Nella maggior parte dei paesi del mondo, le videocamere sono diventate da tempo un luogo comune. Le persone li portano a recite scolastiche, eventi sportivi, riunioni di famiglia e persino nascite. In un luogo popolare tra i turisti, possono essere visti ovunque. Le videocamere hanno preso piede negli Stati Uniti, in Giappone e in molti altri paesi poiché rappresentano una tecnologia molto ricercata.
Ma come può un dispositivo così piccolo fare così tanto? I nati prima degli anni '80 sono sorpresi dal fatto che i modelli di qualità siano ora prontamente disponibili e che siano così facili da usare. Questo articolo descrive il principio di funzionamento e il dispositivo della videocamera.
Costruzione di base
Una videocamera analogica convenzionale è composta da due parti principali:
- Sezione che include CCD, obiettivo e motori di controllo zoom, messa a fuoco e diaframma;
- un videoregistratore ridimensionato.
Come funziona la videocameraè che riceve informazioni visive e le trasforma in un segnale elettronico. Un videoregistratore è simile a un normale registratore collegato alla TV: riceve un segnale e lo registra su una cassetta.
Il terzo componente, il mirino, riceve anche l'immagine video, in modo che l'utente possa vedere cosa viene filmato. Questo è un piccolo display in bianco e nero oa colori, ma molti modelli moderni sono dotati di grandi schermi LCD a colori. Esistono molti formati di videocamere analogiche con molte funzionalità aggiuntive, ma il design descritto è quello principale. Differiscono nelle cassette che usano.
Il dispositivo e il principio di funzionamento delle videocamere digitali sono simili a quelle analogiche, ma hanno un elemento aggiuntivo che converte le informazioni in byte di dati. Invece di registrare il segnale video come una sequenza continua di impulsi magnetici, viene memorizzato come zeri e uno. Le videocamere digitali sono popolari perché semplificano la copia di video senza perdere alcuna informazione. La registrazione analogica "scompare" ad ogni copia - il segnale originale non viene riprodotto accuratamente. Le informazioni video in formato digitale possono essere scaricate su un computer, dove possono essere modificate, copiate, inviate tramite e-mail, ecc.
Sensore immagine
Come una fotocamera, una videocamera "vede" il mondo attraverso un obiettivo. L'ottica è necessaria per concentrare la luce dal palco sulla pellicola trattata con sostanze chimiche fotosensibili. Pertanto, la fotocamera cattura ciò che èdi fronte a lui. Raccoglie più luce dalle parti luminose della scena e meno da quelle scure. L'obiettivo di una videocamera serve anche per la messa a fuoco, ma al posto della pellicola utilizza un piccolo sensore di immagine a semiconduttore. Questo sensore rileva la luce utilizzando una serie di milioni di minuscoli fotodiodi. Ciascuno di essi misura il numero di fotoni che colpiscono un certo punto e traduce queste informazioni in elettroni (cariche elettriche): un'immagine più luminosa è rappresentata da una carica più alta, e un'immagine più scura da una più bassa. Proprio come un artista dipinge una scena evidenziando aree scure con aree chiare, un sensore crea video rilevando l'intensità della luce. Durante la riproduzione, queste informazioni controllano la luminosità dei pixel del display.
Ovviamente, misurando il flusso luminoso si ottiene solo un'immagine in bianco e nero. Per ottenere il colore, è necessario determinare non solo il livello generale di illuminazione, ma anche i livelli per ciascun colore. Lo spettro completo può essere ricreato combinandone solo 3: rosso, verde e blu. Pertanto, il principio di funzionamento delle videocamere si basa sull'uso solo di questi colori.
Alcuni modelli dividono il segnale in 3 versioni della stessa immagine per i livelli di luce rossa, verde e blu. Ognuno di loro viene catturato dal proprio chip. Vengono quindi sommati e i colori primari vengono mescolati per creare un'immagine a colori.
