Почему веб-камеры недостаточно хороши

Проконсультировавшись с многочисленными руководствами по покупке веб-камер и обзоров, купив несколько самых популярных моделей и протестировав их в различных условиях освещения, я не могу избежать мрачной правды: хороших веб-камер не существует. Даже веб-камеры, рекомендованные авторитетными изданиями, дают изображения низкого качества - серьезный недостаток, учитывая, что они должны выполнять эту работу.

Неравномерный цвет. Яркие блики. Нечеткие детали, особенно при слабом освещении. Любая доступная веб-камера (даже с максимальной ценой - 100 долларов США) использует неадекватное и, как правило, устаревшее оборудование и посредственное программное обеспечение, которое буквально заставляет вас плохо выглядеть. Вы можете не заметить этого, если используете программное обеспечение для видео, которое делает ваше собственное изображение маленьким, но это будет очевидно для других участников вызова.

Убедитесь сами: в видео ниже показаны ведущие на рынке веб-камеры (C920, Kiyo и Brio) одновременно и в одинаковых условиях, а также iPhone в качестве эталона.

• Logitech C920 страдает от ряда проблем, в первую очередь проблем с экспозицией.
• Logitech Brio изо всех сил пытается не отставать от движения и, похоже, применяет фильтр, сглаживающий кожу.
• iPhone Pro обеспечивает отличное качество изображения, естественные цвета и является единственным вариантом, который не испытывает проблем с фокусировкой.

Почему такие веб-камеры? В конце концов, технология малых камер значительно улучшилась с тех пор, как нынешний урожай «лучших» веб-камер вышел на рынок, но все это произошло в наших телефонах. Чтобы проиллюстрировать это, я сравниваю самые популярные веб-камеры с Camo , программным обеспечением, которое использует камеры и технологии обработки изображений iPhone, iPad и iPod touch, чтобы вы выглядели значительно лучше. Однако, даже если Камо не было на картинке, выход с веб-камер с самым высоким рейтингом все еще отсутствует.

Испытать их

Для тестирования я собрал коллекцию лучших и самых продаваемых автономных веб-камер, а также одну дешевую подделку (я дам вам угадать, какая именно). Указанные числа представляют собой рекомендованные розничные цены компаний:

• Logitech Brio 4K Pro (199 долларов)
• Logitech StreamCam (169 долларов)
• Logitech C920 (80 долларов)
• Веб-камера Adwaita 8 Мп Ultra HD 4K ($50)

Для сравнения, я собрал небольшую коллекцию iPhone с Reincubate Camo, включая самую старую поддерживаемую модель, которую я смог найти; приложение работает на любом устройстве под управлением iOS 12 или новее, включая iPhone 5s и iPod touch 6:

• iPhone 11 Pro (мой повседневный телефон, 999 долларов)
• iPhone SE (модель 2019 года, 399 долларов США)
• iPhone 6 (2015 г., который я купил б / у и разлочил осенью 2020 г. за 90 долларов)

Последние модели iPhone явно дороже, чем веб-камеры, но они делают гораздо больше, чем просто камеры. Хотя я не исключаю этого, я сомневаюсь, что кто-то собирается покупать новый iPhone исключительно для использования в качестве веб-камеры. Более вероятно, что кто-то воспользуется своим основным телефоном, перепрофилирует старую модель, которая больше не используется, или купит подержанную модель. Тестирование проводилось на MacBook Pro 16 дюймов (модель 2019 г.).

Несколько примечаний к фотографиям. Если не указано иное, изображения были сняты с использованием настроек веб-камеры по умолчанию. IPhone были подключены с помощью Camo, но ни один из инструментов настройки приложения не использовался; то, что вы видите, - это то, что доставила камера.

Комната, в которой они были захвачены, находится в частично открытом подвале с двумя окнами и светло-желтыми стенами. Освещение комнаты включает потолочный светильник с потребительскими светодиодными лампами, которые продаются как дневной свет 5000K, и одну декоративную подвесную лампу. Другими словами, это довольно типичная комната для работы дома и участия в видеоконференциях.

Я также установил пару внешних 15.4-дюймовых светодиодных осветительных приборов Dazzne Desk Mount для большего освещения, особенно при съемке ночью; Отмечу, в каких кадрах они были включены. Как я расскажу позже, важность наличия достаточного количества света нельзя недооценивать, и это относится ко всем обсуждаемым здесь веб-камерам.

