Почему веб-камеры недостаточно хороши

После изучения множества руководств по выбору веб-камер и обзоров, покупки нескольких самых популярных моделей и их тестирования в разных условиях освещения я не могу избежать неприятной истины: хороших веб-камер не существует. Даже веб-камеры, рекомендованные авторитетными изданиями, дают низкое качество изображения — серьёзный недостаток, учитывая, что это их единственная задача.

Неровный цвет. Пересвеченные блики. Смазанные детали, особенно при слабом освещении. Любая доступная по цене веб-камера (даже на верхней границе доступности, от $100) использует неудачное и, как правило, устаревшее на годы «железо» в паре с посредственным программным обеспечением, из-за чего вы буквально выглядите хуже. Вы можете этого не заметить, если пользуетесь программой для видеосвязи, где ваше собственное изображение маленькое, но остальным участникам звонка это будет очевидно.

Убедитесь сами: на видео ниже показаны самые популярные веб-камеры на рынке (C920, Kiyo и Brio) в одно и то же время и в одинаковых условиях, а также iPhone для сравнения.

• Logitech C920 страдает от целого ряда проблем, в первую очередь связанных с экспозицией.

• Logitech Brio не справляется с движением и, похоже, применяет фильтр сглаживания кожи.
• iPhone Pro даёт отличное качество картинки, естественные цвета и единственный из всех не испытывает проблем с фокусировкой.

Почему веб-камеры такие? В конце концов, технологии миниатюрных камер экспоненциально улучшились с тех пор, как на рынок вышли нынешние «лучшие» веб-камеры, но всё это произошло именно в наших телефонах. Чтобы это проиллюстрировать, я сравниваю самые популярные веб-камеры с Camo — программой, которая использует камеру и технологии обработки изображения iPhone, iPad и iPod touch, чтобы вы выглядели значительно лучше. Даже если бы Camo не было, результаты лучших веб-камер по-прежнему оставляют желать лучшего.

Проверка на практике

Для тестирования я собрал коллекцию популярных и хорошо продающихся отдельных веб-камер, а также одну дешёвую копию (догадайтесь, какую именно). Указанные цены — это рекомендованные розничные цены производителей:

• Logitech Brio 4K Pro ($199)
• Logitech StreamCam ($169)

• Logitech C920 ($80)
• Adwaita 8 MP Ultra HD 4K Webcam ($50)

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

• iPhone 11 Pro (мой повседневный телефон, $999)
• iPhone SE (модель 2019 года, $399)
• iPhone 6 (2015 год, который я купил б/у и разблокированный осенью 2020 года за $90)

Новейшие модели iPhone, очевидно, дороже веб-камер, но они умеют гораздо больше, чем просто снимать видео. Хотя я бы не стал это полностью исключать, вряд ли кто-то станет покупать новый iPhone исключительно для использования в качестве веб-камеры. Более вероятно, что кто-то будет использовать свой основной телефон, найдёт применение для старой модели, которая больше не используется активно, или купит подержанный телефон. Тестирование проводилось на 16-дюймовом MacBook Pro (модель 2019 года).

Несколько слов о фотографиях: если не указано иное, изображения были сняты с настройками веб-камеры по умолчанию. iPhone подключались через Camo, но никакие инструменты настройки приложения не использовались — вы видите именно то, что выдала камера.

Помещение, в котором велась съёмка, — частично заглублённый подвал с двумя окнами и светло-жёлтыми стенами. Освещение включает потолочный светильник с бытовыми светодиодными лампами, продающимися как «5000K дневной свет», и один декоративный подвесной светильник. Другими словами, это довольно типичная комната для работы из дома и участия в видеоконференциях.

Я также установил пару внешних светодиодных видеосветильников Dazzne Desk Mount LED Video Lights 15,4 дюйма для дополнительного освещения, особенно при съёмке ночью; я указываю, в каких кадрах они были включены. Как я расскажу далее, важность достаточного освещения нельзя недооценивать, и это касается всех рассмотренных здесь веб-камер.

