Enamikus maailma riikides on videokaamerad juba ammu tavaliseks muutunud. Inimesed viivad neid koolietendustele, spordiüritustele, perekondlike kokkutulekutele ja isegi sünnitustele. Turistide seas populaarses kohas on neid igal pool näha. Videokaamerad on saavutanud tugeva jalad USA-s, Jaapanis ja paljudes teistes riikides, kuna need on väga nõutud tehnoloogia.
Aga kuidas saab nii väike seade nii palju ära teha? Enne 1980. aastaid sündinud on üllatunud, et kvaliteetsed mudelid on nüüd kergesti kättesaadavad ja et neid on nii lihtne kasutada. Selles artiklis kirjeldatakse videokaamera tööpõhimõtet ja seadet.
Põhiehitus
Tavapärane analoogvideokaamera koosneb kahest põhiosast:
- Sektsioon, mis sisaldab CCD, objektiivi ja suumi, teravustamise ja vikerkesta juhtimismootoreid;
- vähendatud videomakk.
Kuidas videokaamera töötabon see, et see võtab vastu visuaalset teavet ja muudab selle elektrooniliseks signaaliks. Videomakk sarnaneb tavalise teleriga ühendatud salvestiga: see võtab vastu signaali ja salvestab selle kassetile.
Kolmas komponent, pildiotsija, võtab vastu ka videopildi, nii et kasutaja näeb, mida filmitakse. See on väike mustvalge või värviline ekraan, kuid paljud kaasaegsed mudelid on varustatud suurte täisvärviliste LCD-ekraanidega. Analoogkaamerate vorminguid on palju, millel on palju lisavõimalusi, kuid kirjeldatud disain on peamine. Need erinevad kasutatavate kassettide poolest.
Digitaalsete videokaamerate seade ja tööpõhimõte sarnanevad analoogkaameratega, kuid neil on lisaelement, mis teisendab teabe andmebaitideks. Selle asemel, et salvestada videosignaali pideva magnetimpulsside jadana, salvestatakse see nullide ja ühtedena. Digikaamerad on populaarsed, kuna nende abil on lihtne videoid kopeerida ilma teavet kaotamata. Analoogsalvestus "kaob" iga koopiaga – originaalsignaali ei taasesitata täpselt. Digitaalset videoteavet saab alla laadida arvutisse, kus seda saab redigeerida, kopeerida, meilida jne.
Pildisensor
Nagu kaamera, näeb videokaamera maailma läbi objektiivi. Optikat on vaja selleks, et fokusseerida lav alt tuleva valgus valgustundlike kemikaalidega töödeldud kilele. Seega jäädvustab kaamera selle, mis ontema ees. See kogub rohkem valgust stseeni heledatest osadest ja vähem tumedatest osadest. Videokaamera objektiiv on ka teravustamise ülesandeks, kuid filmi asemel kasutab see väikest pooljuhtpildisensorit. See andur tuvastab valguse miljonite pisikeste fotodioodide massiivi abil. Igaüks neist mõõdab teatud punkti tabanud footonite arvu ja teisendab selle teabe elektronideks (elektrilaenguteks): heledamat pilti esindab suurem laeng ja tumedamat pilti madalam. Nii nagu kunstnik maalib stseeni, tuues esile tumedad alad heledate aladega, loob sensor valguse intensiivsust tuvastades video. Taasesituse ajal juhib see teave ekraani pikslite heledust.
Muidugi annab valgusvoo mõõtmine ainult mustvalge pildi. Värvi saamiseks peate määrama mitte ainult üldise valgustuse taseme, vaid ka iga värvi tasemed. Täieliku spektri saab uuesti luua, kui kombineerida neist vaid 3 – punane, roheline ja sinine. Seetõttu põhineb videokaamerate tööpõhimõte ainult nende värvide kasutamisel.
Mõned mudelid jagavad signaali sama pildi kolmeks versiooniks punase, rohelise ja sinise valguse tasemete jaoks. Igaüks neist on jäädvustatud oma kiibiga. Seejärel liidetakse need kokku ja põhivärvid segatakse, et luua täisvärviline pilt.
