Στις περισσότερες χώρες του κόσμου, οι βιντεοκάμερες έχουν γίνει από καιρό συνηθισμένη. Οι άνθρωποι τους πηγαίνουν σε σχολικές παραστάσεις, αθλητικές εκδηλώσεις, οικογενειακές συγκεντρώσεις, ακόμη και γεννήσεις. Σε ένα μέρος δημοφιλές στους τουρίστες, φαίνονται παντού. Οι βιντεοκάμερες έχουν αποκτήσει ισχυρή βάση στις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και πολλές άλλες χώρες, καθώς αντιπροσωπεύουν μια ιδιαίτερα περιζήτητη τεχνολογία.
Αλλά πώς μπορεί μια τόσο μικρή συσκευή να κάνει τόσα πολλά; Όσοι γεννήθηκαν πριν από τη δεκαετία του 1980 εκπλήσσονται που τα ποιοτικά μοντέλα είναι πλέον άμεσα διαθέσιμα και ότι είναι τόσο εύχρηστα. Αυτό το άρθρο περιγράφει την αρχή λειτουργίας και τη συσκευή της βιντεοκάμερας.
Βασική κατασκευή
Μια συμβατική αναλογική βιντεοκάμερα αποτελείται από δύο κύρια μέρη:
- Τμήμα που περιλαμβάνει κινητήρες CCD, φακού και ζουμ, εστίασης και ίριδας;
- ένα μικρό βίντεο.
Πώς λειτουργεί η βιντεοκάμεραείναι ότι λαμβάνει οπτικές πληροφορίες και τις μετατρέπει σε ηλεκτρονικό σήμα. Ένα βίντεο είναι παρόμοιο με μια κανονική συσκευή εγγραφής συνδεδεμένη με τηλεόραση: λαμβάνει ένα σήμα και το εγγράφει σε μια κασέτα.
Το τρίτο στοιχείο, το εικονοσκόπιο, λαμβάνει επίσης την εικόνα βίντεο, ώστε ο χρήστης να μπορεί να δει τι κινηματογραφείται. Πρόκειται για μια μικρή ασπρόμαυρη ή έγχρωμη οθόνη, αλλά πολλά μοντέρνα μοντέλα είναι εξοπλισμένα με μεγάλες έγχρωμες οθόνες LCD. Υπάρχουν πολλές μορφές αναλογικών βιντεοκάμερων με πολλές πρόσθετες δυνατότητες, αλλά η σχεδίαση που περιγράφεται είναι η κύρια. Διαφέρουν ως προς τις κασέτες που χρησιμοποιούν.
Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας των ψηφιακών βιντεοκάμερων είναι παρόμοια με τις αναλογικές, αλλά έχουν ένα επιπλέον στοιχείο που μετατρέπει τις πληροφορίες σε byte δεδομένων. Αντί να καταγράφεται το σήμα βίντεο ως συνεχής ακολουθία μαγνητικών παλμών, αποθηκεύεται ως μηδενικά και ένα. Οι ψηφιακές βιντεοκάμερες είναι δημοφιλείς επειδή διευκολύνουν την αντιγραφή βίντεο χωρίς απώλεια πληροφοριών. Η αναλογική εγγραφή "εξαφανίζεται" με κάθε αντίγραφο - το αρχικό σήμα δεν αναπαράγεται με ακρίβεια. Οι πληροφορίες βίντεο σε ψηφιακή μορφή μπορούν να ληφθούν σε έναν υπολογιστή, όπου μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία, αντιγραφή, αποστολή μέσω email κ.λπ.