Видеопотоки просматривались в Zoom в приватной встрече, поскольку Zoom стал фактическим стандартом для видеоконференций. Zoom и другие сервисы иногда ограничивают разрешение трансляции, чтобы оптимизировать используемую полосу пропускания, поэтому собеседники на другом конце звонка, скорее всего, не увидят то же качество изображения, что видите вы. В моих тестах производительность в Zoom при приватном звонке была сопоставима с просмотром видеопотока в QuickTime Player (через меню «Файл» → «Новая запись фильма»), который не выполняет потоковую передачу.

И наконец, о размещении: все камеры были установлены над экраном ноутбука для удобного переключения между ними, поэтому вы увидите немного разные углы съёмки у каждой модели. В этот раз я не старался добиться идеальной композиции.

Прежде чем переходить к сравнению конкретных веб-камер, отметим некоторые общие проблемы.

Проблемы сторонних веб-камер

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

• Проблемы с экспозицией и засветкой: первая задача веб-камеры — автоматически учитывать освещение в кадре и соответствующим образом регулировать яркость. Стараясь обеспечить хорошее освещение объекта в центре кадра (то есть вас), камеры обычно повышают яркость всего остального. Логика здравая, но если в кадре есть окно или лампа, они, скорее всего, будут пересвечены до чистого белого цвета и будут отвлекать зрителей. Даже в помещениях с, казалось бы, разумным освещением нередко бывает, что этот свет попадает на вас и пересвечивает такие детали, как лоб или скулы. Хотя я всегда предпочту яркую картинку недосвеченной (по причинам, о которых расскажу позже), засветки и пересветы просто отвлекают внимание.

• Проблемы с цветом и балансом белого: ещё одна автоматическая настройка, с которой веб-камерам нужно справляться безупречно, — это точность цветопередачи, и здесь проблем не меньше, чем с экспозицией. С точки зрения зрителя баланс белого (также известный как цветовая температура) определяет, выглядите ли вы холодно-морозным или оранжевым. Действительно ли у меня такие розовые щёки? И вообще, это мой настоящий цвет кожи? Слишком часто ответ — нет.

• Проблемы с фокусировкой: все рассмотренные веб-камеры предлагают автофокус, чтобы объект оставался чётким, за исключением одной недорогой безымянной камеры с фиксированным фокусным расстоянием (или, говоря языком маркетинга, «фиксированный фокус для стабильной глубины резкости», что на деле означает «сидите достаточно далеко от камеры, чтобы попасть в её зону резкости»). Некоторые камеры плохо справляются с автофокусировкой, другие делают это медленно. Если вы двигаетесь во время разговора, веб-камера может «скакать», теряя и снова находя фокус. И снова — отвлекает.

• Размытость изображения: плохой автофокус может привести к размытой картинке, но это не единственная причина. Некоторые камеры просто не сохраняют ожидаемую детализацию или, похоже, применяют сглаживание кожи.

• Работа при слабом освещении: конечно, слабое освещение — сложная задача для любой камеры, и веб-камеры используют разные способы её решения. Тем не менее по ряду причин веб-камеры обычно ужасны, когда света недостаточно; точнее, когда веб-камера считает, что света недостаточно.

• Дефицит и завышенные цены: из-за резкого перехода на удалённую работу и учёбу даже эти якобы «качественные» веб-камеры по-прежнему трудно найти, и продаются они по завышенным ценам. Альтернатива — рискнуть и купить одну из множества безымянных копий.
• Программное обеспечение: средства для ручной настройки, позволяющие переопределить автоматические параметры, либо недостаточны, либо запутанны, либо вовсе отсутствуют. Например, версия Logi Capture для macOS — приложения, управляющего некоторыми функциями, доступными только на Logitech StreamCam, — добралась до версии 2.02 и всё ещё находится в бета-тестировании (у меня есть доказательства в виде сбоев).
• Электронные отходы: что происходит с устройствами, которые не оправдывают ожиданий? Они оказываются в ящиках или на свалках (или сначала в ящиках, а потом на свалках), либо массово отправляются по всему миру на разборку и переработку. (В прошлом году образовалось 53,6 миллиона метрических тонн электронных отходов.) И не забывайте об упаковке, материалах для доставки и транспортных расходах, которые потребовались, чтобы веб-камера вообще попала в этот ящик.
• Звук: каждая из отдельных веб-камер включает один или несколько микрофонов для записи звука, с разным уровнем качества. Я не анализирую здесь их звук, потому что вам гораздо выгоднее купить недорогой USB-микрофон или даже использовать наушники, которые шли в комплекте с телефоном, чтобы получить более качественный звук.
• Нагрузка на процессор: захват, кодирование, декодирование и потоковая передача видео в реальном времени — задача, требовательная к процессору. На iPhone специализированное «железо» берёт на себя значительную часть работы по обработке изображения и видео, снимая эти задачи с основного процессора телефона. Отдельные же веб-камеры просто передают сигнал дальше, оставляя компьютеру разбираться с ним самостоятельно. Раньше Logitech действительно предлагала аппаратный кодировщик, но со временем эти решения постепенно и незаметно исчезли.