Видеопотоки просматривались в Zoom на частной встрече, поскольку Zoom стал де-факто стандартом для видеоконференций. Zoom и другие службы иногда ограничивают разрешение широковещательной передачи, чтобы оптимизировать используемую полосу пропускания, поэтому вполне вероятно, что люди на другом конце вашего вызова не увидят изображения того же качества, что и вы. В моем тестировании производительность Zoom при частном вызове была сопоставима с просмотром видеопотока в QuickTime Player (выбрав «Файл»> «Новая запись фильма»), который не поддерживает потоковую передачу.

Наконец, размещение: все камеры были установлены над экраном моего ноутбука для удобного переключения между ними, поэтому вы увидите немного разные углы каждой модели. В этот раз я не был сосредоточен на идеальной композиции .

Прежде чем я перейду к конкретным сравнениям веб-камер, давайте выделим некоторые универсальные проблемы.

Проблемы со сторонними веб-камерами

Каждая протестированная веб-камера страдала по-своему, но в целом наиболее заметными были следующие недостатки.

• Проблемы с экспозицией и горячие точки : первая задача веб-камеры - автоматически учитывать освещение сцены и соответствующим образом регулировать яркость. В попытке обеспечить хорошее освещение объекта в центре кадра (то есть вас) камеры обычно увеличивают яркость повсюду. Это веское объяснение, но если в кадре есть окно или лампа, они, скорее всего, выдувают до чисто белого цвета и отвлекают зрителей. Даже в комнатах, которые кажутся достаточно освещенными, нередко этот свет проливается на вас и передерживает такие детали, как лоб или скулы. Хотя я каждый раз буду ставить яркую сцену поверх недоэкспонированной (по причинам, которые мы рассмотрим), горячие точки и передержка просто отвлекают.

• Проблемы с цветом и баланс белого . Еще одна проблема, которую необходимо решить веб-камерам с автоматической регулировкой, - это точность цветопередачи, и эта проблема так же проблемна, как и экспозиция. С точки зрения зрителя, баланс белого (также известный как цветовая температура) определяет, будете ли вы выглядеть морозно-холодным или оранжевым. Неужели я такой румяный, как выгляжу? Черт возьми, это вообще мой настоящий цвет кожи? Слишком часто ответ отрицательный.

• Проблемы с фокусировкой : все веб-камеры, на которые я смотрел, предлагают автофокус, чтобы попытаться сохранить четкость объекта, за исключением одной недорогой безымянной камеры с фиксированным фокусным диапазоном (или, говоря языком маркетинга, «фиксированный фокус для постоянной глубины резкости», что переводится как «сидите достаточно далеко от камеры, чтобы быть в ее приятном месте»). Некоторые камеры плохо справляются с автофокусом, в то время как другие работают медленно. Если вы склонны двигаться во время разговора, веб-камера может "подпрыгнуть", поскольку она блокирует фокус, теряет его, а затем снова находит. Опять отвлекает.

• Мягкость изображения : плохая автофокусировка может привести к нечеткому изображению, но это не единственная причина. Некоторые камеры просто не сохраняют детали, которые вы ожидаете увидеть, или они, кажется, сглаживают кожу.

• Работа в условиях низкой освещенности : по общему признанию, ситуации в условиях низкой освещенности трудны для любой камеры, и веб-камеры используют различные методы для решения этой проблемы. Однако по нескольким причинам веб-камеры обычно ужасны, когда недостаточно света; или, я бы сказал, когда веб-камера считает, что ей недостаточно света.