See lihtne meetod loob rikkaliku ja kõrge eraldusvõimega video.
Fotodioodiga CCD-d on kallid ja tarbivad palju energiat ja kasutust3 andurit suurendab oluliselt tootmiskulusid. Enamik videokaameraid on varustatud ainult ühe sensoriga koos püsivate värvifiltritega üksikute fotodioodide jaoks. Mõned neist mõõdavad ainult punast taset, mõned ainult rohelist taset ja ülejäänud mõõdavad sinist taset. Värvid on jaotatud ruudustikuna (nt Bayeri filter), et kaamera protsessor saaks aimu värvitasemetest ekraani kõikides osades. See meetod nõuab iga fotodioodi poolt vastuvõetud andmete interpoleerimist, analüüsides naabritelt saadud teavet.
Signaali kujundamine
Kuna videokaamerad jäädvustavad liikuvaid pilte, on nende anduritel täiendavaid osi, mida digikaamera andurites ei leidu. Videosignaali loomiseks peavad nad tegema igas sekundis palju kaadreid, mis seejärel kombineeritakse, jättes mulje liikumisest.
Selleks jäädvustab kaamera kaadri ja salvestab selle põimituna. Pildisensori taga on veel üks sensorikiht. Iga välja kohta kantakse sellele üle videotasud ja seejärel edastatakse need järjestikku. Analoogvideokaameras saadetakse see signaal videomakisse, mis salvestab selle (koos värviteabega) magnetimpulsside kujul videolindile. Samal ajal kui teine kiht andmeid edastab, jäädvustab esimene kiht järgmist pilti.
Digitaalset tüüpi videokaamera tööpõhimõte on põhimõtteliselt sama, välja arvatud see, et viimases etapis teisendab analoog-digitaalmuundur signaali andmebaitideks. Kaamera salvestab need kandjale, mis võib olla kõvale magnetlindileplaat, DVD või välkmälu. Põimitud digitaalmudelid salvestavad iga kaadri kahe väljana samamoodi nagu analoogmudelid. Progressiivse skaneerimisega kaamerad salvestavad video kaadri haaval.
Lääts
Nagu varem mainitud, on videopildi salvestamise esimene samm valguse fokuseerimine andurile. Kaamera objektiivi tööpõhimõte on järgmine. Selleks, et kaamera jäädvustaks selge pildi enda ees olevast objektist, on vaja optikat teravustada ehk liigutada nii, et objektilt lähtuvad kiired langeksid täpselt sensorile. Sarnaselt kaameratele võimaldavad ka videokaamerad valguse teravustamiseks objektiivi liigutada.
Autofookus
Enamik inimesi peab liikuma ja pildistama erinevaid objekte erinevatel vahemaadel ning pidev teravustamine on äärmiselt keeruline. Seetõttu on kõigil videokaameratel autofookusseade. Tavaliselt on see infrapunakiir, mis põrkab tagasi kaadri keskel olevate objektide eest ja naaseb kaamera andurisse.
Objekti kauguse määramiseks arvutab protsessor välja, kui kaua kulub kiire peegeldumiseks ja tagasitulekuks, korrutab selle väärtuse valguse kiirusega ja jagab korrutise kahega (kuna see läbis vahemaa kaks korda - objektile ja tagasi). Kaameral on väike mootor, mis liigutab optikat, et fokusseerida see arvutatud kaugusele. See toimib tavaliselt üsna hästi, kuid mõnikord peate kaugust uuesti määratlema - näiteks kui soovite keskenduda millelegi, mis ei ole kaadri keskel,sest autofookus reageerib sellele, mis on otse objektiivi ees.