А теперь рассмотрим каждую веб-камеру подробнее.

Серьёзные недостатки самых популярных веб-камер

Logitech C920

Когда C920 регулярно называют лучшей веб-камерой для большинства пользователей, я начинаю задумываться, не разыгрывает ли кто-то масштабный розыгрыш, потому что это не сходится с тем, что я вижу своими глазами. Сама по себе C920 страдает от ужасной передержки, плохого баланса белого и нечёткой фокусировки даже в хорошо освещённых условиях.

На самом деле, когда я увеличиваю мощность световых панелей, видно, как камера изо всех сил старается компенсировать это: экспозиция снижается, но затем снова подскакивает, как будто она специально настроена так, чтобы в кадре обязательно были пересвеченные области любой ценой. C920 пытается сбалансировать освещение, но у неё просто не получается.

Logitech C920 против фронтальной камеры iPhone 6

Итак, устроим сравнение худших из худших. У большинства веб-камер добавление света улучшало картинку; в частности, добавление обильного переднего света на объект заставляло камеры снижать экспозицию фона. C920, однако, при увеличении света просто продолжала пересвечивать. Баланс белого полностью нарушен, вся сцена обесцвечена.

Из линейки iPhone фронтальная камера Selfie в iPhone 6 хуже всех по характеристикам, и на практике она же показала худший результат. И окно, и моё лицо ужасно пересвечены, но баланс белого и контраст гораздо лучше, чем на выходе C920. Это точно не мой первый выбор, но хотя бы я не выгляжу зелёным.

Logitech Brio

Главная особенность Brio — разрешение 4K, возможность записи с разрешением 3840 на 2160 пикселей. Звучит здорово, ведь нас приучили думать, что «чем больше X, тем лучше», где X — это разрешение, мегапиксели, гигабайты, гигагерцы и всевозможные другие технические характеристики. Однако у более высокого разрешения есть свои компромиссы.

Общая идея разрешения в том, что чем больше записанных пикселей, тем больше деталей вы видите и тем более чёткой получается картинка. Ранние HD-камеры записывали видео с разрешением 720p (1280 на 720 пикселей); сейчас YouTube даже не присваивает метку HD ничему ниже 1080p (1920 на 1080 пикселей). Разрешение 4K (3840 на 2160 пикселей) уже стало обычным для телевизоров (а 8K начинает появляться в шоурумах и интернет-магазинах).

Сложность более высокого разрешения — повышенные требования к обработке: захват и обработка 2 миллионов пикселей на кадр (1080p) в реальном времени требует больше вычислительной мощности, чем 900 000 пикселей на кадр (720p) (оба числа округлены в меньшую сторону). Для 4K нужно обрабатывать почти 8,3 миллиона пикселей на кадр. Схемы видеокодирования сжимают эти данные до более приемлемого объёма, но поскольку камеры не оснащены выделенным аппаратным кодировщиком, эта работа выполняется процессором компьютера, создавая дополнительную нагрузку на систему.