• Дефицит и завышение цен . Из-за внезапного перехода к удаленной работе и учебе даже эти якобы «качественные» веб-камеры все еще трудно найти, и они продаются по более высокой цене. Альтернатива - сделать ставку на массу безымянных клонов.
• Программное обеспечение : элементы управления для внесения ручных настроек для отмены автоматических настроек либо недостаточны, сбивают с толку, либо отсутствуют. В качестве одного из примеров, версия Logi Capture для macOS, приложения, которое управляет некоторыми функциями, эксклюзивными для Logitech StreamCam, соответствует версии 2.02 и все еще находится в стадии бета-тестирования (у меня есть сбои, чтобы доказать это).
• Электронные отходы : что происходит с устройствами, которые не соответствуют ожиданиям? Они попадают в ящики или свалки (или ящики, а затем на свалки) или отправляются по всему миру оптом для разборки и переработки. (В прошлом году было образовано 53,6 миллиона метрических тонн электронных отходов.) И не забывайте об упаковке, материалах доставки и транспортных расходах, чтобы в первую очередь поместить веб-камеру в этот ящик.
• Аудио : каждая автономная веб-камера включает в себя один или несколько микрофонов для записи звука с разным уровнем компетенции. Я не анализирую их звук здесь, потому что вам гораздо лучше купить недорогой USB-микрофон или даже использовать наушники, поставляемые с вашим телефоном, чтобы получить лучшее качество звука.
• Нагрузка на процессор: Захват, кодирование, декодирование и потоковая передача видео в реальном времени - это задача, требующая интенсивной работы процессора. В iPhone специальное оборудование выполняет большую часть работы по рендерингу изображения и обработке видео, беря эти задачи с основного процессора телефона. Однако автономные веб-камеры просто передают сигнал вашему компьютеру. Компания Logitech когда-то предлагала аппаратный кодировщик, но он былпостепенно и незаметно прекращается,

Теперь давайте рассмотрим каждую веб-камеру более подробно.

Существенные недостатки самых популярных веб-камер

Logitech C920

Когда C920 обычно называют лучшей веб-камерой для большинства людей, я начинаю задумываться, не устраивает ли кто-нибудь крупномасштабные розыгрыши, потому что это не совпадает с тем, что я видел собственными глазами. Сама по себе C920 страдает от ужасной передержки, плохого баланса белого и нечеткой фокусировки даже в хорошо освещенных условиях.

Фактически, когда я увеличиваю мощность своих световых панелей, вы можете видеть, как камера изо всех сил старается компенсировать это: экспозиция уменьшается, но затем снова подскакивает, как если бы она была спроектирована так, чтобы в любом месте были выдутые области. Стоимость. C920 пытается сбалансировать освещение, но у него просто не получается.

Logitech C920 против iPhone 6 Selfie

Хорошо, давайте проведем худшее-худшее сравнение. Для большинства веб-камер добавление большего количества света улучшило изображение; добавление большого количества света переднего плана к объекту заставило их, во-первых, уменьшить экспозицию фона. Однако C920 просто увидел больше света и продолжал передерживать. Баланс белого полностью отключен, обесцвечивая всю сцену.

Из линейки iPhone фронтальная селфи-камера в iPhone 6 является самой бедной на бумаге и оказалась худшей. Он ужасно размыт и в окне, и в моем лице, но баланс белого и контраст намного лучше, чем у C920. Конечно, это не мой первый выбор, но, по крайней мере, я не выгляжу зеленым.

Logitech Brio

Отличительной особенностью Brio является его разрешение 4K и возможность записи с разрешением 3840 на 2160 пикселей. Это звучит великолепно, потому что мы привыкли думать, что «больше X - лучше», где X равно разрешению, мегапикселям, гигабайтам, гигагерцам и всевозможным другим техническим характеристикам. Однако более высокое разрешение требует компромиссов.

Общая идея разрешения заключается в том, что с большим количеством записанных пикселей вы просматриваете больше деталей и получаете более четкое изображение. Ранние камеры HD записывали с разрешением 720p (1280 на 720 пикселей); теперь YouTube даже не применяет свой ярлык HD к чему-либо с разрешением ниже 1080p (1920 на 1080 пикселей). Разрешение 4K (3840 на 2160 пикселей) теперь является обычным явлением для телевизоров (8K начинает набирать популярность в выставочных залах и онлайн-магазинах).

Сложность более высокого разрешения заключается в повышенных требованиях к обработке: захват и обработка 2 миллионов пикселей на кадр (1080p) в реальном времени требует большей вычислительной мощности, чем 900,00 пикселей на кадр (720p) (оба числа округлены в меньшую сторону). При разрешении 4K требуется почти 8,3 миллиона пикселей на кадр. Схемы кодирования видео сжимают эти данные до более управляемого уровня, но поскольку камеры не включают в себя выделенное оборудование для кодирования, эта работа выполняется процессором компьютера, что создает большую нагрузку на систему.