Αισθητήρας εικόνας
Όπως μια φωτογραφική μηχανή, μια βιντεοκάμερα «βλέπει» τον κόσμο μέσα από έναν φακό. Απαιτούνται οπτικά για την εστίαση του φωτός από τη σκηνή στο φιλμ που έχει υποστεί επεξεργασία με φωτοευαίσθητα χημικά. Έτσι, η κάμερα καταγράφει αυτό που είναιμπροστά του. Συλλέγει περισσότερο φως από τα φωτεινά μέρη της σκηνής και λιγότερο από τα σκοτεινά. Ο φακός μιας βιντεοκάμερας χρησιμεύει επίσης για εστίαση, αλλά αντί για φιλμ, χρησιμοποιεί έναν μικρό αισθητήρα εικόνας ημιαγωγών. Αυτός ο αισθητήρας ανιχνεύει το φως χρησιμοποιώντας μια σειρά από εκατομμύρια μικροσκοπικές φωτοδιόδους. Καθένα από αυτά μετρά τον αριθμό των φωτονίων που χτυπούν ένα συγκεκριμένο σημείο και μεταφράζει αυτές τις πληροφορίες σε ηλεκτρόνια (ηλεκτρικά φορτία): μια φωτεινότερη εικόνα αντιπροσωπεύεται από ένα υψηλότερο φορτίο και μια πιο σκοτεινή εικόνα με ένα χαμηλότερο. Ακριβώς όπως ένας καλλιτέχνης ζωγραφίζει μια σκηνή επισημαίνοντας σκοτεινές περιοχές με φωτεινές περιοχές, ένας αισθητήρας δημιουργεί βίντεο ανιχνεύοντας την ένταση του φωτός. Κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής, αυτές οι πληροφορίες ελέγχουν τη φωτεινότητα των pixel της οθόνης.
Φυσικά, η μέτρηση της φωτεινής ροής δίνει μόνο μια ασπρόμαυρη εικόνα. Για να αποκτήσετε χρώμα, πρέπει να προσδιορίσετε όχι μόνο το συνολικό επίπεδο φωτισμού, αλλά και τα επίπεδα για κάθε χρώμα. Το πλήρες φάσμα μπορεί να αναδημιουργηθεί συνδυάζοντας μόνο 3 από αυτά - κόκκινο, πράσινο και μπλε. Επομένως, η αρχή λειτουργίας των βιντεοκάμερων βασίζεται στη χρήση μόνο αυτών των χρωμάτων.
Ορισμένα μοντέλα χωρίζουν το σήμα σε 3 εκδόσεις της ίδιας εικόνας για επίπεδα κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός. Κάθε ένα από αυτά συλλαμβάνεται από το δικό του τσιπ. Στη συνέχεια προστίθενται μαζί και τα βασικά χρώματα αναμειγνύονται για να δημιουργηθεί μια έγχρωμη εικόνα.
Αυτή η απλή μέθοδος παράγει πλούσιο βίντεο υψηλής ανάλυσης.
Οι CCD φωτογραφικές διόδου είναι ακριβές και καταναλώνουν πολλή ενέργεια και χρησιμοποιούνταιΟι 3 αισθητήρες αυξάνουν σημαντικά το κόστος παραγωγής. Οι περισσότερες βιντεοκάμερες είναι εξοπλισμένες με μόνο έναν αισθητήρα με μόνιμα έγχρωμα φίλτρα για μεμονωμένες φωτοδίοδοι. Μερικά από αυτά μετρούν μόνο τα επίπεδα κόκκινου, άλλα μόνο πράσινα επίπεδα και τα υπόλοιπα μετρούν τα επίπεδα μπλε. Τα χρώματα κατανέμονται σε ένα μοτίβο πλέγματος (όπως ένα φίλτρο Bayer) έτσι ώστε ο επεξεργαστής της βιντεοκάμερας να έχει μια ιδέα για τα επίπεδα χρωμάτων σε όλα τα μέρη της οθόνης. Αυτή η μέθοδος απαιτεί παρεμβολή των δεδομένων που λαμβάνονται από κάθε φωτοδίοδο με ανάλυση των πληροφοριών που λαμβάνονται από τους γείτονές της.
Διαμόρφωση σήματος
Επειδή οι βιντεοκάμερες καταγράφουν κινούμενες εικόνες, οι αισθητήρες τους έχουν επιπλέον κομμάτια που δεν βρίσκονται στους αισθητήρες ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής. Για να δημιουργήσουν ένα σήμα βίντεο, πρέπει να τραβούν πολλές λήψεις κάθε δευτερόλεπτο, οι οποίες στη συνέχεια συνδυάζονται, δίνοντας την εντύπωση της κίνησης.
