Принципът на видеокамерата: описание, структура, характеристики - Технологични новини и високи технологии flipperworld.org

В повечето страни видеокамерите са станали нещо обичайно от дълго време. Хората ги отвеждат на училищни представления, спортни събития, семейни срещи и дори раждане. В популярното място за туристите те могат да се видят навсякъде. Видеокамерите са натрупали силни позиции в САЩ, Япония и много други страни, тъй като те са високо търсена технология. Но как може такова малко устройство да направи толкова много? Роден до 80-те години, невероятно е, че качествените модели вече са лесно достъпни и че са толкова лесни за използване. В тази статия се разглежда принципът на работа и устройството камкордер.

Основен дизайн

Типичен аналогов камкордер се състои от две основни части:

Раздел, включващ CCD матрица, обектив и управление на мащаба, мотори за фокусиране и бленда;

намален размер на видеорекордера. Принципът на видеокамерата е, че той получава визуална информация и я превръща в електронен сигнал. Видеорекордерът е подобен на обикновен, свързва се към телевизора: получава сигнал и го записва в касетата.

Третият компонент, визьорът, също получава видео, така че потребителят може да види какво се излита. Това е малък черно-бял или цветен дисплей, но много съвременни модели са допълнително оборудвани с големи цветни LCD екрани. Има много формати на аналогови видео камери с много допълнителни функции, но описаният дизайн е основен. Те се различават в това, което касетите са в тяхсе използват. Устройството и принципът на цифровите видеокамери са аналогични, но имат допълнителен елемент, който превръща информацията в байтове с данни. Вместо да записва видео сигнал като непрекъсната последователност от магнитни импулси, той се съхранява като нули и единици. Цифровите видеокамери са популярни, защото ви позволяват лесно да копирате видео без да губите информация. Аналоговият запис "изчезва" с всяко копие - изходният сигнал не се възпроизвежда точно. Видео информация в цифров вид може да бъде изтеглена на компютър, където може да се редактира, копира, изпраща по електронна поща и др.

Сензор за изображение

Както камерата, видеокамерата „вижда“ света през обектива. Необходима е оптика, за да се фокусира светлината от сцената върху филм, обработен с фоточувствителни химикали. Така камерата улавя онова, което е пред него. Той събира повече светлина от ярки сцени и по-малко от тъмно. Обективът на видеокамерата служи и за фокусиране, но вместо филм използва малък сензор за полупроводникови изображения. Този сензор записва светлина, като използва матрица от милиони малки фотодиоди. Всеки от тях измерва броя на фотоните, които достигат определена точка, и предава тази информация на електрони (електрически заряди): по-ярък образ е представен от по-висок заряд, а по-тъмен - нисък. Точно както един художник рисува сцена, осветявайки светлите тъмни области, сензорът създава видеоклип, като се регистрираинтензивност на светлината. По време на възпроизвеждане тази информация контролира яркостта на пикселите на дисплея.
Разбира се, измерването на светлинния поток дава само черно-бяло изображение. За да получите цвят, трябва да определите не само общото ниво на осветеност, но и нивата за всеки цвят. Пълният спектър може да бъде пресъздаден чрез комбиниране само на 3 от тях - червено, зелено и синьо. Следователно, принципът на камерите се основава на използването само на тези цветове. При някои модели сигналът е разделен на 3 варианта на едно и също изображение за нивата на червена, зелена и синя светлина. Всеки от тях обича своя чип. Тогава те са съставени и основните цветове се смесват, за да се получи пълноцветно изображение.

Този прост метод ви позволява да получите богати видеоклипове с висока резолюция. Фотодиодната CCD матрица е скъпа и консумира много енергия, а използването на 3 сензора значително увеличава производствените разходи. Повечето видеокамери са оборудвани само с един сензор с постоянни цветни филтри за отделни фотодиоди. Някои от тях измерват само нивата на червено, другото - зелено, а останалите - сини. Цветовете се разпределят под формата на решетка (например, филтър на Bayer), така че процесорът на видеокамерата може да получи представа за нивата на цветовете във всички части на екрана. Този метод изисква интерполация на данните, получени на всеки фотодиод, чрез анализиране на информацията, получена от съседите.