Чтобы настроить Brio на запись в режиме 4K, вам необходимо запустить отдельную программу Logitech Capture. На моем MacBook Pro, которому меньше одного года, переход на 4K приводит к значительной задержке, до 4 секунд, что делает видеочат неработоспособным. Кроме того, чтобы передать поток 4K в программное обеспечение для видеоконференцсвязи, необходимо указать Logitech Capture в качестве источника видео. Но для наших целей более важным соображением является пропускная способность, потому что прямой поток 4K - это большой объем данных, поступающих в канал, который автоматически сжимается и уменьшается при передаче компаниями, размещающими услуги. Так что, в конечном итоге, если вы не записываете что-то локальное, 4K теряется.

Как отмечалось ранее, наиболее очевидные проблемы с Brio заключаются в том, что он выдувает яркие области, странно передает цвета и как кажется, сглаживает кожу.

При нормальном или очень слабом освещении изображение Brio становится зашумленным и теряет детали. Он включает в себя функцию, которую Logitech называет Rightlight 3 или «Rightlight 3 с HDR», которая предназначена для лучшего баланса усиления и шума. Однако в версиях программного обеспечения Logitech для Mac ничего не упоминается о Rightlight, и есть только один переключатель HDR, который имеет очень небольшую разницу, когда он включен. Оборудование также включает инфракрасный датчик, который используется только в Windows 10 для функции разблокировки Windows Hello.

Чем больше света я мог пролить на сцену, тем лучше получалось качество, особенно с точки зрения деталей. Это означало, что яркость моего видео увеличилась до 65 процентов, что достаточно для того, чтобы я прищурился и почувствовал, что я нахожусь в студии. Мне трудно поверить, что большинство людей создадут подобную установку для созыва собраний на работе.

Чтобы создать изображение справа, мне пришлось увеличить подсветку видео до 65 процентов, что не является идеальным или, как я подозреваю, обычным решением для большинства людей.

Logitech Brio против iPhone 6

Одна из важных характеристик предыдущих фотографий - сколько света было в сцене. На наш взгляд, дневная сцена, освещенная оконным светом, выглядит довольно естественно. Но для камер сцена была недоэкспонирована, что, вероятно, поэтому снимки Brio выше несколько тусклые и не имеют деталей в тенях. Добавление большего количества света на передний план имеет большое значение.

Для следующего сравнения я включил видеолампы, смотрящие на меня, примерно на 10 процентов от их максимальной мощности и настройку цветовой температуры 5000K (чтобы соответствовать температуре потолочных ламп, хотя освещение в комнате было выключено). Изображение Brio, безусловно, лучше, чем то, что было раньше, хотя окно по-прежнему представляет собой белый прямоугольник (но на этот раз с некоторым намеком на то, что что-то снаружи). Мелирование на моем лице стало лучше, хотя борода все еще нечеткая. При большем освещении мы также видим, что кожа выглядит более гладкой и имеет необычный розовый румянец. Баланс белого в целом улучшен.

В такой же освещенности Brio конкурирует с iPhone SE 2019 года (неофициально именуемым iPhone SE 2). Цветовой баланс лучше, в окне больше четкости, хотя оно все еще в основном размыто, а борода выглядит более текстурированной. Хотя мое лицо выглядит слишком красным.

Увеличение мощности световых панелей имеет большое значение; и эти фотографии кажутся камерами в тех ситуациях, в которых им удобнее. Мы видим некоторые детали через окно на фотографии Brio, освещение на моем лице более сбалансированное, а цвета фона кажутся лучше. Однако мое лицо выглядит еще более розовым и обработанным. Изображение iPhone SE также значительно улучшилось. Хотя мое лицо все еще выглядит немного перенасыщенным, на моей коже и бороде более заметна текстура, и в целом цвета лучше.

Logitech Brio 4K Pro против iPhone 11 Pro

Эти снимки были сделаны с использованием только света, падающего из окон в левом и правом краях изображения. Утро было туманное, поэтому свет был рассеянным. Области, которые выделяются на изображении Brio, - это полностью выдутое окно слева и в целом нечеткое качество изображения. Это тот случай, когда моя борода цвета соли и перца полезна, потому что в этом случае она показывает, что камера собирает волосы в пиксельную массу. Цвета также приглушены, превращая желтые стены в пастообразный цвет яичной скорлупы.