Για να το κάνετε αυτό, η βιντεοκάμερα καταγράφει ένα καρέ και το καταγράφει συμπλεγμένο. Πίσω από τον αισθητήρα εικόνας υπάρχει ένα άλλο στρώμα αισθητήρα. Για κάθε πεδίο, οι χρεώσεις βίντεο μεταφέρονται σε αυτό και στη συνέχεια μεταδίδονται διαδοχικά. Σε μια αναλογική βιντεοκάμερα, αυτό το σήμα αποστέλλεται σε ένα VCR, το οποίο το καταγράφει (μαζί με πληροφορίες χρώματος) σε βιντεοκασέτα με τη μορφή μαγνητικών παλμών. Ενώ το δεύτερο επίπεδο μεταδίδει δεδομένα, το πρώτο καταγράφει την επόμενη εικόνα.
Η αρχή λειτουργίας μιας βιντεοκάμερας ψηφιακού τύπου είναι βασικά η ίδια, με τη διαφορά ότι στο τελευταίο βήμα, ο μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό μετατρέπει το σήμα σε byte δεδομένων. Η κάμερα τα καταγράφει σε μέσα, τα οποία μπορεί να είναι μαγνητική ταινία, σκληράδίσκο, DVD ή μνήμη flash. Τα διαπλεκόμενα ψηφιακά μοντέλα αποθηκεύουν κάθε πλαίσιο ως δύο πεδία με τον ίδιο τρόπο όπως τα αναλογικά μοντέλα. Οι κάμερες προοδευτικής σάρωσης καταγράφουν βίντεο καρέ-καρέ.
Φακός
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το πρώτο βήμα για την εγγραφή εικόνας βίντεο είναι να εστιάσετε το φως στον αισθητήρα. Η αρχή λειτουργίας του φακού της κάμερας είναι η εξής. Προκειμένου η κάμερα να τραβήξει μια καθαρή εικόνα του αντικειμένου που βρίσκεται μπροστά της, είναι απαραίτητο να εστιάσετε τα οπτικά στοιχεία, δηλαδή να το μετακινήσετε έτσι ώστε οι ακτίνες που προέρχονται από το θέμα να πέφτουν ακριβώς στον αισθητήρα. Όπως οι κάμερες, οι βιντεοκάμερες σάς επιτρέπουν να μετακινείτε τον φακό για να εστιάσετε το φως.
Αυτόματη εστίαση
Οι περισσότεροι άνθρωποι πρέπει να κινούνται και να φωτογραφίζουν διαφορετικά θέματα σε διαφορετικές αποστάσεις και η συνεχής επαναεστίαση είναι εξαιρετικά δύσκολη. Γι' αυτό όλες οι βιντεοκάμερες διαθέτουν συσκευή αυτόματης εστίασης. Αυτή είναι συνήθως μια υπέρυθρη ακτίνα που αναπηδά από αντικείμενα στο κέντρο του κάδρου και επιστρέφει στον αισθητήρα της κάμερας.
Για να προσδιορίσει την απόσταση από το αντικείμενο, ο επεξεργαστής υπολογίζει πόσο χρόνο χρειάζεται για να ανακλαστεί και να επιστρέψει η δέσμη, πολλαπλασιάστε αυτή την τιμή με την ταχύτητα του φωτός και διαιρέστε το γινόμενο με το δύο (επειδή διένυσε την απόσταση δύο φορές - προς το αντικείμενο και πίσω). Η βιντεοκάμερα έχει ένα μικρό μοτέρ που κινεί τα οπτικά για να τα εστιάσει σε μια υπολογισμένη απόσταση. Αυτό συνήθως λειτουργεί αρκετά καλά, αλλά μερικές φορές πρέπει να επαναπροσδιορίσετε την απόσταση - για παράδειγμα, όταν θέλετε να εστιάσετε σε κάτι που δεν βρίσκεται στο κέντρο του κάδρου,επειδή η αυτόματη εστίαση ανταποκρίνεται σε αυτό που βρίσκεται ακριβώς μπροστά από τον φακό.