Чтобы настроить Brio на запись в режиме 4K, нужно запустить отдельную программу Logitech Capture. На моём MacBook Pro младше года переключение на 4K вызывает заметное отставание, до 4 секунд, что делает видеочат непригодным для использования. Кроме того, чтобы получить этот 4K-поток в программе для видеоконференций, нужно указать Logitech Capture в качестве источника видео. Но для наших целей важнее пропускная способность: 4K-трансляция — это огромный объём данных, поступающих в канал, который автоматически сжимается и урезается в пути компаниями, обслуживающими сервисы. Так что, в конечном счёте, если вы не записываете что-то локально, 4K оказывается бесполезным.

Как отмечалось ранее, более заметные проблемы Brio — это пересвет ярких областей, странная передача цвета и, судя по всему, сглаживание кожи.

При обычном или очень слабом освещении изображение с Brio становится шумным и теряет детализацию. Камера включает функцию, которую Logitech называет Rightlight 3, или «Rightlight 3 с HDR», призванную лучше балансировать усиление сигнала и шум. Однако в Mac-версиях программного обеспечения настроек Logitech нет ни слова о Rightlight — есть лишь единственный переключатель HDR, который при включении даёт очень небольшую разницу. Аппаратная часть также включает инфракрасный датчик, который используется только под Windows 10 для функции разблокировки Windows Hello.

Чем больше света я направлял на сцену, тем лучше становилось качество, особенно в плане детализации. Для этого пришлось поднять яркость видеосветильников до 65 процентов — этого достаточно, чтобы прищуриться и почувствовать себя в студии. Мне сложно поверить, что большинство людей стали бы создавать такую обстановку ради звонков на рабочих встречах.

Чтобы получить изображение справа, мне пришлось поднять яркость видеосветильников до 65 процентов, что вряд ли можно назвать идеальным или, подозреваю, распространённым решением для большинства людей.

Logitech Brio против iPhone 6

Одна важная характеристика предыдущих фотографий — то, сколько света было в кадре. Нашим глазам дневная сцена, освещённая светом из окна, кажется вполне естественной. Но для камер сцена оказалась недосвеченной, что, вероятно, объясняет, почему снимки Brio выше немного тёмные и лишены детализации в тенях. Добавление большего количества света на передний план сильно меняет результат.

Для следующего сравнения я включил видеосветильники, направленные на меня, на примерно 10 процентов их максимальной мощности с цветовой температурой 5000K (чтобы соответствовать температуре потолочных ламп, хотя свет в комнате был выключен). Изображение с Brio определённо лучше, чем раньше, хотя окно по-прежнему остаётся белым прямоугольником (правда, на этот раз с намёком на то, что снаружи что-то есть). Светлые участки на лице выглядят лучше, хотя детализация в бороде по-прежнему смазанная. При большем количестве света также видно, что кожа выглядит более гладкой и приобретает странный розовый оттенок. Баланс белого в целом улучшился.

В тех же условиях освещения против Brio выступает iPhone SE 2019 года (неофициально называемый iPhone SE 2). Цветовой баланс лучше, в окне больше детализации — хотя оно по-прежнему в основном пересвечено, — а борода выглядит более фактурной. Правда, моё лицо выглядит слегка чересчур красным.

Увеличение мощности световых панелей заметно меняет картину; кажется, что на этих фото камеры чувствуют себя в более комфортных для себя условиях. На фото с Brio видна некоторая детализация в окне, освещение на моём лице более сбалансировано, а цвета фона выглядят лучше. Однако моё лицо выглядит ещё более розовым и «обработанным». Изображение с iPhone SE тоже заметно улучшилось. Хотя моё лицо по-прежнему выглядит немного перенасыщенным, кожа и борода стали более текстурными, а цвета в целом лучше.

Logitech Brio 4K Pro против iPhone 11 Pro

Эти кадры сделаны только при свете, проникающем через окна у левого и правого краёв кадра. Было туманное утро, поэтому свет был естественно рассеян. В изображении с Brio выделяются полностью пересвеченное окно слева и в целом нечёткое качество картинки. Здесь пригодилась моя седеющая борода: на этом примере видно, что камера собирает волосы в пикселизированную массу. Цвета также приглушены — жёлтые стены превращаются в блёклый цвет яичной скорлупы.

