Vo väčšine krajín sveta sú videokamery už dávno samozrejmosťou. Ľudia ich berú na školské hry, športové podujatia, rodinné stretnutia a dokonca aj na pôrody. Na turistami obľúbenom mieste ich vidno všade. Videokamery si získali pevné miesto v USA, Japonsku a mnohých ďalších krajinách, pretože predstavujú veľmi žiadanú technológiu.
Ale ako dokáže také malé zariadenie tak veľa? Tí, ktorí sa narodili pred osemdesiatymi rokmi, sú prekvapení, že kvalitné modely sú teraz ľahko dostupné a že sa tak ľahko používajú. Tento článok popisuje princíp činnosti a zariadenie videokamery.
Základná konštrukcia
Bežná analógová videokamera pozostáva z dvoch hlavných častí:
- Sekcia vrátane CCD, objektívu a zoomu, motorov na ovládanie zaostrovania a clony;
- zmenšený videorekordér.
Ako funguje videokameraspočíva v tom, že prijíma vizuálnu informáciu a mení ju na elektronický signál. Videorekordér je podobný bežnému rekordéru pripojenému k TV: prijíma signál a nahráva ho na kazetu.
Tretí komponent, hľadáčik, tiež prijíma obraz videa, takže používateľ môže vidieť, čo sa natáča. Ide o malý čiernobiely alebo farebný displej, ale mnohé moderné modely sú vybavené veľkými plnofarebnými LCD obrazovkami. Existuje mnoho formátov analógových videokamier s mnohými ďalšími funkciami, ale opísaný dizajn je hlavný. Líšia sa v tom, aké kazety používajú.
Zariadenie a princíp činnosti digitálnych videokamier sú podobné analógovým, ale majú ďalší prvok, ktorý prevádza informácie na dátové bajty. Namiesto toho, aby sa video signál zaznamenával ako súvislá sekvencia magnetických impulzov, ukladá sa ako nuly a jednotky. Digitálne videokamery sú obľúbené, pretože umožňujú jednoduché kopírovanie videí bez straty akýchkoľvek informácií. Analógový záznam "zmizne" s každou kópiou - pôvodný signál nie je reprodukovaný presne. Video informácie v digitálnej forme je možné stiahnuť do počítača, kde ich možno upravovať, kopírovať, posielať e-mailom atď.
Snímač obrazu
Podobne ako fotoaparát, aj videokamera „vidí“svet cez šošovku. Na zaostrenie svetla z javiska na film ošetrený fotosenzitívnymi chemikáliami je potrebná optika. Kamera teda zachytáva to, čo jepred ním. Zhromažďuje viac svetla zo svetlých častí scény a menej z tmavých. Na zaostrovanie slúži aj šošovka videokamery, ktorá však namiesto filmu využíva malý polovodičový obrazový snímač. Tento senzor detekuje svetlo pomocou radu miliónov malých fotodiód. Každý z nich meria počet fotónov, ktoré zasiahnu určitý bod a prevedie túto informáciu na elektróny (elektrické náboje): svetlejší obraz predstavuje vyšší náboj a tmavší obraz nižší. Rovnako ako umelec maľuje scénu zvýraznením tmavých oblastí svetlými oblasťami, snímač vytvára video detekciou intenzity svetla. Počas prehrávania tieto informácie riadia jas pixelov displeja.
Samozrejme, meranie svetelného toku poskytuje iba čiernobiely obraz. Ak chcete získať farbu, musíte určiť nielen celkovú úroveň osvetlenia, ale aj úrovne pre každú farbu. Celé spektrum je možné znovu vytvoriť kombináciou iba 3 z nich – červenej, zelenej a modrej. Preto je princíp fungovania videokamier založený na použití iba týchto farieb.
Niektoré modely rozdeľujú signál na 3 verzie toho istého obrazu pre úrovne červeného, zeleného a modrého svetla. Každý z nich je zachytený vlastným čipom. Potom sa sčítajú a základné farby sa zmiešajú, aby sa vytvoril plnofarebný obrázok.