Questo semplice metodo produce video ricchi e ad alta risoluzione.
I CCD a fotodiodo sono costosi e consumano molta energia e si usano3 sensori aumentano notevolmente i costi di produzione. La maggior parte delle videocamere è dotata di un solo sensore con filtri colorati permanenti per i singoli fotodiodi. Alcuni di loro misurano solo i livelli di rosso, altri solo i livelli di verde e il resto misurano i livelli di blu. I colori sono distribuiti secondo uno schema a griglia (come un filtro Bayer) in modo che il processore della videocamera possa avere un'idea dei livelli di colore in tutte le parti dello schermo. Questo metodo richiede l'interpolazione dei dati ricevuti da ciascun fotodiodo analizzando le informazioni ricevute dai suoi vicini.
Formazione del segnale
Poiché le videocamere catturano immagini in movimento, i loro sensori hanno componenti aggiuntivi che non si trovano nei sensori delle fotocamere digitali. Per creare un segnale video, devono effettuare molti scatti al secondo, che vengono poi combinati, dando l'impressione di movimento.
A tale scopo, la videocamera acquisisce un fotogramma e lo registra interlacciato. Dietro il sensore di immagine c'è un altro livello di sensore. Per ogni campo, gli addebiti video vengono trasferiti su di esso e quindi trasmessi in sequenza. In una videocamera analogica, questo segnale viene inviato a un videoregistratore, che lo registra (insieme alle informazioni sul colore) su videocassetta sotto forma di impulsi magnetici. Mentre il secondo livello trasmette i dati, il primo acquisisce l'immagine successiva.
Il principio di funzionamento di una videocamera di tipo digitale è sostanzialmente lo stesso, tranne per il fatto che nell'ultimo passaggio il convertitore analogico-digitale converte il segnale in byte di dati. La fotocamera li registra su un supporto, che può essere un nastro magnetico, rigidodisco, DVD o memoria flash. I modelli digitali interlacciati memorizzano ogni fotogramma come due campi allo stesso modo dei modelli analogici. Le telecamere a scansione progressiva registrano il video fotogramma per fotogramma.
Obiettivo
Come accennato in precedenza, il primo passo per registrare un'immagine video è focalizzare la luce sul sensore. Il principio di funzionamento dell'obiettivo della fotocamera è il seguente. Affinché la fotocamera acquisisca un'immagine nitida dell'oggetto di fronte, è necessario mettere a fuoco l'ottica, ovvero spostarla in modo che i raggi emanati dal soggetto cadano esattamente sul sensore. Come le fotocamere, le videocamere ti consentono di spostare l'obiettivo per mettere a fuoco la luce.
Autofocus
La maggior parte delle persone ha bisogno di muoversi e riprendere soggetti diversi a distanze diverse, e rimettere a fuoco costantemente è estremamente difficile. Ecco perché tutte le videocamere hanno un dispositivo di messa a fuoco automatica. Di solito si tratta di un raggio infrarosso che rimbalza sugli oggetti al centro dell'inquadratura e ritorna al sensore della fotocamera.
Per determinare la distanza dall'oggetto, il processore calcola quanto tempo impiega il raggio per riflettere e ritornare, moltiplicare questo valore per la velocità della luce e dividere il prodotto per due (perché ha percorso la distanza due volte - all'oggetto e viceversa). La videocamera ha un piccolo motore che sposta l'ottica per metterla a fuoco a una distanza calcolata. Questo di solito funziona abbastanza bene, ma a volte devi ridefinire la distanza, ad esempio, quando vuoi mettere a fuoco qualcosa che non si trova al centro dell'inquadratura,perché l'autofocus risponde a ciò che si trova direttamente davanti all'obiettivo.
