Videokameroista on tullut yleisiä useimmissa maailman maissa. Ihmiset vievät heidät koulun näytelmiin, urheilutapahtumiin, perhejuhliin ja jopa synnytyksiin. Turistien suosimassa paikassa niitä voi nähdä kaikkialla. Videokamerat ovat saaneet vahvan jalansijan Yhdysvalloissa, Japanissa ja monissa muissa maissa, koska ne edustavat erittäin kysyttyä tekniikkaa.
Mutta miten niin pieni laite voi tehdä niin paljon? Ennen 1980-lukua syntyneet ovat yllättyneitä siitä, että laadukkaita malleja on nyt saatavilla ja että ne ovat niin helppokäyttöisiä. Tässä artikkelissa kuvataan videokameran toimintaperiaate ja laite.
Perusrakentaminen
Perinteinen analoginen videokamera koostuu kahdesta pääosasta:
- Osa, joka sisältää CCD:n, objektiivin ja zoomin, tarkennuksen ja iiriksen ohjausmoottorit;
- pienennetty videonauhuri.
Miten videokamera toimiise vastaanottaa visuaalista tietoa ja muuttaa sen elektroniseksi signaaliksi. Videonauhuri on samanlainen kuin tavallinen televisioon liitetty tallennin: se vastaanottaa signaalin ja tallentaa sen kasetille.
Kolmas komponentti, etsin, vastaanottaa myös videokuvan, joten käyttäjä voi nähdä, mitä kuvataan. Tämä on pieni mustavalko- tai värinäyttö, mutta monet nykyaikaiset mallit on varustettu suurilla täysvärisillä LCD-näytöillä. Analogisia videokameroita on monia muotoja, joissa on monia lisäominaisuuksia, mutta kuvattu rakenne on tärkein. Ne eroavat käyttämiensä kasettejen suhteen.
Digitaalisten videokameroiden laite ja toimintaperiaate ovat samanlaisia kuin analogiset, mutta niissä on lisäelementti, joka muuntaa tiedon datatavuiksi. Sen sijaan, että videosignaali tallennettaisiin jatkuvana magneettipulssien sarjana, se tallennetaan nollina ja ykkösinä. Digitaaliset videokamerat ovat suosittuja, koska niiden avulla on helppo kopioida videoita menettämättä mitään tietoja. Analoginen tallennus "häviää" jokaisen kopion yhteydessä - alkuperäinen signaali ei toistu tarkasti. Digitaalisessa muodossa olevat videotiedot voidaan ladata tietokoneelle, jossa niitä voidaan muokata, kopioida, lähettää sähköpostitse jne.
Kuvatunnistin
Kun kamera, videokamera "näkee" maailman linssin läpi. Optiikkaa tarvitaan kohdistamaan valo lav alta valoherkillä kemikaaleilla käsiteltyyn kalvoon. Näin kamera tallentaa sen, mikä onhänen edessään. Se kerää enemmän valoa kohtauksen kirkkaista osista ja vähemmän tummista. Myös videokameran linssi toimii tarkennuksena, mutta se käyttää filmin sijaan pientä puolijohdekuvakennoa. Tämä anturi havaitsee valon miljoonien pienten valodiodien joukon avulla. Jokainen niistä mittaa tiettyyn pisteeseen osuvien fotonien lukumäärän ja muuntaa tämän tiedon elektroneiksi (sähkövarauksiksi): kirkkaampaa kuvaa edustaa korkeampi varaus ja tummempaa kuvaa pienempi varaus. Aivan kuten taiteilija maalaa kohtauksen korostamalla tummia alueita vaaleilla alueilla, anturi luo videota havaitsemalla valon voimakkuuden. Toiston aikana nämä tiedot säätelevät näytön pikselien kirkkautta.
Tietenkin valovirran mittaaminen antaa vain mustavalkoisen kuvan. Värin saamiseksi sinun on määritettävä paitsi yleinen valaistustaso myös kunkin värin tasot. Koko spektri voidaan luoda uudelleen yhdistämällä niistä vain kolme - punainen, vihreä ja sininen. Siksi videokameroiden toimintaperiaate perustuu vain näiden värien käyttöön.
Jotkut mallit jakavat signaalin kolmeen eri versioon samasta kuvasta punaisen, vihreän ja sinisen valon tasoa varten. Jokainen niistä vangitaan omalla sirullaan. Sitten ne yhdistetään ja päävärit sekoitetaan täysvärikuvan luomiseksi.