Optiline ja digitaalne suum
Kaamerad on varustatud ka suumobjektiiviga. See võimaldab fookuskaugust suurendades (optika ja filmi või sensori vahel) stseeni sisse suumida. Optilise suumiga objektiiv on üks üksus, mis võimaldab liikuda ühelt suurenduselt teisele. Suumivahemik näitab maksimaalset ja minimaalset suurendust. Suumi kasutamise hõlbustamiseks on enamik videokaameraid varustatud mootoriga, mis liigutab optikat vastuseks käepidemel olevale nupule. Selle üks eeliseid on see, et saate suurendust hõlps alt juhtida ilma sekundiosuti kasutamata. Lisaks liigutab mootor objektiivi ühtlase kiirusega ning suum on sujuvam. Mootor aga tühjendab akut.
Mõnel videokaameral on nn. digitaalne suum. Kasutajad ei soovita seda kasutada, kuna see pole objektiiviga üldse seotud, vaid lihts alt suurendab anduri jäädvustatud pildi osa. See ohverdab eraldusvõime, kuna kasutatakse ainult osa anduri alast. Selle tulemusena on video vähem selge.
Säritus
Kaamera üks suurepäraseid omadusi on automaatne reguleerimine erinevatele valgustustasemetele. Andur on üli- või alasärituse suhtes väga tundlik, kuna iga fotodioodi signaalide ulatus on piiratud. Kaamera jälgib nende taset ja reguleerib ava, et vähendada võisuurendades valgusvoogu läbi läätsede. Protsessor säilitab kogu aeg hea kontrasti, nii et pildid ei tundu liiga tumedad ega pestud.
Seirekaamerate tööpõhimõte
Sellised kaamerad on kasulikud neile, kes tahavad teada, mis nende äraoleku ajal toimub. Vajadus nende järele võib tekkida erinevatel põhjustel. Näiteks võivad vanemad soovida jälgida magavat last ja vähendada ohtu võrevoodist välja kukkuda. Ja maja ümber olevad kaamerad võimaldavad näha inimesi, kes tulevad välisukse juurde, ja võib-olla isegi aitavad teil sissemurdja leida.
Kaamera väljund edastatakse, töödeldakse, teisendatakse tagasi pildiks ja vajadusel salvestatakse. Videot saab edastada koaksiaalkaabli või keerdpaari kaudu, samuti juhtmevaba võrgu kaudu. Signaali töötlemine toimub videosalvestis, serveris või videohõivekaardiga arvutis. Kujutis kuvatakse monitoril.
Välisvalvekaamerate tööpõhimõte seisneb selles, et need paigaldatakse väravatele, hoonetele ja muudele rajatistele, et toimuvat reaalajas jälgida. Reeglina on tegemist suurte, silmatorkavate seadmetega, mille nägemine teeb kõrvalistele isikutele selgeks, et need on jälgimise all.
Traadita videokaamerate tööpõhimõte põhineb piltide edastamisel traadita võrgu kaudu. Teised seadmed, nagu WiFi-ruuterid ja mobiiltelefonid, on aga võimelised oma signaali katkestama. Lisaks võidakse pe altkuulada traadita edastust, misvastuolus julgeolekueesmärkidega. Seetõttu soovitatakse kasutajatel veenduda, et signaal on turvaliselt krüptitud.
Peidakaamerate tööpõhimõte põhineb mitmemillimeetrise väljundava ja laia vaatenurgaga punkt-tüüpi objektiivide kasutamisel. See võimaldab teil neid paigaldada kodumasinatesse ja sisustusesemetesse.
Nõuanded analoogvormingute valimiseks
Analoogkaamerad salvestavad videot ja heli analooglindilina. Eksperdid ei soovita neid kasutada, sest kopeerimisel langeb paratamatult pildi ja heli kvaliteet. Lisaks puuduvad analoogvormingutel mitmed digitaalse videokaamera funktsioonid. Peamine erinevus nende kahe vahel on kasseti tüüp ja eraldusvõime. Analoogkaamerate peamised vormingud on:
- VHS standard. Seda tüüpi kaamerad kasutavad sama magnetlinti nagu tavalised videomakid. See muudab kaadrite vaatamise lihtsamaks. Need kassetid on odavad ja pakuvad pikka salvestusaega. VHS-vormingu peamine puudus on vajadus mahuka videokaamera disaini järele. Eraldusvõime on 230–250 horisontaaljoont, mis on seda tüüpi seadme alampiir.
