I de flesta länder i världen har videokameror länge blivit vanliga. Människor tar med dem till skolspel, sportevenemang, släktträffar och till och med födslar. På en plats som är populär bland turister kan de ses överallt. Videokameror har fått ett starkt fotfäste i USA, Japan och många andra länder eftersom de representerar en mycket eftertraktad teknik.
Men hur kan en så liten enhet göra så mycket? De som är födda före 1980-talet är förvånade över att kvalitetsmodeller nu är lättillgängliga och att de är så lätta att använda. Den här artikeln beskriver funktionsprincipen och videokamerans enhet.
Grundläggande konstruktion
En konventionell analog videokamera består av två huvuddelar:
- Sektion inklusive CCD, lins och zoom, fokus och iriskontrollmotorer;
- en förminskad videobandspelare.
Hur videokameran fungerarär att den tar emot visuell information och förvandlar den till en elektronisk signal. En videobandspelare liknar en vanlig TV-ansluten inspelare: den tar emot en signal och spelar in den på en kassett.
Den tredje komponenten, sökaren, tar också emot videobilden, så att användaren kan se vad som filmas. Detta är en liten svartvit eller färgskärm, men många moderna modeller är utrustade med stora fullfärgs LCD-skärmar. Det finns många format av analoga videokameror med många ytterligare funktioner, men designen som beskrivs är den huvudsakliga. De skiljer sig åt i vilka kassetter de använder.
Enheten och funktionsprincipen för digitala videokameror liknar analoga, men de har ett extra element som omvandlar information till databyte. Istället för att spela in videosignalen som en kontinuerlig sekvens av magnetiska pulser, lagras den som nollor och ettor. Digitala videokameror är populära eftersom de gör det enkelt att kopiera videor utan att förlora någon information. Analog inspelning "försvinner" med varje kopia - originalsignalen återges inte korrekt. Videoinformation i digital form kan laddas ner till en dator, där den kan redigeras, kopieras, e-postas etc.
Bildsensor
Som en kamera "ser" en videokamera världen genom en lins. Optik behövs för att fokusera ljuset från scenen på filmen behandlad med ljuskänsliga kemikalier. Således fångar kameran det som ärframför honom. Den samlar in mer ljus från de ljusa delarna av scenen och mindre från de mörka. Linsen på en videokamera tjänar också till att fokusera, men istället för film använder den en liten halvledarbildsensor. Denna sensor känner av ljus med hjälp av en rad miljontals små fotodioder. Var och en av dem mäter antalet fotoner som träffar en viss punkt och översätter denna information till elektroner (elektriska laddningar): en ljusare bild representeras av en högre laddning och en mörkare bild av en lägre. Precis som en konstnär målar en scen genom att markera mörka områden med ljusa områden, skapar en sensor video genom att detektera ljusets intensitet. Under uppspelning styr denna information ljusstyrkan för bildpunkterna.
Självklart, mätning av ljusflödet ger bara en svartvit bild. För att få färg måste du bestämma inte bara den övergripande belysningsnivån, utan också nivåerna för varje färg. Hela spektrat kan återskapas genom att bara kombinera tre av dem - röd, grön och blå. Därför är funktionsprincipen för videokameror baserad på användningen av endast dessa färger.
Vissa modeller delar upp signalen i tre versioner av samma bild för rött, grönt och blått ljus. Var och en av dem fångas av sitt eget chip. De läggs sedan ihop och primärfärgerna blandas för att skapa en fullfärgsbild.
Denna enkla metod ger rik, högupplöst video.
Photodiode CCD:er är dyra och förbrukar mycket ström och använder3 sensorer ökar produktionskostnaderna avsevärt. De flesta videokameror är utrustade med endast en sensor med permanenta färgfilter för individuella fotodioder. Vissa av dem mäter bara röda nivåer, vissa bara gröna nivåer, och resten mäter blå nivåer. Färgerna är fördelade i ett rutmönster (som ett Bayer-filter) så att videokamerans processor kan få en uppfattning om färgnivåerna i alla delar av skärmen. Denna metod kräver interpolering av data som tas emot av varje fotodiod genom att analysera informationen som tas emot av dess grannar.
Signalformning
Eftersom videokameror tar rörliga bilder har deras sensorer ytterligare delar som inte finns i digitalkamerasensorer. För att skapa en videosignal måste de ta många bilder varje sekund, som sedan kombineras, vilket ger intrycket av rörelse.