На изображении с широкоугольного объектива iPhone 11 Pro (вид по умолчанию «1x») в окне есть четкость. Фактически, вы можете увидеть, что это окно, и разобрать террасу и забор снаружи. (Это связано с непрерывной обработкой HDR в iPhone.) Цвет моего лица выглядит более естественным, хотя и немного красным, и есть хорошо округленные детали теней от света, попадающего в правую часть кадра. Баланс белого лучше в версии для iPhone: стены правильного оттенка бледно-желтого, а белые области, такие как оконная рама и книги на полках, выглядят белыми, а не слишком теплыми или прохладными.

Brio также имеет опцию HDR, которую вы можете включить или отключить с помощью приложения Logitech Capture (бесплатная загрузка), позволяющего настраивать параметры. Однако функция в принципе бесполезна.

Logitech StreamCam

Учитывая, что StreamCam - новейшая веб-камера из этой серии, я ожидал большего улучшения качества изображения по сравнению с другими моделями Logitech. Тем не менее, он демонстрирует многие из тех же проблем: размытый белый цвет, удивительно мягкое изображение даже при умеренном освещении и примерно такой же вид сглаживания кожи. Объектив камеры f / 2.0 позволяет использовать дополнительный свет, но, похоже, это не имеет большого значения. StreamCam выглядит как версия Brio без 4K, с некоторыми функциями, добавленными, если вы используете Logitech Capture вместе с ней.

Эти функции не подходят для наших целей. StreamCam включает в себя датчик, который указывает, в каком режиме он находится - в альбомной или в портретной, - который в большинстве приложений отображается как видео сбоку. Он также включает стабилизацию изображения ... для камеры, которая установлена и не двигается. Одна потенциально полезная функция - автоматическое кадрирование, которое (в цифровом виде) увеличивает ваше лицо и меняет композицию кадра по мере вашего движения, сохраняя ваше лицо в центре. Может быть приятно отслеживать свое лицо в маленьком окне при потоковой передаче видеоигры, но на практике это нервирует и привлекает внимание к движению камеры, а не к объекту.

Logitech Streamcam против iPhone 6

В этом сравнении я сравнил новейшую веб-камеру группы, выпущенную в феврале 2020 года, с самой старой моделью iPhone, iPhone 6, выпущенной в 2015 году.

Опять же, с автономной веб-камерой мы видим, что окно в задней части полностью белое, и свет из другого окна также падает на мою сторону. Цвет приглушенный, и моя борода не очень четкая; на самом деле я выгляжу немного не в фокусе.

Версия iPhone 6 страдает некоторыми из тех же проблем с камерой пятилетней давности. Окно выбито, и тени довольно темные. Тем не менее, блики на боковой стороне моего лица лучше контролируются, баланс белого намного лучше, и, на мой взгляд, повышенная контрастность придает изображению большую глубину. Изображение iPhone 6 не так хорошо, как iPhone 11 Pro, но камера и технология обработки изображений в последнем на несколько порядков лучше, чем единственная задняя камера iPhone 6.

Веб-камера Adwaita 4K USB 2.0

Я не могу сказать, является ли эта недорогая веб-камера 4K представителем рынка, но, основываясь на образце многих других устройств бытовой электроники, я подозреваю, что несколько компаний используют одни и те же компоненты и проводят ребрендинг своих продуктов. Это устройство имеет более узкий объектив, чем большинство других, - 5,6 мм, что означает, что вы в конечном итоге будете кадрированы в кадре (или вам нужно отодвинуть веб-камеру подальше от себя).

Датчик изображения способен снимать видео 4K, как я уже говорил ранее, такое разрешение не имеет смысла для видеоконференцсвязи. Изображение зернистое, и хотя она лучше, чем другие веб-камеры, обеспечивает детализацию в условиях низкой освещенности, баланс белого обычно отключен. Линза Адвайты имеет фиксированный фокус.

Веб-камера Adwaita не предлагает программного обеспечения для настройки, оставляя его любому приложению захвата, которое вы используете, если такие элементы управления доступны.