- VHS-C kaamerad kasutavad tavalist VHS-kassetti, kuid kompaktsemas kassetis. Salvestist saab taasesitada tavalise videomakiga, kuid selleks on vaja täissuuruses adapterit. Põhimõtteliselt sarnaneb VHS-C videokaamera töö VHS-iga. Väiksem kasseti suurus võimaldabluua kompaktsemaid struktuure, kuid salvestusaeg väheneb 30–45 minutini.
- Super-VHS-kaamerad on umbes sama suured kui VHS-id, kuna kasutavad sama formaadi kassette. Erinevus seisneb selles, et kirjutamiseraldusvõime on 380-400 rida. Neid kassette ei saa videomakiga esitada, kuid kaamera enda saab ühendada otse teleriga.
- Super VHS-C vastab VHS-standardile, kuid on väiksemat kassetti kasutav kompaktsem versioon.
- 8 mm videokaameratel on ka väikesed kassetid. See võimaldab toota väiksemaid mudeleid, mis tagavad VHS-standardile vastava eraldusvõime ja veidi parema helikvaliteedi. Salvestamise kestus - umbes 2 tundi.
- Hi-8 standard sarnaneb 8 mm-ga, kuid pakub palju suuremat eraldusvõimet, umbes 400 rida.
Nõuanded digitaalvormingute valimiseks
Digitaalsete videokaamerate tööpõhimõte erineb analoogkaameratest selle poolest, et neis olev teave salvestatakse digitaalsel kujul, nii et pilt taasesitatakse kvaliteeti kaotamata. Sellise video saab alla laadida arvutisse, kus seda monteerida või Internetis avaldada. Sellel on palju parem eraldusvõime. Laialdaselt kasutatakse järgmisi vorminguid:
- MiniDV-l on kompaktsed kassetid, mis mahutavad 60–90 minutit 500 rea videomaterjali. Seda tüüpi kaamera on ülim alt kerge ja kompaktne. Piltide jäädvustamine on võimalik.
- Sony MicroMV-vormingtöötab samamoodi, kuid kasutab väiksemaid kassette.
- Digital8 kasutab tavalist Hi-8 mm linti 60-minutiliseks salvestamiseks. Seda tüüpi mudelid on tavaliselt veidi suuremad kui DV.
- DVD-kaamerad salvestavad video otse väikestele optilistele ketastele. Selle vormingu peamine eelis on see, et iga seanss salvestatakse eraldi rajana. Tagasi- ja edasikerimise asemel saate hüpata otse video soovitud osale. Peale selle on DVD-kaamerad MiniDV mudelitele üsna lähedased, kuid suudavad salvestada rohkem videot 30 minutist kuni 2 tunnini.
- DVD-R ja DVD-RAM on 3/4 DVD-plaatide suurusest. Negatiivne külg on see, et neile saab kirjutada ainult üks kord. Neid ei saa esitada tavaliste DVD-mängijatega. Sarnaselt MiniDV kassettidega peate kas kasutama kaamerat mängijana või kopeerima filmi muusse vormingusse.
- Mälukaart on kõige populaarsem viis video salvestamiseks. Klipid salvestatakse otse pooljuhtkaartidele, nagu välkmälu, Memory Stick või SD.
Kokkuvõtteks
Täna on igaühel võimalik osta odav kaamera ja montaažiprogrammid lihtsustavad monteerimisprotsessi niivõrd, et kõik saavad selle kiiresti selgeks.
Isegi madala kvaliteediga analoogmudelitel on palju kasulikke funktsioone, mida on lihtne õppida ja kvaliteetseid filme teha. Tehnoloogia, mis kunagi oli professionaalse televisiooni ainuvaldkond, on nüüd harrastajatele saadaval. Uusimatel videokaameratel on kindlasti palju pakkuda ja neile, kes soovivad jäädvustada sünnipäeva võikontsert ja ambitsioonikate videoprojektide käivitajad.