För att göra detta, fångar videokameran en ram och spelar in den sammanflätad. Bakom bildsensorn finns ytterligare ett sensorlager. För varje fält överförs videoavgifter till det och överförs sedan sekventiellt. I en analog videokamera skickas denna signal till en videobandspelare, som spelar in den (tillsammans med färginformation) på videoband i form av magnetiska pulser. Medan det andra lagret sänder data, tar det första nästa bild.
Funktionsprincipen för en videokamera av digital typ är i princip densamma, förutom att i det sista steget konverterar analog-till-digital-omvandlaren signalen till databytes. Kameran spelar in dem på media, som kan vara magnetband, hårdaskiva, DVD eller flashminne. Interlaced digitala modeller lagrar varje bildruta som två fält på samma sätt som analoga modeller. Kameror med progressiv skanning spelar in video bild-för-bildruta.
Lens
Som nämnts tidigare är det första steget för att spela in en videobild att fokusera ljuset på sensorn. Funktionsprincipen för kameralinsen är som följer. För att kameran ska kunna ta en tydlig bild av objektet framför den är det nödvändigt att fokusera optiken, det vill säga flytta den så att strålarna som kommer från motivet faller exakt på sensorn. Precis som kameror låter videokameror dig flytta linsen för att fokusera ljuset.
Autofokus
De flesta människor behöver flytta och fotografera olika motiv på olika avstånd, och det är extremt svårt att hela tiden fokusera om. Det är därför alla videokameror har en autofokusenhet. Detta är vanligtvis en infraröd stråle som studsar av föremål i mitten av bilden och återgår till kamerasensorn.
För att bestämma avståndet till objektet, beräknar processorn hur lång tid det tar för strålen att reflektera och återvända, multiplicera detta värde med ljusets hastighet och dividera produkten med två (eftersom den reste sträckan två gånger - till föremålet och tillbaka). Videokameran har en liten motor som flyttar optiken för att fokusera dem till ett beräknat avstånd. Detta fungerar vanligtvis ganska bra, men ibland måste du omdefiniera avståndet - till exempel när du vill fokusera på något som inte är i mitten av bilden,eftersom autofokus svarar på det som är direkt framför objektivet.
Optisk och digital zoom
Videokameror är också utrustade med ett zoomobjektiv. Detta gör att du kan zooma in på scenen genom att öka brännvidden (mellan optiken och filmen eller sensorn). Den optiska zoomlinsen är en enda enhet som låter dig flytta från en förstoring till en annan. Zoomomfånget anger maximal och minsta förstoring. För att göra zoomen enklare att använda är de flesta videokameror utrustade med en motor som flyttar optiken som svar på en knapptryckning på handtaget. En av fördelarna med detta är att du enkelt kan styra förstoringen utan att använda en sekundvisare. Dessutom flyttar motorn objektivet med konstant hastighet, och zoomen blir mjukare. Motorn tömmer dock batteriet.
Vissa videokameror har en sk. digital zoom. Användare rekommenderar inte att använda den, eftersom den inte alls är associerad med linsen, utan bara förstorar den del av bilden som fångas av sensorn. Detta offras upplösning eftersom endast en del av sensorområdet används. Som ett resultat av detta är videon mindre tydlig.
Exponering
En av kamerans fantastiska funktioner är den automatiska justeringen till olika ljusnivåer. Sensorn är mycket känslig för över- eller underexponering eftersom signalomfånget från varje fotodiod är begränsat. Videokameran övervakar deras nivå och justerar bländaren för att minska elleröka ljusflödet genom linserna. Processorn bibehåller bra kontrast hela tiden så att bilderna inte ser för mörka eller urtvättade ut.
Principen för drift av övervakningskameror
Sådana kameror kommer att vara användbara för dem som vill veta vad som händer under deras frånvaro. Behovet av dem kan uppstå av olika anledningar. Till exempel kan föräldrar vilja titta på en sovande bebis och minska risken för ett farligt fall ur spjälsängen. Och kameror runt huset låter dig se människor komma till ytterdörren och kanske till och med hjälpa dig att hitta inbrottstjuven.
Kamerans utdata sänds, bearbetas, konverteras tillbaka till en bild och spelas in vid behov. Video kan överföras över en koaxialkabel eller tvinnat par, såväl som över ett trådlöst nätverk. Signalbehandlingen utförs i en videobandspelare, server eller PC med ett videoinsamlingskort. Bilden visas på monitorn.
Principen för driften av utomhusövervakningskameror är att de installeras på grindar, byggnader och andra strukturer för att övervaka vad som händer i re altid. I regel handlar det om stora, iögonfallande anordningar, vars åsyn gör det klart för utomstående att de är under övervakning.