На изображении с широкоугольного объектива iPhone 11 Pro (стандартный вид «1x») в окне видна детализация. Более того, видно, что это именно окно, и можно различить террасу и забор снаружи. (Это заслуга непрерывной обработки HDR на iPhone.) Цвет моего лица выглядит более естественным, хотя и немного красноватым, а благодаря свету, падающему с правой стороны кадра, есть хорошо проработанная детализация в тенях. Баланс белого лучше в версии с iPhone: стены имеют правильный оттенок бледно-жёлтого, а белые поверхности, такие как оконная рама и книги на полках, выглядят белыми — не слишком тёплыми и не слишком холодными.

У Brio также есть опция HDR, которую можно включить или отключить с помощью приложения Logitech Capture (бесплатная загрузка), позволяющего настраивать параметры. Однако эта функция в целом бесполезна.

Logitech StreamCam

Учитывая, что StreamCam — самая новая веб-камера из всей группы, я ожидал более заметных улучшений качества изображения по сравнению с другими моделями Logitech. Однако она демонстрирует многие из тех же проблем: пересвеченные белые участки, удивительно мягкая картинка даже при умеренном освещении и похожий эффект сглаживания кожи. Объектив камеры с диафрагмой f/2.0 пропускает больше света, но заметной разницы это, судя по всему, не даёт. StreamCam ощущается как версия Brio без 4K, с несколькими дополнительными функциями, если использовать её вместе с Logitech Capture.

Эти функции не особо полезны для наших целей. В StreamCam есть датчик, определяющий, находится ли камера в альбомной или портретной ориентации, — из-за чего в большинстве приложений видео отображается повёрнутым набок. Также присутствует стабилизация изображения... для камеры, которая закреплена и не двигается. Потенциально полезная функция — автоматическое кадрирование, которое (цифровым способом) приближает ваше лицо и перестраивает кадр по мере вашего движения, удерживая лицо по центру. Возможно, это приятно для отслеживания лица в небольшом окне при трансляции видеоигры, но на практике это нервирует и привлекает внимание к движениям камеры, а не к самому объекту.

Logitech StreamCam против iPhone 6

В этом сравнении я сопоставил самую новую веб-камеру из группы, выпущенную в феврале 2020 года, со старейшей моделью iPhone — iPhone 6, выпущенным в 2015 году.

Опять же, у отдельной веб-камеры окно на заднем плане полностью белое, а свет из другого окна также пересвечивает сбоку моё лицо. Цвет приглушён, детализации в бороде немного; на самом деле кажется, что я немного не в фокусе.

У версии с iPhone 6 есть некоторые из тех же проблем из-за пятилетней камеры. Окно пересвечено, а тени довольно тёмные. Тем не менее светлые участки на моём лице выглядят более контролируемо, баланс белого гораздо лучше, а повышенный контраст, на мой взгляд, придаёт изображению больше глубины. Снимок с iPhone 6 уступает снимку с iPhone 11 Pro, но камера и технологии обработки изображения последнего на порядки совершеннее единственной основной камеры iPhone 6.

Веб-камера Adwaita 4K USB 2.0

Не могу сказать, насколько эта недорогая веб-камера с разрешением 4K типична для рынка, но, судя по опыту с другими устройствами бытовой электроники, подозреваю, что несколько компаний используют одни и те же компоненты и просто продают их под разными брендами. У этого устройства объектив уже, чем у большинства аналогов, — 5,6 мм, из-за чего вы оказываетесь обрезанными в кадре (или вам нужно отодвинуть веб-камеру подальше от себя).

Сенсор изображения способен записывать 4K-видео, но, как я уже говорил ранее, такое разрешение не имеет смысла для видеоконференций. Картинка зернистая, и хотя эта камера лучше остальных справляется с детализацией в условиях слабого освещения, баланс белого обычно нарушен. Объектив Adwaita имеет фиксированный фокус.

У веб-камеры Adwaita нет собственного программного обеспечения для настроек — всё зависит от используемого приложения захвата видео, если в нём вообще есть такие элементы управления.