Zoom ottico e digitale
Le videocamere sono inoltre dotate di un obiettivo zoom. Ciò consente di ingrandire la scena aumentando la lunghezza focale (tra l'ottica e la pellicola o il sensore). L'obiettivo dello zoom ottico è una singola unità che consente di passare da un ingrandimento all' altro. La gamma di zoom indica l'ingrandimento massimo e minimo. Per semplificare l'utilizzo dello zoom, la maggior parte delle videocamere è dotata di un motore che sposta l'ottica in risposta alla pressione di un pulsante sull'impugnatura. Uno dei vantaggi di questo è che puoi controllare facilmente l'ingrandimento senza usare una seconda mano. Inoltre, il motore sposta l'obiettivo a una velocità costante e lo zoom è più fluido. Tuttavia, il motore scarica la batteria.
Alcune videocamere hanno un cosiddetto. zoom digitale. Gli utenti ne sconsigliano l'utilizzo, poiché non è affatto associato all'obiettivo, ma semplicemente ingrandisce la parte dell'immagine catturata dal sensore. Ciò sacrifica la risoluzione poiché viene utilizzata solo una parte dell'area del sensore. Di conseguenza, il video è meno chiaro.
Esposizione
Una delle grandi caratteristiche della fotocamera è la regolazione automatica a diversi livelli di luce. Il sensore è molto sensibile alla sovra o sottoesposizione perché la gamma di segnali di ciascun fotodiodo è limitata. La videocamera ne monitora il livello e regola l'apertura per ridurre oaumentando il flusso di luce attraverso le lenti. Il processore mantiene sempre un buon contrasto in modo che le immagini non appaiano troppo scure o sbiadite.
Il principio di funzionamento delle telecamere di sorveglianza
Tali telecamere saranno utili per coloro che vogliono sapere cosa sta succedendo durante la loro assenza. La loro necessità può sorgere per vari motivi. Ad esempio, i genitori potrebbero voler guardare un bambino che dorme e ridurre il rischio di una pericolosa caduta dalla culla. E le telecamere intorno alla casa ti permetteranno di vedere le persone che si avvicinano alla porta principale e forse ti aiuteranno anche a trovare il ladro.
L'uscita della telecamera viene trasmessa, elaborata, riconvertita in immagine e, se necessario, registrata. Il video può essere trasmesso su un cavo coassiale o un doppino intrecciato, nonché su una rete wireless. L'elaborazione del segnale viene eseguita in un videoregistratore, server o PC con una scheda di acquisizione video. L'immagine viene visualizzata sul monitor.
Il principio di funzionamento delle telecamere di sorveglianza per esterni è che sono installate su cancelli, edifici e altre strutture per monitorare ciò che sta accadendo in tempo reale. Di norma, si tratta di dispositivi grandi e appariscenti, la cui sola vista rende chiaro agli estranei che sono sotto sorveglianza.
Il principio di funzionamento delle videocamere wireless si basa sulla trasmissione di immagini su una rete wireless. Tuttavia, altri dispositivi come router Wi-Fi e telefoni cellulari sono in grado di interrompere il loro segnale. Inoltre, la trasmissione wireless può essere intercettata, checontraria agli obiettivi di sicurezza. Pertanto, si consiglia agli utenti di assicurarsi che il segnale sia crittografato in modo sicuro.
Il principio di funzionamento delle telecamere nascoste si basa sull'uso di obiettivi di tipo puntiforme con un foro di uscita di diversi millimetri e un ampio angolo di visione. Ciò ti consente di installarli negli elettrodomestici e negli oggetti interni.
Suggerimenti per la scelta dei formati analogici
Le telecamere analogiche registrano video e audio come una traccia di nastro analogico. Gli esperti sconsigliano di usarli, perché durante la copia la qualità dell'immagine e del suono diminuisce inevitabilmente. Inoltre, i formati analogici mancano di numerose funzionalità della videocamera digitale. La principale differenza tra i due è il tipo di cassetta e la risoluzione. I principali formati delle videocamere analogiche sono:
- Standard VHS. Questo tipo di telecamera utilizza lo stesso nastro magnetico dei videoregistratori convenzionali. Ciò semplifica la visualizzazione del filmato. Queste cassette sono economiche e garantiscono lunghi tempi di registrazione. Lo svantaggio principale del formato VHS è la necessità di un design ingombrante della videocamera. La risoluzione è di 230-250 linee orizzontali, che è il limite inferiore per questo tipo di dispositivo.
