2.5.3. Видеокамеры

Устройство видеокамер

Видеокамера представляет собой сложное электронно-оптиче­ское портативное устройство, состоящее из конструктивно объе­диненных в одном корпусе телевизионной передающей камеры и кассетного видеоплейера, предназначенное для натурной съемки. Иногда в быту видеокамера называется камкордером (camera — камера, recorder — записыватель). В отличие от киносъе­мочного аппарата видеокамера обеспечивает возможность просмот­ра отснятого сюжета сразу же после съемки (например, на экране телевизора или компьютера).

Для преобразования оптического изображения в электрический сигнал (видеосигнал) в видеокамерах используют миниатюрные твердотельные преобразователи (матрицы на приборах с зарядо­вой связью) свет—сигнал.

Приборы с зарядовой связью представляют собой фоточувстви­тельные интегральные полупроводниковые приборы, служащие для преобразования оптического изображения в последователь­ные электрические сигналы.

Основой приборов с зарядовой связью является конденсатор со структурой металл — оксид — полупроводник (МОП-конден­сатор). Этот элемент способен хранить информационные пакеты зарядов, сформированные под воздействием света. Цепочка из МОП-конденсаторов, связанных особым образом друг с другом, способностью передавать зарядовые пакеты под воздействием управляющих напряжений от одного элемента структуры к другому до выхода на усиление.

Видеокамеры комплектуются объективами с переменным фокусным расстоянием. Их называют вариообъективами или зуммобъективами. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью вариообъектива. Чем она больше, тем шире диапазон изменения масштаба и угла зрения.

Достигнутые в настоящее время в видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя свет-сигнал ПЗС позволяет производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки – порядка несколько люкс. Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 700 твл и более, соотношение сигнал/шум по изображению 60..62 дБ.

Для определения границ изображения и визуального контроля его основных параметров (контраста, четкости, яркости), а в некоторых моделях и для оперативной визуальной оценки качества видеозаписи видеокамеры снабжены электронным или жидкокристаллическим видоискателем. По существу он представляет собой миниатюрный телевизор упрощенной конструкции черно-белого или цветного изображения, без звукового канала, позво­ляющий оперативно просматривать отснятый сюжет.

В видеокамерах повсеместно распространены системы автома­тической фокусировки, автоматического управления диафрагмой, цветовым балансом, уровнем видеосигналов и др.

Многие камеры оснащены также системой «электронный зат­вор» с возможностью изменения «выдержки». Выбор коротких выдержек позволяет уменьшить «смазывание» изображения при видеосъемках быстро-движущихся объектов.

Общий вид, основные узлы 1 — объектив; 2 — индикатор видеозаписи; 3- сенсор баланса белого цвета; 4 — сенсор дистанционного управления; 5- микрофон; 6 – кнопка сенсорного движения; 7 — кнопка фокусировки; 8 ~ кнопка стабилизатора изображения/цифровой транфокации; 10 – кнопка плавного введения/выведения изображения; 11 — кнопка цифровых эффектов; 12-кнопка белого; 13- кассетный отсек; 14- кнопка запирания кассетного отсека; 15 — электронный видоискатель; 16 ~ кнопка даты/трекинга; 17-кнопка выбора скорости записи; 18-кнопка памяти; 19-кнопка перемотки/воспроизведения назад; 20 — кнопка воспроизведения/выбора индикации; 21 – кнопка паузы/языка; 22-индикатор режима воспроизведения; 23 – кнопка переключения режима записи/воспроизведения; 24 — индикатор режима записи; 25-кнопка даты/установки времени; 26-кнопка выбора длины ленты/оставшегося времени на ленте; 27— кнопка сброса счетчика ленты; 28-кнопка перемотки/воспроизведения вперед; 29-кнопка остановки титров; 30— регулировочное кольцо окуляра; 31— рычажок выброса кассеты; 32— даты/времени/титров; 33-кнопка задней подсветки; 34-рычажок трансфокации; 35 — кольцо фокусировки; 36 — микрофонное гнездо; 37 — кнопка старт/стоп; 38-выходное видеогнездо; 39-радиочастотное выходное гнездо постоянного тока; 40-выходное аудиогнездо; 41-гнездо для микрофона

Функциональные возможности видеокамер

Функциональные возможности современных видеокамер мно­гообразны. Их можно условно подразделить на основные, специальные, сервисные и монтажные функции.

К основным функциям видеокамер относят: запись, воспроиз­ведение, трансфокацию, контроль за снимаемым изображением, индикацию режимов работы видеокамеры.

К специальным функциям относят режимы программного управления экспозицией: «полный автомат», «спорт», «портрет», «сумерки», «пейзаж», а также такие режимы, как «сепия», «мон­таж», «негатив», «переходы через затемнение», «переходы через мозаику», «запись с интервалами» и др.

Режим «сепия» (sepia) позволяет осуществить запись в золоти­сто-коричневом тоне; «монотон» (B&W) — в черно-белом виде, «негатив» (negativ) — в обратном друг другу расположении цве­тов, «переходы через затемнение» (fader) — получить плавное по­явление изображения или его исчезновение через черное затем­нение, «запись с интервалами» (time lapse) — осуществлять пос­ледовательную запись кадров через предварительно установлен­ные промежутки времени.