Οπτικό και ψηφιακό ζουμ
Οι βιντεοκάμερες είναι επίσης εξοπλισμένες με φακό ζουμ. Αυτό σας επιτρέπει να κάνετε μεγέθυνση στη σκηνή αυξάνοντας την εστιακή απόσταση (μεταξύ των οπτικών και του φιλμ ή του αισθητήρα). Ο φακός οπτικού ζουμ είναι μια ενιαία μονάδα που σας επιτρέπει να μετακινηθείτε από τη μια μεγέθυνση στην άλλη. Το εύρος ζουμ υποδεικνύει τη μέγιστη και την ελάχιστη μεγέθυνση. Για να γίνει το ζουμ πιο εύκολο στη χρήση, οι περισσότερες βιντεοκάμερες είναι εξοπλισμένες με έναν κινητήρα που κινεί τα οπτικά στοιχεία ως απόκριση στο πάτημα ενός κουμπιού στη λαβή. Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτού είναι ότι μπορείτε εύκολα να ελέγξετε τη μεγέθυνση χωρίς να χρησιμοποιήσετε δεύτερο χέρι. Επιπλέον, ο κινητήρας κινεί τον φακό με σταθερή ταχύτητα και το ζουμ είναι πιο ομαλό. Ωστόσο, ο κινητήρας αδειάζει την μπαταρία.
Ορισμένες βιντεοκάμερες έχουν το λεγόμενο. ψηφιακό ζουμ. Οι χρήστες δεν συμβουλεύουν τη χρήση του, καθώς δεν σχετίζεται καθόλου με τον φακό, αλλά απλώς μεγεθύνει το τμήμα της εικόνας που τραβήχτηκε από τον αισθητήρα. Αυτό θυσιάζει την ανάλυση καθώς χρησιμοποιείται μόνο μέρος της περιοχής του αισθητήρα. Ως αποτέλεσμα, το βίντεο είναι λιγότερο σαφές.
Έκθεση
Ένα από τα σπουδαία χαρακτηριστικά της κάμερας είναι η αυτόματη προσαρμογή σε διαφορετικά επίπεδα φωτισμού. Ο αισθητήρας είναι πολύ ευαίσθητος σε υπερβολική ή χαμηλή έκθεση επειδή το εύρος των σημάτων από κάθε φωτοδίοδο είναι περιορισμένο. Η βιντεοκάμερα παρακολουθεί το επίπεδό τους και προσαρμόζει το διάφραγμα για μείωση ήαυξάνοντας τη ροή του φωτός μέσω των φακών. Ο επεξεργαστής διατηρεί καλή αντίθεση ανά πάσα στιγμή, ώστε οι εικόνες να μην φαίνονται πολύ σκοτεινές ή ξεθωριασμένες.
Η αρχή λειτουργίας των καμερών παρακολούθησης
Τέτοιες κάμερες θα είναι χρήσιμες για όσους θέλουν να μάθουν τι συμβαίνει κατά την απουσία τους. Η ανάγκη τους μπορεί να προκύψει για διάφορους λόγους. Για παράδειγμα, οι γονείς μπορεί να θέλουν να παρακολουθήσουν ένα μωρό που κοιμάται και να μειώσουν τον κίνδυνο μιας επικίνδυνης πτώσης από την κούνια. Και οι κάμερες γύρω από το σπίτι θα σας επιτρέψουν να δείτε ανθρώπους να έρχονται στην εξώπορτα και ίσως ακόμη και να σας βοηθήσουν να βρείτε τον διαρρήκτη.
Η έξοδος της κάμερας μεταδίδεται, υποβάλλεται σε επεξεργασία, μετατρέπεται ξανά σε εικόνα και καταγράφεται εάν είναι απαραίτητο. Το βίντεο μπορεί να μεταδοθεί μέσω ομοαξονικού καλωδίου ή συνεστραμμένου ζεύγους, καθώς και μέσω ασύρματου δικτύου. Η επεξεργασία του σήματος πραγματοποιείται σε συσκευή εγγραφής βίντεο, διακομιστή ή υπολογιστή με κάρτα λήψης βίντεο. Η εικόνα εμφανίζεται στην οθόνη.