Tämä yksinkertainen menetelmä tuottaa täyteläisen, korkearesoluutioisen videon.
Photodiodi CCD:t ovat kalliita ja kuluttavat paljon virtaa ja käyttöä3 anturia lisää huomattavasti tuotantokustannuksia. Suurin osa videokameroista on varustettu vain yhdellä sensorilla, jossa on pysyvät värisuodattimet yksittäisiä valodiodeja varten. Jotkut niistä mittaavat vain punaista tasoa, jotkut vain vihreää tasoa ja loput mittaavat sinisiä tasoja. Värit jakautuvat ruudukkokuvioon (kuten Bayer-suodatin), jotta videokameran prosessori saa käsityksen väritasoista kaikissa näytön osissa. Tämä menetelmä edellyttää kunkin fotodiodin vastaanottamien tietojen interpoloimista analysoimalla sen naapureiden vastaanottamia tietoja.
Signaalin muotoilu
Koska videokamerat tallentavat liikkuvaa kuvaa, niiden antureissa on lisäosia, joita ei löydy digitaalikameroiden antureista. Videosignaalin luomiseksi heidän on otettava useita otoksia sekunnissa, jotka sitten yhdistetään, mikä antaa vaikutelman liikkeestä.
Tätä varten videokamera kaappaa kehyksen ja tallentaa sen lomitettuna. Kuvasensorin takana on toinen anturikerros. Jokaisen kentän videomaksut siirretään siihen ja lähetetään sitten peräkkäin. Analogisessa videokamerassa tämä signaali lähetetään videonauhuriin, joka tallentaa sen (yhdessä väritietojen kanssa) videonauhalle magneettipulssien muodossa. Kun toinen kerros lähettää tietoja, ensimmäinen kaappaa seuraavan kuvan.
Digitaalityyppisen videokameran toimintaperiaate on periaatteessa sama, paitsi että viimeisessä vaiheessa analogia-digitaalimuunnin muuntaa signaalin datatavuiksi. Kamera tallentaa ne medialle, joka voi olla magneettinauhaa, kovaalevy, DVD tai flash-muisti. Lomitetut digitaaliset mallit tallentavat jokaisen kehyksen kahtena kenttänä samalla tavalla kuin analogiset mallit. Progressiivisen pyyhkäisyn kamerat tallentavat videokuvaa kuva ruudulta.
Linssi
Kuten aiemmin mainittiin, ensimmäinen vaihe videokuvan tallentamisessa on kohdistaa valo tunnistimeen. Kameran linssin toimintaperiaate on seuraava. Jotta kamera saa selkeän kuvan edessä olevasta kohteesta, on optiikka fokusoitava eli liikutettava niin, että kohteesta lähtevät säteet putoavat tarkalleen anturiin. Kuten kameroissa, videokameroissa voit siirtää objektiivia valon tarkentamiseksi.
Automaattitarkennus
Useimpien ihmisten on liikuttava ja kuvattava eri kohteita eri etäisyyksillä, ja jatkuva uudelleentarkentaminen on erittäin vaikeaa. Siksi kaikissa videokameroissa on automaattitarkennuslaite. Tämä on yleensä infrapunasäde, joka pomppaa pois kehyksen keskellä olevista kohteista ja palaa kameran tunnistimeen.
Määrittääkseen etäisyyden kohteeseen prosessori laskee, kuinka kauan säteen heijastuminen ja paluu kestää, kerrotaan tämä arvo valon nopeudella ja jaetaan tulo kahdella (koska se kulki etäisyyden kahdesti - kohteeseen ja takaisin). Videokamerassa on pieni moottori, joka siirtää optiikkaa tarkentamaan ne lasketulle etäisyydelle. Tämä toimii yleensä melko hyvin, mutta joskus sinun on määritettävä etäisyys uudelleen - esimerkiksi kun haluat keskittyä johonkin muuhun kuin ruudun keskelle,koska automaattitarkennus reagoi siihen, mikä on suoraan objektiivin edessä.