Что используют профессионалы

Отложим на время вопросы стоимости и доступности: какая камера была бы лучшей для получения потрясающего видео на звонках? Всего за $15 000 можно войти в начальный уровень линейки камер RED и постепенно наращивать уровень дальше.

Более реалистично то, что многие видеооператоры используют зеркальные или беззеркальные камеры с более крупными сенсорами изображения, такими как линейка Sony Alpha, в паре с качественными объективами с широкой диафрагмой (а значит, малой глубиной резкости) для большего контроля над светом и размытостью фона. Такие инвестиции начинаются примерно от $600 и могут достигать пары тысяч долларов в зависимости от корпуса, объективов и дополнительного оборудования, такого как карта видеозахвата HDMI для подключения всего этого к компьютеру.

Впрочем, в зависимости от того, как вам нужно выглядеть на видеозвонках, это может оказаться дорогим излишеством. Технологии в моделях iPhone уже обеспечивают невероятный уровень качества, как показано на видео ниже.

Использование iPhone в качестве веб-камеры — это, безусловно, лучший вариант, не требующий трат свыше $1000 на профессиональное оборудование для съёмки. Используя уже имеющийся у вас iPhone или недавно доставшийся вам по наследству, умеренные вложения в освещение и Reincubate Camo, можно получить отличные результаты без разочарований и хлопот, свойственных отдельным веб-камерам.

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

Компании-производители веб-камер годами неплохо справлялись, используя устаревшие — а значит, более дешёвые — компоненты. C920 до сих пор называют одной из лучших веб-камер на рынке, хотя впервые она появилась восемь лет назад, в 2012 году. Brio и Razer Kiyo родом из 2017 года, StreamCam вышла в начале 2020 года, и результаты вы видите выше.

Сейчас серьёзным инновациям в области веб-камер мешают два основных фактора: один технического характера, другой — недостаток бизнес-модели.

Как и в любой фотографии, способ получить более качественные изображения — захватить больше света, а способ захватить больше света — использовать более крупные сенсоры изображения и более крупные объективы. Именно поэтому потребительская зеркальная или беззеркальная камера даёт гораздо более качественные изображения, чем веб-камера.

Прежде всего дело в размере: веб-камеры создаются как компактные устройства, которые должны помещаться на существующих мониторах или крышках ноутбуков, поэтому в них используются небольшие камерные модули с крошечными сенсорами изображения. Эти модули годами считались достаточно хорошими и получали похвалы, поэтому у производителей мало стимулов что-то менять. У StreamCam, судя по всему, камера и сенсор лучше, с диафрагмой f/2.0; для остальных камер значение диафрагмы не указано.

Сравните эту технологию с iPhone, в котором тоже используются небольшие камерные модули — по необходимости, чтобы поместиться в форм-фактор телефона. У Apple компоненты лучше, но не менее важно то, что компания использует специализированное аппаратное и программное обеспечение исключительно для задачи создания изображений. Когда вы делаете фото или видео на устройстве iOS, оно обрабатывает необработанные данные и выдаёт отредактированную версию сцены.

Изначально более дорогие веб-камеры Logitech, такие как C920, также включали выделенное аппаратное обеспечение MPEG для кодирования видеосигнала, но в какой-то момент его убрали (не меняя номера моделей и никак иначе не сообщая об этом изменении, если не считать запись в блоге без указания даты). Компания объяснила это изменение мощностью современных компьютеров, заявив, что «в современных компьютерах больше нет необходимости в кодировании внутри камеры», но это лишь перекладывает нагрузку по обработке на процессор компьютера, которому приходится декодировать необработанное видео вместо оптимизированного потока. Столь же вероятно, что Logitech пошла на это изменение, чтобы снизить стоимость компонентов и больше не платить за лицензию на кодек H.264 компании MPEG LA, владеющей патентами MPEG.

Это подводит нас ко второму фактору, сдерживающему инновации в области веб-камер: производители не так заинтересованы в этом низкомаржинальном бизнесе, обслуживающем относительно небольшую нишу клиентов. Бюджет Apple на исследования и разработки за полгода превышает годовую валовую выручку Logitech, потому что Apple осознала, что камера iPhone может стать серьёзным конкурентным преимуществом.