Táto jednoduchá metóda vytvára bohaté video s vysokým rozlíšením.
Fotodiódové CCD sú drahé a spotrebúvajú veľa energie a spotreby3 senzory výrazne zvyšujú výrobné náklady. Väčšina videokamier je vybavená len jedným snímačom s permanentnými farebnými filtrami pre jednotlivé fotodiódy. Niektoré z nich merajú iba červené úrovne, niektoré iba zelené úrovne a ostatné merajú modré úrovne. Farby sú rozložené v mriežkovom vzore (napríklad Bayerov filter), takže procesor videokamery môže získať predstavu o úrovniach farieb vo všetkých častiach obrazovky. Táto metóda vyžaduje interpoláciu údajov prijatých každou fotodiódou analýzou informácií prijatých jej susedmi.
Tvarovanie signálu
Vzhľadom na to, že videokamery zachytávajú pohyblivé obrázky, ich snímače majú ďalšie časti, ktoré sa v snímačoch digitálnych fotoaparátov nenachádzajú. Na vytvorenie videosignálu musia každú sekundu nasnímať veľa záberov, ktoré sa potom kombinujú a vytvárajú dojem pohybu.
Na tento účel videokamera zachytí snímku a nahrá ju prekladanú. Za obrazovým snímačom je ďalšia vrstva snímača. Pre každé pole sa naň prenesú poplatky za video a následne sa prenesú. V analógovej videokamere sa tento signál posiela do videorekordéra, ktorý ho (spolu s informáciami o farbe) zaznamená na videopásku vo forme magnetických impulzov. Zatiaľ čo druhá vrstva prenáša dáta, prvá zachytáva ďalší obrázok.
Princíp činnosti videokamery digitálneho typu je v podstate rovnaký, až na to, že v poslednom kroku analógovo-digitálny prevodník konvertuje signál na dátové bajty. Kamera ich zaznamenáva na médiá, ktorými môže byť magnetická páska, tvrdédisk, DVD alebo flash pamäť. Prekladané digitálne modely ukladajú každý snímok ako dve polia rovnakým spôsobom ako analógové modely. Fotoaparáty s progresívnym snímaním zaznamenávajú video snímku po snímke.
Lens
Ako už bolo spomenuté, prvým krokom pri nahrávaní videa je zaostrenie svetla na snímač. Princíp činnosti objektívu fotoaparátu je nasledujúci. Aby kamera zachytila jasný obraz objektu pred sebou, je potrebné optiku zaostriť, teda posunúť tak, aby lúče vychádzajúce z objektu dopadali presne na snímač. Podobne ako fotoaparáty, aj videokamery vám umožňujú pohybom objektívu zaostriť svetlo.
Automatické zaostrovanie
Väčšina ľudí sa potrebuje pohybovať a snímať rôzne objekty na rôzne vzdialenosti a neustále preostrovanie je mimoriadne náročné. To je dôvod, prečo majú všetky videokamery zariadenie s automatickým zaostrovaním. Zvyčajne ide o infračervený lúč, ktorý sa odráža od predmetov v strede záberu a vracia sa späť k senzoru fotoaparátu.
Na určenie vzdialenosti k objektu procesor vypočíta, ako dlho trvá, kým sa lúč odrazí a vráti späť, vynásobí túto hodnotu rýchlosťou svetla a vydelí súčin dvomi (pretože vzdialenosť prekonal dvakrát - k objektu a späť). Videokamera má malý motor, ktorý pohybuje optikou, aby ju zaostril na vypočítanú vzdialenosť. Zvyčajne to funguje celkom dobre, ale niekedy musíte predefinovať vzdialenosť – napríklad, keď chcete zaostriť na niečo, čo nie je v strede záberu,pretože automatické zaostrovanie reaguje na to, čo je priamo pred objektívom.