- Le videocamere VHS-C utilizzano un nastro VHS standard ma in una cassetta più compatta. La registrazione può essere riprodotta su un normale videoregistratore, ma richiede un adattatore full size. In linea di principio, il funzionamento di una videocamera VHS-C è simile al VHS. La dimensione della cassetta più piccola lo consentecreare strutture più compatte, ma il tempo di registrazione si riduce a 30-45 minuti.
- Le videocamere Super VHS hanno all'incirca le stesse dimensioni di quelle VHS perché utilizzano cartucce dello stesso formato. La differenza è che la risoluzione di scrittura è di 380-400 righe. Questi nastri non possono essere riprodotti su un videoregistratore, ma la videocamera stessa può essere collegata direttamente a un televisore.
- Super VHS-C è conforme allo standard VHS ma è una versione più compatta che utilizza una cartuccia più piccola.
- Le videocamere 8mm dispongono anche di cassette piccole. Ciò consente di produrre modelli più piccoli che offrono risoluzioni che corrispondono allo standard VHS con una qualità del suono leggermente migliore. Durata della registrazione - circa 2 ore.
- Lo standard Hi-8 è simile a 8 mm ma fornisce una risoluzione molto più elevata, circa 400 linee.
Suggerimenti per la scelta dei formati digitali
Il principio di funzionamento delle videocamere digitali differisce da quelle analogiche in quanto le informazioni in esse contenute vengono registrate in forma digitale, in modo che l'immagine venga riprodotta senza perdita di qualità. Tale video può essere scaricato su un computer, dove può essere modificato o pubblicato su Internet. Ha una risoluzione molto migliore. I seguenti formati sono ampiamente utilizzati:
- MiniDV è dotato di cassette compatte che contengono 60-90 minuti di filmati a 500 righe. Questo tipo di fotocamera è estremamente leggera e compatta. È possibile acquisire fermi immagine.
- Formato Sony MicroMVfunziona allo stesso modo ma utilizza cassette più piccole.
- Digital8 utilizza un nastro Hi-8mm standard per 60 minuti di registrazione. I modelli di questo tipo sono generalmente leggermente più grandi di DV.
- Le videocamere DVD salvano i video direttamente su piccoli dischi ottici. Il vantaggio principale di questo formato è che ogni sessione viene registrata come una traccia separata. Invece di riavvolgere e avanzare velocemente, puoi s altare direttamente alla parte desiderata del video. A parte questo, le videocamere DVD sono abbastanza simili ai modelli MiniDV, ma possono memorizzare più video da 30 minuti a 2 ore.
- DVD-R e DVD-RAM sono 3/4 delle dimensioni dei dischi DVD. Lo svantaggio è che puoi scrivergli solo una volta. Non possono essere riprodotti su lettori DVD convenzionali. Come le cassette MiniDV, è necessario utilizzare la fotocamera come lettore o copiare il filmato in un altro formato.
- La scheda di memoria è il modo più diffuso per registrare video. I clip vengono salvati direttamente su schede a stato solido come memoria flash, Memory Stick o SD.
In conclusione
Oggi tutti possono acquistare una fotocamera economica e i programmi di editing semplificano il processo di editing a tal punto che tutti possono padroneggiarlo rapidamente.
Anche i modelli analogici di bassa qualità hanno molte funzioni utili che sono facili da imparare e che fanno film di qualità. La tecnologia che un tempo era il dominio esclusivo della televisione professionale è ora disponibile per gli hobbisti. Le ultime videocamere hanno sicuramente molto da offrire e per chi vuole immortalare un compleanno oconcerto e l'avvio di ambiziosi progetti video.