К сервисным функциям относят автоматическое включение ос­ветителя, автоматический перевод видеокамеры из режима запи­си в режим паузы при расположении камеры объективом к земле, автоматическую очистку видеоголовок, стабилизацию изображе­ния, наложение на изображение титров, введение в кадр даты и времени съемки.

К монтажным функциям относят такие функции, как «мон­таж вставки», «дубляж по звуку», «индексный поиск».

Функциональные возможности видеокамер в настоящее время расширяются благодаря успехам микроэлектроники. Улучшились сервисные возможности видеокамеры вплоть до встроенных сис­тем диагностики неисправностей, работающих в режиме внутри /процессорного управления.

Ниже дана характеристика наиболее популярной в России циф­ровой видеокамеры Sony DCR-VX 1000E и одной из новейших цифровых камер формата mini-DV, интегрирующей свойства ви­деокамеры и фотоаппарата.

Цифровая видеокамера Sony DCS- VX1000E показана на рисунке.

Создание этой камеры означает значительный прорыв в интег­рации свойств видеокамеры и фотоаппарата. С помощью новых технологий получаются фотоснимки, как на фотоаппарате с мат­рицей 1,92 млн. пикселей.

В настоящее время производством видеокамер разных форма­тов записи заняты многие фирмы (Bauer, Grundig, Hitachi, JVC, Mitsubishi, Sony, Philips, Siemens, Telefunken и др.).

Классификация видеокамер

Бытовые камеры можно классифицировать по следующим при­знакам:

• формату видеозаписи;

• типу и цветности видоискателя;

• числу ПЗС-матриц и режиму их сканирования;

• способу зуммирования объектива;

• кратности зум-объектива;

• наличию и типу стабилизатора изображения;

• характеру записываемого и воспроизводимого звука;

• способу фокусировки объектива;

• способу установки баланса белого цвета и т.д.

По формату видеозаписи видеокамеры подразделяются на ана­логовые и цифровые. К аналоговым относят формат VHS и его модификации, super VHS, video 8, Hi 8.

К цифровым относят видеокамеры digital-8, mini-DV, micro-MV. Цифровые видеокамеры отличаются более высоким качеством изображения и звука, миниатюрностью и интегрированностью с компьютером и более широкими функциональными возможностями и эргономичностью по сравнению с аналоговыми.

По типу видоискателя видеокамеры подразделяются на камеры с электронным и жидкокристаллическим видоискателем, по цвет­ности видоискателя — с черно-белым и цветным видоискателем.

Цветной жидкокристаллический экран, который можно уста­новить под любым углом к корпусу, существенно расширяет опе­раторские возможности камеры.

По числу ПЗС-матриц и режиму их сканирования видеокаме­ры подразделяются на одно-, двух- и трехматричные с чересстрочным и прогрессивным сканированием: Наиболее высоким каче­ством изображения отличаются видеокамеры с тремя ПЗС- матрицами и прогрессивным сканированием.

По способу зуммирирования объектива видеокамеры могут быть с оптическим зуммированием (optical zoom) и оптико-цифровым (оптико-электронным) зуммированием.

Оптическое зуммирование (увеличение изображения) осуществляется механическим перемещением вдоль оптической оси определенных линз объектива. Диапазон оптического зуммирования в большинстве бытовых видеокамер ограничен 8- или 14-кратным увеличением.

Для расширения диапазона зуммирования (кратности зум-объектива) в сторону увеличения до 20 и более раз во многих моделях используют увеличение изображения электронными методами (digital zoom). Электронное (цифровое) увеличение реализуется различными методами цифровой интерполяции: увеличением раз­мера каждого пиксела (pixel) — элемента ПЗС- матрицы, из кото­рых сформировано изображение. При этом качество изображения ухудшается пропорционально степени электронного увеличения.

По типу стабилизатора изображения видеокамеры также мож­но подразделить на видеокамеры с оптическим и цифровым ста­билизаторами, которые предназначены для обеспечения стабиль­ности изображения при непроизвольных колебаниях видеокамеры. Оптическая стабилизация изображения обеспечивается устрой­ством, состоящим из гироскопических сенсоров, улавливающих направление и скорость колебания видеокамеры и системы под­вижных линз и призм, стабилизирующих ход лучей в объективе. Электронная (цифровая) стабилизация изображения осуществ­ляется путем резервирования элементов ПЗС- матрицы для воз­можного смещения изображения, в связи с чем уменьшается раз­решающая способность и светочувствительность ПЗС- матрицы и в целом ухудшается качество изображения.

По характеру записываемого и воспроизводимого звука видео­камеры бывают моно- и стереофоническими.

По способу фокусировки объектива и установки баланса бело­го цвета видеокамеры подразделяются на автоматические и ви­деокамеры с ручной регулировкой фокуса и баланса белого цвета. Основными показателями качества видеокамер являются разрешающая способность и чувствительность, которые во многом определяются физическими размерами ПЗС- матрицы и числом составляющих ее элементов (пикселей). Физические размеры ПЗС- матрицы принято обозначать в дюймах. Чем больше размер ПЗС- матрицы и число ее элементов, принимающих участие в формировании изображения, тем больше разрешающая способность и чувствительность видео­камеры, выше качество получаемого изображения.