Формиране на сигнали

Тъй като видеокамерите заснемат движещи се изображения, техните сензориимат допълнителни фрагменти, които не са налични в сензорите за цифрови фотоапарати. За да създадете видео сигнал, те трябва да правят много снимки всяка секунда, които след това се комбинират, за да създадат впечатление за движение. За тази цел, видеокамерата улавя кадъра и я записва. Сензорът за изображение има друг слой на допир. За всяко поле, видео зарядът отива към него и след това се предава последователно. В аналогова видеокамера този сигнал се изпраща към видеорекордер, който го записва (заедно с цветна информация) на видео лента под формата на магнитни импулси. Докато вторият слой предава данните, първият записва следващото изображение. Принципът на работа на цифровата видеокамера по същество е същият, с изключение на това, че на последния етап аналого-цифровият преобразувател преобразува сигнала в байтове за данни. Камерата записва на носител, който може да бъде магнитна лента, твърд диск, DVD или флаш памет. Цифровите модели с преплетено сканиране запазват всеки кадър под формата на две полета, както и аналогови. Камери с прогресивно сканиране заснемане на видео материал.

Обектив

Както бе споменато по-рано, първата стъпка при записването на видеото е да се фокусира светлината върху матрицата. Принципът на обектива на видеокамерата е както следва. За да може фотоапаратът да напише ясна картина на обекта пред него, трябва да се фокусирате върху оптиката, т.е. да я изместите така, че лъчите, идващи от обекта, да паднат точно върху сензора. Както и камерите, видеокамерите ви позволяват да преместите обектива, за да фокусиратесветлина.

Автофокус

Повечето хора трябва да движат и стрелят различни обекти на различни разстояния и непрекъснатото пренасочване е изключително трудно. Ето защо всички видеокамери имат автофокус. Обикновено това е инфрачервен лъч, който се отразява от обекти в центъра на рамката и се връща към сензора на камерата. За да определи разстоянието до даден обект, процесорът изчислява колко време е необходимо, за да се отрази и върне лъчът, умножавайки го със скоростта на светлината и разделяйки продукта на две (защото е преминал разстоянието два пъти - към обекта и обратно). Видеокамерата има малък двигател, който движи оптиката, като го фокусира на изчисленото разстояние. Това обикновено работи доста добре, но понякога трябва да предефинирате разстоянието - например, когато трябва да се фокусирате върху нещо, което не е в центъра на кадъра, защото автофокусът отговаря на това, което е точно пред обектива.

Оптично и цифрово увеличение

Видеокамерите са оборудвани и с обектив за мащабиране. Това ви позволява да увеличавате сцената, като увеличавате фокусното разстояние (между оптиката и филма или сензора). Обективът с оптично увеличение е единственото устройство, което ви позволява да превключвате от едно увеличение към друго. Диапазонът за мащабиране показва максималното и минималното увеличение. За да направите увеличението по-лесно за използване, повечето видеокамери са оборудвани с двигател, който движи оптиката в отговор на натискане на бутон на дръжката. Едно от предимствата на това е, че можете лесно да контролирате увеличението, без да използвате втората ръка.В допълнение, моторът движи обектива с постоянна скорост, а увеличението е по-гладко. Въпреки това, двигателят изчерпва заряда на батерията.
Някои видеокамери имат т.нар цифрово увеличение Потребителите не се съветват да го използват, защото изобщо не са свързани към обектива, а просто увеличават частта от изображението, заснета от сензора. В същото време се жертва разрешение, тъй като се използва само част от зоната на сензора. В резултат видеото се оказва по-малко ясно.

Експозиция

Една от големите характеристики на камерата е автоматичното регулиране на различните нива на осветяване. Сензорът е много чувствителен към прекомерно или недоекспониране, тъй като обхватът на сигналите, идващи от всеки фотодиод, е ограничен. Видеокамерата контролира тяхното ниво и регулира диафрагмата, като намалява или увеличава потока светлина през обектива. Процесорът винаги поддържа добър контраст, така че изображенията да не изглеждат твърде тъмни или размити.

Как работят камерите за гледане? Необходимостта от тях може да възникне по различни причини. Например, родителите може да искат да наблюдават спящо бебе и да намалят риска от опасно падане от леглото. И камерите около къщата ще позволят на хората, които се приближават към входната врата и дори дори ще помогнат да открият престъпник, който е извършил зло. Изходният сигнал на камерата се предава, обработва, преобразува отново в изображение и, ако е необходимо, се записва. Прехвърляне на видеоклипМожете да използвате коаксиален кабел или усукана двойка, както и безжична мрежа. Обработката на сигнала се извършва от DVR, сървър или компютър с карта за заснемане на видео. Изображението се показва на монитора. Принципът на работа на камерите за видеонаблюдение е, че те са монтирани на порти, сгради и други съоръжения с цел наблюдение в реално време. Обикновено това са големи, забележими устройства, чийто външен вид позволява на външните да разберат, че са под наблюдение. Принципът на безжичните видеокамери се основава на излъчване на изображения чрез безжична мрежа. Други устройства, като например Wi-Fi рутери и мобилни телефони, могат да прекъснат сигнала. В допълнение, безжичното предаване може да бъде прихванато, което противоречи на целите на сигурността. Затова на потребителите се препоръчва да се уверят, че има надеждно криптиране на сигнала. Принципът на действие на скритите камери се основава на използването на точкови лещи с изход за няколко милиметра и широк зрителен ъгъл. Това им позволява да бъдат монтирани в домакинските уреди и интериорните елементи.