Optinen ja digitaalinen zoom
Kameroissa on myös zoom-objektiivi. Tämän avulla voit zoomata näkymää lisäämällä polttoväliä (optiikan ja filmin tai anturin välillä). Optinen zoom-objektiivi on yksittäinen yksikkö, jonka avulla voit siirtyä suurennosta toiseen. Zoomausalue ilmaisee suurimman ja pienimmän suurennuksen. Zoomin käytön helpottamiseksi useimmat videokamerat on varustettu moottorilla, joka liikuttaa optiikkaa vasteena kahvassa olevan painikkeen painamiseen. Yksi tämän eduista on, että voit helposti hallita suurennusta ilman sekuntiosoitinta. Lisäksi moottori liikuttaa objektiivia tasaisella nopeudella ja zoomaus on pehmeämpi. Moottori kuitenkin tyhjentää akun.
Joissakin videokameroissa on ns. digitaalinen zoomi. Käyttäjät eivät suosittele sen käyttöä, koska se ei liity objektiiviin ollenkaan, vaan se yksinkertaisesti suurentaa anturin ottaman kuvan osaa. Tämä heikentää resoluutiota, koska vain osaa anturialueesta käytetään. Tämän seurauksena video on vähemmän selkeä.
Valotus
Yksi kameran hienoista ominaisuuksista on automaattinen säätö eri valotasoille. Anturi on erittäin herkkä yli- tai alivalotukselle, koska kunkin fotodiodin signaalien alue on rajoitettu. Videokamera tarkkailee niiden tasoa ja säätää aukkoa pienentääkseen tailisäämällä valon virtausta linssien läpi. Prosessori säilyttää hyvän kontrastin koko ajan, jotta kuvat eivät näytä liian tummilta tai haalistuneilta.
Valvontakameroiden toimintaperiaate
Tällaisista kameroista on hyötyä niille, jotka haluavat tietää, mitä heidän poissaolonsa aikana tapahtuu. Niiden tarve voi syntyä useista syistä. Vanhemmat voivat esimerkiksi haluta tarkkailla nukkuvaa vauvaa ja vähentää vaarallista putoamista pinnasängystä. Ja ympäri taloa olevat kamerat antavat sinun nähdä ihmisten saapuvan etuovelle ja ehkä jopa auttaa sinua löytämään murtovarkaan.
Kameran ulostulo lähetetään, käsitellään, muunnetaan takaisin kuvaksi ja tallennetaan tarvittaessa. Video voidaan siirtää koaksiaalikaapelilla tai kierretyllä parilla sekä langattoman verkon kautta. Signaalinkäsittely suoritetaan videonauhurissa, palvelimessa tai PC:ssä videokaappauskortilla. Kuva näkyy näytöllä.
Ulkovalvontakameroiden toimintaperiaate on, että ne asennetaan portteihin, rakennuksiin ja muihin rakenteisiin, jotta voidaan seurata tapahtumia reaaliajassa. Nämä ovat pääsääntöisesti suuria, silmiinpistäviä laitteita, joiden näkeminen tekee ulkopuolisille selväksi, että ne ovat valvonnan alaisia.
Langattomien videokameroiden toimintaperiaate perustuu kuvien lähettämiseen langattomassa verkossa. Muut laitteet, kuten Wi-Fi-reitittimet ja matkapuhelimet, voivat kuitenkin katkaista signaalinsa. Lisäksi langaton lähetys voidaan siepata, mikäturvallisuustavoitteiden vastaisesti. Siksi käyttäjiä kehotetaan varmistamaan, että signaali on turvallisesti salattu.
Piilokameroiden toimintaperiaate perustuu useiden millimetrien ulostuloaukon ja laajan katselukulman omaavien piste-objektiivien käyttöön. Näin voit asentaa ne kodinkoneisiin ja sisustustavaroihin.
Vinkkejä analogisten formaattien valintaan
Analogiset kamerat tallentavat videota ja ääntä analogisena nauharaitana. Asiantuntijat eivät suosittele niiden käyttöä, koska kopioitaessa kuvan ja äänen laatu väistämättä heikkenee. Lisäksi analogisista muodoista puuttuu useita digitaalisen videokameran ominaisuuksia. Suurin ero näiden kahden välillä on kasetin tyyppi ja resoluutio. Analogisten videokameroiden pääformaatit ovat:
- VHS-standardi. Tämäntyyppinen kamera käyttää samaa magneettinauhaa kuin perinteiset videonauhurit. Tämä helpottaa materiaalin katsomista. Nämä kasetit ovat edullisia ja tarjoavat pitkät tallennusajat. VHS-muodon suurin haittapuoli on ison videokamerasuunnittelun tarve. Tarkkuus on 230-250 vaakaviivaa, mikä on tämän tyyppisen laitteen alaraja.