Η αρχή λειτουργίας των εξωτερικών καμερών παρακολούθησης είναι ότι εγκαθίστανται σε πύλες, κτίρια και άλλες κατασκευές για να παρακολουθούν τι συμβαίνει σε πραγματικό χρόνο. Κατά κανόνα, πρόκειται για μεγάλες, εμφανείς συσκευές, η θέα των οποίων καθιστά σαφές στους ξένους ότι βρίσκονται υπό επιτήρηση.
Η αρχή λειτουργίας των ασύρματων βιντεοκάμερων βασίζεται στη μετάδοση εικόνων μέσω ασύρματου δικτύου. Ωστόσο, άλλες συσκευές όπως οι δρομολογητές Wi-Fi και τα κινητά τηλέφωνα μπορούν να διακόψουν το σήμα τους. Επιπλέον, η ασύρματη μετάδοση μπορεί να υποκλαπεί, η οποίααντίθετα με τους στόχους ασφαλείας. Επομένως, συνιστάται στους χρήστες να βεβαιωθούν ότι το σήμα είναι κρυπτογραφημένο με ασφάλεια.
Η αρχή λειτουργίας των κρυφών καμερών βασίζεται στη χρήση φακών σημειακού τύπου με οπή εξόδου αρκετών χιλιοστών και ευρεία γωνία θέασης. Αυτό σας επιτρέπει να τα εγκαταστήσετε σε οικιακές συσκευές και εσωτερικά είδη.
Συμβουλές για την επιλογή αναλογικών μορφών
Οι αναλογικές κάμερες καταγράφουν βίντεο και ήχο ως αναλογική κασέτα. Οι ειδικοί δεν συνιστούν τη χρήση τους, γιατί κατά την αντιγραφή, η ποιότητα της εικόνας και του ήχου μειώνεται αναπόφευκτα. Επιπλέον, τα αναλογικά φορμά δεν διαθέτουν ορισμένες δυνατότητες ψηφιακής βιντεοκάμερας. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο είναι ο τύπος και η ανάλυση της κασέτας. Οι κύριες μορφές των αναλογικών βιντεοκάμερων είναι:
- Πρότυπο VHS. Αυτός ο τύπος κάμερας χρησιμοποιεί την ίδια μαγνητική ταινία με τα συμβατικά VCR. Αυτό διευκολύνει την προβολή του πλάνα. Αυτές οι κασέτες είναι φθηνές και παρέχουν μεγάλους χρόνους εγγραφής. Το κύριο μειονέκτημα της μορφής VHS είναι η ανάγκη για ογκώδη σχεδιασμό βιντεοκάμερας. Η ανάλυση είναι 230-250 οριζόντιες γραμμές, που είναι το κατώτερο όριο για αυτόν τον τύπο συσκευής.
- Οι κάμερες VHS-C χρησιμοποιούν τυπική ταινία VHS αλλά σε πιο συμπαγή κασέτα. Η εγγραφή μπορεί να αναπαραχθεί σε κανονικό βίντεο, αλλά απαιτεί προσαρμογέα πλήρους μεγέθους. Κατ' αρχήν, η λειτουργία μιας βιντεοκάμερας VHS-C είναι παρόμοια με αυτή του VHS. Το μικρότερο μέγεθος κασέτας επιτρέπειδημιουργήστε πιο συμπαγείς δομές, αλλά ο χρόνος εγγραφής μειώνεται σε 30-45 λεπτά.
- Οι κάμερες Super VHS έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος με το VHS επειδή χρησιμοποιούν κασέτες της ίδιας μορφής. Η διαφορά είναι ότι η ανάλυση εγγραφής είναι 380-400 γραμμές. Αυτές οι κασέτες δεν μπορούν να αναπαραχθούν σε βίντεο, αλλά η ίδια η κάμερα μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε μια τηλεόραση.
- Το Super VHS-C συμμορφώνεται με το πρότυπο VHS, αλλά είναι μια πιο συμπαγής έκδοση που χρησιμοποιεί μικρότερο φυσίγγιο.
- Οι βιντεοκάμερες 8mm διαθέτουν επίσης μικρές κασέτες. Αυτό επιτρέπει την παραγωγή μικρότερων μοντέλων που προσφέρουν αναλύσεις που ταιριάζουν με το πρότυπο VHS με ελαφρώς καλύτερη ποιότητα ήχου. Διάρκεια εγγραφής - περίπου 2 ώρες.