Что используют профи

Если отвлечься на мгновение о стоимости и доступности, какая камера лучше всего подходит для получения потрясающего видео для ваших звонков? Всего за 15000 долларов вы можете попасть на первый этаж камеры RED и оттуда подняться наверх.

Более реалистично, многие создатели видео используют зеркалки или беззеркальные камеры с более крупными датчиками изображения, такими как серия Alpha от Sony , в сочетании с качественными объективами, которые имеют большую апертуру (и, следовательно, малую глубину резкости) для большего контроля над светом и мягкостью фона. Это инвестиции, начинающиеся примерно с 600 долларов и могут достигать пары тысяч долларов в зависимости от корпуса, объективов и оборудования, такого как карта захвата HDMI для подключения всего этого к компьютеру.

Однако в зависимости от того, как вам нужно вести себя во время видеозвонков, это может оказаться дорогостоящим излишеством. Технология в моделях iPhone уже обеспечивает невероятный уровень качества, как показано на видео ниже.

Использование iPhone в качестве веб-камеры - лучший вариант, не теряя при этом более 1000 долларов на профессиональную камеру. Используя iPhone, который у вас уже есть, или недавно переданный, умеренные инвестиции в освещение и Reincubate Camo, вы можете получить отличные результаты и избавиться от лишних хлопот и разочарований, которые сопровождают автономные веб-камеры.

Почему веб-камеры такие плохие? (И почему они никогда не улучшатся)

Компании, выпускающие веб-камеры, уже много лет успешно используют устаревшие и, следовательно, менее дорогие компоненты. C920 по-прежнему считается одной из лучших веб-камер на рынке, несмотря на то, что она была впервые представлена восемь лет назад в 2012 году. Brio и Razer Kiyo появились в 2017 году, StreamCam - в начале 2020 года, и вы можете увидеть результаты выше. .

В настоящее время серьезным инновациям в области веб-камер препятствуют два основных фактора: технические ограничения и недостатки бизнеса.

Как и во всей фотографии, способ создания лучших изображений - это захват большего количества света, а метод захвата большего количества света - использование более крупных датчиков изображения и больших объективов. Вот почему бытовая цифровая зеркальная или беззеркальная камера дает гораздо лучшие изображения, чем веб-камера.

В первую очередь речь идет о размере: веб-камеры спроектированы как небольшие устройства, которые необходимо помещать на существующие мониторы или крышки ноутбуков, поэтому они используют небольшие модули камеры с крошечными датчиками изображения. Эти модули были достаточно хороши в течение многих лет, вызывая похвалу, поэтому нет особых стимулов к изменениям. StreamCam, кажется, имеет лучшую камеру и сенсор с диафрагмой f / 2.0; диафрагма не указана для других камер.

Сравните эту технологию с iPhone, который также включает в себя небольшие модули камеры, которые необходимо вписать в форм-фактор телефона. Apple включает более качественные компоненты, но, что не менее важно, включает специальное оборудование и программное обеспечение исключительно для задачи создания образов. Когда вы снимаете фото или видео с помощью устройства iOS, оно обрабатывает необработанные данные и выводит отредактированную версию сцены.

Первоначально веб-камеры более высокого класса Logitech, такие как C920, также включали в себя специализированное оборудование для обработки MPEG для кодирования видеосигнала, но в какой-то момент удалили его (без изменения номеров моделей или иного указания изменений, за исключением недатированного сообщения в блоге ). Компания оправдала изменения мощностью современных компьютеров, заявив, что «в современных компьютерах больше нет необходимости в кодировании в камере», но это просто перекладывает нагрузку на процессор компьютера, который должен вместо этого декодировать необработанное видео. оптимизированного потока. Столь же вероятно, что Logitech внесла изменения, чтобы снизить стоимость компонентов и больше не платить за лицензию кодека H.264 от MPEG LA, группы, которая владеет патентами MPEG.

Это подводит нас к другому фактору, сдерживающему инновации в области веб-камер: производители не так вкладываются в то, что раньше было низкорентабельным бизнесом, обслуживающим относительно небольшую нишу клиентов. Бюджет Apple на исследования и разработки за шесть месяцев превышает общий годовой доход Logitech, потому что Apple осознала, что камера iPhone может стать серьезным конкурентным преимуществом.