Съвети за избор на аналогови формати

Аналоговите камери заснемат видео и аудио като аналогова лента от магнитна лента. Експертите не препоръчват да ги използвате, тъй като качеството на изображението и звука неизбежно ще намалее при копиране. Освен това аналоговите формати нямат редица функции на цифровите видеокамери. Основната разлика между тях е вида на лентата и разрешението. заОсновните формати на аналоговите видеокамери включват:

VHS стандарт. В камерите от този тип се използва същата магнитна лента, както при конвенционалните видеорекордери. Това улеснява преглеждането на заснетия материал. Тези касети са евтини и осигуряват дълго време за запис. Основният недостатък на VHS формата е необходимостта от тромав дизайн на видеокамерата. Разделителната способност е 230-250 хоризонтални линии, което е долната граница в устройства от този тип.

Камерите VHS-C използват стандартната VHS лента, но в по-компактна касета. Записът може да се възпроизвежда на обикновен видеорекордер, но за това ви е необходим пълен адаптер. По принцип камерата VHS-C е подобна на VHS. По-малкият размер на касетата ви позволява да създавате по-компактни конструкции, но времето за запис се намалява до 30-45 минути.

Супер VHS камерите имат приблизително същия размер като VHS, защото използват касети със същия формат. Разликата е, че резолюцията на запис е една в 380-400 линии. Тези касети не могат да бъдат възпроизведени на видеорекордер, но самият фотоапарат може да бъде свързан директно към телевизора.

Super VHS-C отговаря на стандарта VHS, но е по-компактна версия, която използва по-малка печатаща касета.

8-милиметровите видеокамери също имат малки касети. Това ви позволява да произвеждате по-компактни модели, които осигуряват VHS-съвместима резолюция с малко по-добро качество на звука. Времето за запис е около 2 часа.

Стандартът Hi-8 е подобен на 8 мм, но осигурява много по-висока резолюция - затваряне400 линии

Съвети при избора на цифрови формати

Работата на цифровите видеокамери се различава от аналозите от факта, че информацията в тях е цифрово записана, така че изображението се възпроизвежда без загуба на качество. Това видео може да бъде изтеглено на компютър, където може да се редактира или публикува в интернет. Тя има много по-добра резолюция. Широко се използват следните формати:

MiniDV е компактна касета, която съдържа 60-90 минути видео с резолюция от 500 реда. Камери от този тип са изключително леки и компактни. Възможно е заснемане на неподвижни изображения.

Sony MicroMV форматът работи по същия начин, но използва по-малки касети.

Digital8 използва стандартен Hi-8mm филм за 60 минути запис. Моделите от този тип са малко по-големи от DV.

DVD камери, които съхраняват видео директно на малки оптични устройства. Основното предимство на този формат е записването на всяка сесия с една песен. Вместо преглед и бързо пренавиване, можете веднага да отидете в дясната част на видеото. В допълнение, DVD-камерите са доста близки до моделите MiniDV, но могат да съхраняват повече видео - от 30 минути до 2 часа.

DVD-R и DVD-RAM съставляват 3/4 от размера на DVD дисковете. Недостатъкът е, че те могат да бъдат записани само в един случай. Те могат да се възпроизвеждат на стандартни DVD плейъри. Подобно на MiniDV касетите, трябва или да използвате камерата като плейър или да копирате филма в различен формат.

Картата с памет е най-популярният метод за запис на видео. Ролките се съхраняватДиректно върху твърди карти като флаш памет, Memory Stick или SD.

В заключение

Днес всеки може да закупи евтина камера, а програмите за редактиране опростяват процеса на обработка, доколкото всеки може бързо да го овладее. Дори и аналоговите модели с ниско качество имат много полезни функции, които лесно се усвояват и създават филми с високо качество. Технология, която някога е била изключителна област на професионалната телевизия, стана достъпна за феновете. Най-новите видеокамери със сигурност могат да предложат много и желаещи да си спомнят рожден ден или концерт, както и амбициозни изисквания за начинаещи.