Optický a digitálny zoom
Videokamery sú vybavené aj objektívom so zoomom. To vám umožní priblížiť si scénu zväčšením ohniskovej vzdialenosti (medzi optikou a filmom alebo snímačom). Objektív s optickým zoomom je jedna jednotka, ktorá vám umožňuje prechádzať z jedného zväčšenia na druhé. Rozsah zoomu udáva maximálne a minimálne zväčšenie. Na uľahčenie používania zoomu je väčšina videokamier vybavená motorom, ktorý pohybuje optikou v reakcii na stlačenie tlačidla na rukoväti. Jednou z výhod tohto je, že môžete jednoducho ovládať zväčšenie bez použitia sekundovej ruky. Motorček navyše pohybuje objektívom konštantnou rýchlosťou a zoom je plynulejší. Motor však vybíja batériu.
Niektoré videokamery majú tzv. digitálny zoom. Používatelia ho neodporúčajú používať, pretože vôbec nie je spojený s objektívom, ale jednoducho zväčšuje časť obrázka zachytenú snímačom. To obetuje rozlíšenie, pretože sa používa iba časť oblasti snímača. V dôsledku toho je video menej jasné.
Expozícia
Jednou zo skvelých funkcií fotoaparátu je automatické prispôsobenie rôznym úrovniam osvetlenia. Snímač je veľmi citlivý na preexponovanie alebo podexponovanie, pretože rozsah signálov z každej fotodiódy je obmedzený. Videokamera sleduje ich úroveň a nastavuje clonu pre zníženie respzvýšenie toku svetla cez šošovky. Procesor neustále zachováva dobrý kontrast, takže obrázky nevyzerajú príliš tmavé alebo vyblednuté.
Princíp fungovania monitorovacích kamier
Takéto kamery budú užitočné pre tých, ktorí chcú vedieť, čo sa deje počas ich neprítomnosti. Ich potreba môže vzniknúť z rôznych dôvodov. Rodičia môžu chcieť napríklad sledovať spiace bábätko a znížiť riziko nebezpečného pádu z postieľky. A kamery okolo domu vám umožnia vidieť ľudí prichádzajúcich k predným dverám a možno vám dokonca pomôžu nájsť zlodeja.
Výstup kamery sa prenesie, spracuje, skonvertuje späť na obrázok a v prípade potreby sa zaznamená. Video je možné prenášať cez koaxiálny kábel alebo krútenú dvojlinku, ako aj cez bezdrôtovú sieť. Spracovanie signálu sa vykonáva vo videorekordéri, serveri alebo PC s kartou na zachytávanie videa. Obrázok sa zobrazí na monitore.
Princíp fungovania vonkajších monitorovacích kamier spočíva v tom, že sú inštalované na bránach, budovách a iných konštrukciách s cieľom monitorovať, čo sa deje v reálnom čase. Spravidla ide o veľké, nápadné zariadenia, ktorých pohľad zvonku dáva najavo, že sú pod dohľadom.
Princíp fungovania bezdrôtových videokamier je založený na vysielaní obrazu cez bezdrôtovú sieť. Iné zariadenia, ako sú Wi-Fi routery a mobilné telefóny, sú však schopné prerušiť ich signál. Okrem toho môže byť bezdrôtový prenos zachytený, čov rozpore s bezpečnostnými cieľmi. Používateľom preto odporúčame, aby sa uistili, že signál je bezpečne zašifrovaný.
Princíp fungovania skrytých kamier je založený na použití bodových šošoviek s niekoľkomilimetrovým výstupným otvorom a širokým pozorovacím uhlom. To vám umožní nainštalovať ich do domácich spotrebičov a interiérových predmetov.
Tipy na výber analógových formátov
Analógové kamery zaznamenávajú video a zvuk ako analógovú páskovú stopu. Odborníci ich neodporúčajú používať, pretože pri kopírovaní nevyhnutne klesá kvalita obrazu a zvuku. Okrem toho analógovým formátom chýba množstvo funkcií digitálnej videokamery. Hlavným rozdielom medzi nimi je typ kazety a rozlíšenie. Hlavné formáty analógových videokamier sú:
- Štandard VHS. Tento typ fotoaparátu používa rovnakú magnetickú pásku ako bežné videorekordéry. To uľahčuje prezeranie záberov. Tieto kazety sú lacné a poskytujú dlhé nahrávacie časy. Hlavnou nevýhodou formátu VHS je potreba rozmernej konštrukcie videokamery. Rozlíšenie je 230 – 250 vodorovných čiar, čo je spodná hranica pre tento typ zariadenia.
