、DV、MPEG-2、またはAVCHD）を通過して圧縮されてから、ビデオカメラが使用しているメディア（テープ、ハードドライブ、ディスク、メモリカードなど）に記録されます。ネットワーク接続など
複数のイメージセンサーを備えたハイエンドのカムコーダーの場合、各センサーはカメラ内部のプリズムを介して単一の主要な光の色をキャプチャします。プリズムは、カムコーダーのレンズに入る光を赤、緑、青に分割し、それらの色を対応するイメージセンサーに送り、そこで各色の強度がエンコードされます。原色ごとに1つずつ、3つの個別のセンサーが必要なことも、3チッププロカメラが民生用カメラよりも高価であるもう1つの理由です。
単一のイメージセンサーを備えた小型のCMOSベースのカムコーダーを使用している場合でも、別個の複雑なハイエンドイメージプロセッサーを備えた3-CCDプロユニットを使用している場合でも、これらのチップは、多くの人が行っていた多くの作業を実行します。フィルムカメラ時代の機械部品と多くの化学薬品。しかし、彼らには独自の問題がないわけではありません。
ローリングシャッター、スミアリングCCD
いいえ、それは格闘技の映画の名前ではありませんが、各テクノロジーのトレードオフのいくつかを浮き彫りにしています。
記事の冒頭での類推に基づいて、CCDカメラで露出過度の明るい光を直接撮影すると、スミアが発生する可能性があります。これは、フィルムを使用して撮影した場合の光の開花方法とは大きく異なり、明らかにはっきりとした縦縞として現れることがよくあります。
ほとんどのCMOSカメラは、ローリング電子シャッターを使用して、単一のフレームの中で上から下に薄い列で画像を順番にキャプチャします。これは、センサーが画像全体をキャプチャする、CCDカメラの従来のグローバルシャッターとは対照的です。
CMOSカメラのローリングシャッターは、スキューという別のタイプの歪みを課す可能性があります。これにより、クイックパン中にショットの垂直線が歪む可能性があります。 （極端な例として、ニューヨークの超高層ビルのウィップパンショットを想像してみてください。）しかし、主に結婚式や取材の頭の映像を撮影する人にとっては、これらの問題はどちらも頻繁には発生しません。ただし、アクション指向のビデオグラファーは注意してください。
ビデオカメラの選択
CMOSとCCDのどちらを選択するかは、新しいビデオカメラを購入する際に考慮しなければならない多くの要素の1つにすぎません。レンズのサイズと、カムコーダーが広角、望遠、マクロ、その他の特殊な用途向けの交換レンズを受け入れるかどうかは別です。プロのマイクで使用するためのXLR入力がカメラに装備されていますか？これらのXLR入力は、クリップオンラベリアマイクにファンタム電源を提供しますか？カメラを自動モードで実行したくない場合に備えて、ビデオカメラのコントロールはどの程度柔軟ですか。
楽器から顕微鏡まで、他のプロ仕様の機器と同様に、最も高価なカムコーダーを使用している場合でも、技術が不十分だと悪い結果が生じます。逆に、優れた技術は、最も安価な民生用カメラでさえ、許容できる、時には素晴らしい画像を生成することができます。
では、CMOSではなくCCDを選択する必要がありますか？私たちは、ストリーミングHDビデオWebスタートアップPJTV.comのカメラの裏側の才能の1人であるHahn Choiに尋ねました（完全な開示では、私は時折オンエアの才能です）。崔熙燮は、「品質に関しては、ほとんどのHDカメラで使用されている圧縮のため、違いはないというのが私の個人的な意見です。 HDVでもAVCHDでも、圧縮率が高く、ビデオの品質に影響します。処理カメラもそうですが、一方が他方より優れているとは言い難いです。」ただし、Red Digital Cinemaを含む多くのハイエンドメーカーがCMOSチップを使用し始めていますが、余裕があれば、3-CCDが最適です。これは、素材が最終的にテレビ放送に使用されるように設計されている場合に特に当てはまります。
しかし、最近では、ウェブ、YouTubeなどのビデオ集約サイト、ブログやビッグメディアウェブサイトがマルチメディア化するにつれて、非常に多くの資料が撮影されています。その場合、崔熙燮が述べた要因を考えると、多くの目的には優れたCMOSカムコーダーで十分です。
Ed Driscollは、ホームシアターとメディアをカバーするフリーランスのジャーナリストです。