- VHS-C-kamerat käyttävät tavallista VHS-nauhaa, mutta pienemmässä kasetissa. Tallenne voidaan toistaa tavallisella videonauhurilla, mutta vaatii täysikokoisen sovittimen. Periaatteessa VHS-C-videokameran toiminta on samanlaista kuin VHS:n. Pienempi kasettikoko salliiluoda kompakteja rakenteita, mutta tallennusaika lyhenee 30-45 minuuttiin.
- Super VHS -kamerat ovat suunnilleen samankokoisia kuin VHS, koska niissä käytetään samanmuotoisia kasetteja. Erona on, että kirjoitusresoluutio on 380-400 riviä. Näitä kasetteja ei voi toistaa videonauhurilla, mutta itse kamera voidaan liittää suoraan televisioon.
- Super VHS-C on VHS-standardin mukainen, mutta on kompaktimpi versio pienemmällä kasetilla.
- 8 mm:n videokameroissa on myös pienet kasetit. Näin voidaan tuottaa pienempiä malleja, jotka tarjoavat VHS-standardia vastaavat resoluutiot hieman paremmalla äänenlaadulla. Tallennuksen kesto - noin 2 tuntia.
- Hi-8-standardi on samanlainen kuin 8 mm, mutta tarjoaa paljon korkeamman resoluution, noin 400 riviä.
Vinkkejä digitaalisten muotojen valintaan
Digitaalisten videokameroiden toimintaperiaate eroaa analogisista siinä, että niissä olevat tiedot tallennetaan digitaalisessa muodossa, jolloin kuva toistetaan laadun heikkenemättä. Tällainen video voidaan ladata tietokoneelle, jossa sitä voidaan muokata tai julkaista Internetissä. Siinä on paljon parempi resoluutio. Seuraavia muotoja käytetään laaj alti:
- MiniDV sisältää kompakteja kasetteja, joihin mahtuu 60–90 minuuttia materiaalia 500 rivillä. Tämäntyyppinen kamera on erittäin kevyt ja kompakti. Still-kuvien ottaminen on mahdollista.
- Sony MicroMV -muototoimii samalla tavalla, mutta käyttää pienempiä kasetteja.
- Digital8 käyttää tavallista Hi-8mm nauhaa 60 minuutin tallennukseen. Tämän tyyppiset mallit ovat yleensä hieman suurempia kuin DV.
- DVD-kamerat tallentavat videon suoraan pienille optisille levyille. Tämän muodon tärkein etu on, että jokainen istunto tallennetaan erillisenä kappaleena. Taakse- ja eteenpäinkelauksen sijaan voit siirtyä suoraan haluttuun videon kohtaan. Muutenkin DVD-videokamerat ovat melko lähellä MiniDV-malleja, mutta ne voivat tallentaa enemmän videota 30 minuutista 2 tuntiin.
- DVD-R ja DVD-RAM ovat 3/4 DVD-levyjen koosta. Huono puoli on, että voit kirjoittaa heille vain kerran. Niitä ei voi toistaa perinteisillä DVD-soittimilla. Kuten MiniDV-kasetteja, sinun on joko käytettävä kameraa soittimena tai kopioitava elokuva toiseen muotoon.
- Muistikortti on suosituin tapa tallentaa videota. Leikkeet tallennetaan suoraan puolijohdekorteille, kuten flash-muistiin, Memory Stick tai SD.
Lopuksi
Tänään jokainen voi ostaa halvan kameran, ja muokkausohjelmat yksinkertaistavat editointiprosessia siinä määrin, että jokainen hallitsee sen nopeasti.
Jopa huonolaatuisissa analogisissa malleissa on monia hyödyllisiä ominaisuuksia, jotka on helppo oppia ja joista voi tehdä laadukkaita elokuvia. Teknologia, joka oli ennen ammattitelevision yksinomaista toimialuetta, on nyt harrastajien saatavilla. Uusimmilla videokameroilla on varmasti paljon tarjottavaa ja niille, jotka haluavat tallentaa syntymäpäivän taikonsertti ja kunnianhimoisten videoprojektien käynnistäminen.