- Το πρότυπο Hi-8 είναι παρόμοιο με το 8mm, αλλά παρέχει πολύ υψηλότερη ανάλυση, περίπου 400 γραμμές.
Συμβουλές για την επιλογή ψηφιακών μορφών
Η αρχή λειτουργίας των ψηφιακών βιντεοκάμερων διαφέρει από τις αναλογικές στο ότι οι πληροφορίες σε αυτές καταγράφονται σε ψηφιακή μορφή, έτσι ώστε η εικόνα να αναπαράγεται χωρίς απώλεια ποιότητας. Ένα τέτοιο βίντεο μπορεί να μεταφορτωθεί σε υπολογιστή, όπου μπορεί να επεξεργαστεί ή να δημοσιευτεί στο Διαδίκτυο. Έχει πολύ καλύτερη ανάλυση. Οι ακόλουθες μορφές χρησιμοποιούνται ευρέως:
- Το MiniDV διαθέτει συμπαγείς κασέτες που κρατούν 60-90 λεπτά πλάνα σε 500 γραμμές. Αυτός ο τύπος κάμερας είναι εξαιρετικά ελαφρύς και συμπαγής. Είναι δυνατή η λήψη στατικών εικόνων.
- Μορφή Sony MicroMVλειτουργεί το ίδιο αλλά χρησιμοποιεί μικρότερες κασέτες.
- Το Digital8 χρησιμοποιεί τυπική ταινία Hi-8mm για 60 λεπτά εγγραφής. Τα μοντέλα αυτού του τύπου είναι συνήθως ελαφρώς μεγαλύτερα από το DV.
- Οι κάμερες DVD αποθηκεύουν βίντεο απευθείας σε μικρούς οπτικούς δίσκους. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μορφής είναι ότι κάθε περίοδος λειτουργίας καταγράφεται ως ξεχωριστό κομμάτι. Αντί για επαναφορά και γρήγορη προώθηση, μπορείτε να μεταβείτε απευθείας στο επιθυμητό μέρος του βίντεο. Εκτός από αυτό, οι βιντεοκάμερες DVD είναι πολύ κοντά στα μοντέλα MiniDV, αλλά μπορούν να αποθηκεύσουν περισσότερα βίντεο από 30 λεπτά έως 2 ώρες.
- Το DVD-R και το DVD-RAM έχουν μέγεθος 3/4 των δίσκων DVD. Το μειονέκτημα είναι ότι μπορείτε να τους γράψετε μόνο μία φορά. Δεν μπορούν να αναπαραχθούν σε συμβατικές συσκευές αναπαραγωγής DVD. Όπως οι κασέτες MiniDV, πρέπει είτε να χρησιμοποιήσετε την κάμερα ως συσκευή αναπαραγωγής είτε να αντιγράψετε την ταινία σε άλλη μορφή.
- Η κάρτα μνήμης είναι ο πιο δημοφιλής τρόπος εγγραφής βίντεο. Τα κλιπ αποθηκεύονται απευθείας σε κάρτες στερεάς κατάστασης, όπως μνήμη flash, Memory Stick ή SD.
Συμπερασματικά
Σήμερα, όλοι μπορούν να αγοράσουν μια φθηνή κάμερα και τα προγράμματα επεξεργασίας απλοποιούν τη διαδικασία επεξεργασίας σε τέτοιο βαθμό που όλοι μπορούν να την κατακτήσουν γρήγορα.
Ακόμη και τα αναλογικά μοντέλα χαμηλής ποιότητας έχουν πολλές χρήσιμες λειτουργίες που είναι εύκολο να τις μάθεις και να κάνεις ποιοτικές ταινίες. Η τεχνολογία που κάποτε ήταν αποκλειστικός τομέας της επαγγελματικής τηλεόρασης είναι τώρα διαθέσιμη στους χομπίστες. Οι πιο πρόσφατες βιντεοκάμερες έχουν σίγουρα πολλά να προσφέρουν και για όσους θέλουν να απαθανατίσουν γενέθλια ήσυναυλία και οι εκκινήσεις φιλόδοξων βιντεοπροτζεκτ.