- VHS-C kamery používajú štandardnú pásku VHS, ale v kompaktnejšej kazete. Záznam je možné prehrať na bežnom videorekordéri, ale vyžaduje si adaptér plnej veľkosti. V princípe je ovládanie VHS-C kamkordéra podobné ako VHS. Umožňuje to menšia veľkosť kazetyvytvorte kompaktnejšie štruktúry, ale čas nahrávania sa skráti na 30 – 45 minút.
- Super VHS kamery majú približne rovnakú veľkosť ako VHS, pretože používajú kazety rovnakého formátu. Rozdiel je v tom, že rozlíšenie zápisu je 380-400 riadkov. Tieto kazety nie je možné prehrávať na videorekordéri, ale samotný fotoaparát je možné pripojiť priamo k televízoru.
- Super VHS-C zodpovedá štandardu VHS, ale je kompaktnejšia verzia s menšou kazetou.
- 8mm videokamery obsahujú aj malé kazety. To umožňuje vyrábať menšie modely, ktoré poskytujú rozlíšenie zodpovedajúce štandardu VHS s mierne lepšou kvalitou zvuku. Trvanie záznamu – približne 2 hodiny.
- Štandard Hi-8 je podobný ako 8 mm, ale poskytuje oveľa vyššie rozlíšenie, približne 400 riadkov.
Tipy na výber digitálnych formátov
Princíp činnosti digitálnych videokamier sa líši od analógových v tom, že informácie v nich sú zaznamenané v digitálnej forme, takže obraz je reprodukovaný bez straty kvality. Takéto video sa dá stiahnuť do počítača, kde sa dá upraviť alebo zverejniť na internete. Má oveľa lepšie rozlíšenie. Nasledujúce formáty sú široko používané:
- MiniDV obsahuje kompaktné kazety, ktoré pojmú 60-90 minút záberu pri 500 riadkoch. Tento typ fotoaparátu je extrémne ľahký a kompaktný. Je možné snímať statické obrázky.
- Formát Sony MicroMVfunguje rovnako, ale používa menšie kazety.
- Digital8 používa štandardnú pásku Hi-8 mm na 60 minút záznamu. Modely tohto typu sú zvyčajne o niečo väčšie ako DV.
- DVD kamery ukladajú video priamo na malé optické disky. Hlavnou výhodou tohto formátu je, že každá relácia je zaznamenaná ako samostatná stopa. Namiesto pretáčania dozadu a dopredu môžete prejsť priamo na požadovanú časť videa. Okrem toho sú DVD videokamery dosť blízko k modelom MiniDV, ale dokážu uložiť viac videa od 30 minút do 2 hodín.
- DVD-R a DVD-RAM majú 3/4 veľkosti diskov DVD. Nevýhodou je, že s nimi môžete napísať iba raz. Nedajú sa prehrať na bežných DVD prehrávačoch. Podobne ako pri kazetách MiniDV musíte fotoaparát použiť ako prehrávač alebo skopírovať film do iného formátu.
- Pamäťová karta je najobľúbenejší spôsob nahrávania videa. Klipy sa ukladajú priamo na polovodičové karty, ako sú flash pamäť, Memory Stick alebo SD.
Na záver
Dnes si každý môže kúpiť lacný fotoaparát a editačné programy zjednodušujú proces úprav do takej miery, že si ho každý rýchlo osvojí.
Dokonca aj analógové modely nízkej kvality majú mnoho užitočných funkcií, ktoré sa dajú ľahko naučiť a vytvárať kvalitné filmy. Technológia, ktorá bola kedysi výhradnou doménou profesionálnej televízie, je teraz dostupná aj pre fanúšikov. Najnovšie videokamery majú určite čo ponúknuť a pre tých, ktorí chcú zachytiť narodeniny respkoncert a začatie ambicióznych videoprojektov.