Funktionsprincipen för trådlösa videokameror bygger på att sända bilder över ett trådlöst nätverk. Men andra enheter som Wi-Fi-routrar och mobiltelefoner kan avbryta sin signal. Dessutom kan den trådlösa överföringen avlyssnas, vilketstrider mot säkerhetsmålen. Därför rekommenderas användare att se till att signalen är säkert krypterad.
Funktionsprincipen för dolda kameror är baserad på användningen av linser av punkttyp med ett utgångshål på flera millimeter och en bred betraktningsvinkel. Detta gör att du kan installera dem i hushållsapparater och inredningsartiklar.
Tips för att välja analoga format
Analoga kameror spelar in video och ljud som ett analogt bandspår. Experter rekommenderar inte att du använder dem, för vid kopiering minskar kvaliteten på bilden och ljudet oundvikligen. Dessutom saknar analoga format ett antal funktioner för digital videokamera. Den största skillnaden mellan de två är kassetttypen och upplösningen. Huvudformaten för analoga videokameror är:
- VHS-standard. Denna typ av kamera använder samma magnetband som vanliga videobandspelare. Detta gör det lättare att se filmerna. Dessa kassetter är billiga och ger långa inspelningstider. Den största nackdelen med VHS-formatet är behovet av en skrymmande videokameradesign. Upplösningen är 230-250 horisontella linjer, vilket är den nedre gränsen för denna typ av enhet.
- VHS-C-kameror använder standard VHS-band men i en mer kompakt kassett. Inspelningen kan spelas upp på en vanlig videobandspelare, men kräver en adapter i full storlek. Funktionen hos en VHS-C-videokamera liknar i princip VHS. Den mindre kassettstorleken tillåterskapa mer kompakta strukturer, men inspelningstiden reduceras till 30-45 minuter.
- Super VHS-kameror har ungefär samma storlek som VHS eftersom de använder samma formatkassetter. Skillnaden är att skrivupplösningen är 380-400 rader. Dessa band kan inte spelas upp på en videobandspelare, men själva kameran kan anslutas direkt till en TV.
- Super VHS-C överensstämmer med VHS-standarden men är en mer kompakt version med en mindre patron.
- 8mm videokameror har även små kassetter. Detta gör att mindre modeller kan produceras som levererar upplösningar som matchar VHS-standarden med något bättre ljudkvalitet. Inspelningstid - cirka 2 timmar.
- Hi-8-standarden liknar 8 mm men ger mycket högre upplösning, runt 400 rader.
Tips för att välja digitala format
Funktionsprincipen för digitala videokameror skiljer sig från analoga genom att informationen i dem registreras i digital form, så att bilden återges utan kvalitetsförlust. En sådan video kan laddas ner till en dator, där den kan redigeras eller publiceras på Internet. Den har mycket bättre upplösning. Följande format används ofta:
- MiniDV har kompakta kassetter som rymmer 60-90 minuters film vid 500 rader. Denna typ av kamera är extremt lätt och kompakt. Det går att ta stillbilder.
- Sony MicroMV-formatfungerar likadant men använder mindre kassetter.
- Digital8 använder standard Hi-8mm-band för 60 minuters inspelning. Modeller av den här typen är vanligtvis något större än DV.
- DVD-kameror sparar video direkt på små optiska skivor. Den största fördelen med detta format är att varje session spelas in som ett separat spår. Istället för att spola bakåt och framåt kan du hoppa direkt till önskad del av videon. Förutom det är DVD-videokameror ganska nära MiniDV-modeller, men kan lagra mer video från 30 minuter till 2 timmar.
- DVD-R och DVD-RAM är 3/4 av storleken på DVD-skivor. Nackdelen är att du bara kan skriva till dem en gång. De kan inte spelas på vanliga DVD-spelare. Precis som MiniDV-kassetter måste du antingen använda kameran som spelare eller kopiera filmen till ett annat format.
- Minneskort är det populäraste sättet att spela in video. Klipp sparas direkt på solid-state-kort som flashminne, Memory Stick eller SD.
Avslutningsvis
Idag kan alla köpa en billig kamera, och redigeringsprogram förenklar redigeringsprocessen så mycket att alla snabbt kan bemästra den.
Även analoga modeller av låg kvalitet har många användbara funktioner som är lätta att lära sig och göra kvalitetsfilmer. Teknik som en gång var den exklusiva domänen för professionell tv är nu tillgänglig för hobbyister. De senaste videokamerorna har säkert mycket att erbjuda och för den som vill fånga en födelsedag ellerkonsert och start-ups av ambitiösa videoprojekt.
