Видеокамера

Видеока́мера — первоначальное значение — комбинация телевизионной передающей камеры и устройства для видеозаписи[1][2][3]. Впоследствии слово «видеокамера» практически вытеснило слова «телевизионная камера» и «телекамера» (ТВ-камера), заменив их. Впервые слово «видеокамера» стало использоваться применительно к миниатюрным ручным телекамерам, предназначенным для записи домашнего видео на бытовой видеомагнитофон. После появления комбинации передающей ТВ-камеры и видеомагнитофона — камкордеров (англ. camcorder производное от camera/recorder), предназначенных для тележурналистики (англ. ENG — electronic news gathering), слово «видеокамера» вошло и в профессиональный обиход[4].

Видеокамера Sony EVW-300
Видеокамера Canon HG10

ИсторияПравить

Первые телевизионные камеры использовали механическое устройство для сканирования изображения — диск Нипкова, и применялись в экспериментальных телевизионных передачах с 1910 по 1930 годы. После 1930-х годов систему Нипкова вытеснили полностью электронные конструкции на основе передающих телевизионных трубок, например, иконоскопа Владимира Зворыкина или диссектора Фило Фарнсуорта. Они широко использовались до 1980-х годов, пока их не начали вытеснять камеры с твёрдотельными датчиками изображения, на основе приборов с зарядовой связью или КМОП-матриц. Твёрдотельные датчики изображения позволили избавиться от известных проблем передающих трубок, например, выгорания светочувствительной мишени, а также позволили реализовать технологию цифрового видео.

Основой твёрдотельных датчиков изображения является технология металл-оксид-полупроводник (МОП)[5], которая берет своё начало от изобретения МОП-транзисторов в лабораториях Белла в 1959 году[6]. Её создание привело к разработке полупроводниковых датчиков изображения, включая ПЗС-матрицы, а затем КМОП-матрицы с активными пикселями[5]. Первым полупроводниковым датчиком изображения было устройство с зарядовой связью, изобретённое в лабораториях Белла в 1969 году[7] на базе конденсаторных МОП структур[5]. В 1985 году в компании Olympus был изобретён N-МОП датчик с активными пикселями[8][9][10], что привело к разработке в 1993 году в Лаборатории реактивного движения КМОП датчика с активными пикселями[11][9].

Созданию цифровых видеокамер также способствовали достижения в области сжатия видео, поскольку высокие требования, предъявляемые к объёмам памяти и пропускной способности каналов, делали работу с несжатым видео не реалистичной[12]. Наиболее важным алгоритмом сжатия в этом отношении является дискретное косинусное преобразование (ДКП)[12][13], метод сжатия с потерями, который впервые был предложен в 1972 году[14]. Появление реальных цифровых видеокамер стало возможно благодаря ДКП-стандартам сжатия видео, включая стандарты кодирования видео H.26x и MPEG, введённые с 1988 года[13].

Переход на цифровое телевидение дал толчок развитию цифровых видеокамер. К началу XXI века большинство видеокамер были цифровыми. С появлением цифрового захвата видео различие между профессиональными видеокамерами и кинокамерами исчезло, так как скачковый механизм остался тем же. В настоящее время камеры среднего диапазона, используемые исключительно для телевидения и других работ (кроме фильмов), называются профессиональными видеокамерами.

Телевизионная камераПравить

Основная статья: Телевизионная камера

Передаю́щая телевизио́нная ка́мера — устройство, предназначенное для преобразования оптического изображения, получаемого при помощи объектива на мишени вакуумной передающей трубки или на светочувствительной матрице в телевизионный видеосигнал или цифровой поток видеоданных.

Видеосигнал может передаваться по радио, кабельным сетям или по сети интернет, а также записываться на аналоговом или цифровом носителе для последующего воспроизведения. В течение многих лет основным форматом хранения видеозаписи была видеокассета, но постепенно вытеснялась оптическим диском, жёстким диском, а затем флеш-памятью.

Простейшие цифровые телекамеры используются в современных системах видеонаблюдения и для видеоконференций по сети Интернет. В последнем случае эти устройства называются Web-камерами и применяются также для непрерывной передачи видео из труднодоступных мест.

УстройствоПравить

Современные видеокамеры являются компактными устройствами, сочетающими в себе объектив, устройство, формирующее видеосигнал или цифровой видеопоток, устройство для получения звукового сигнала (микрофон и усилитель) и устройство для сохранения видео- и звуковых данных, преимущественно на неподвижном носителе. Также видеокамера оснащается электронным видоискателем, представляющим собой компактный видеомонитор. Профессиональные видеокамеры кроме видеосигнала и звука записывают временной код, позволяющий впоследствии синхронизировать изображение с нескольких камер и звук. Большинство современных цифровых фотоаппаратов сочетают в себе функции видеокамеры, позволяя сохранять на карте памяти видеофайлы, в том числе высокой чёткости. Также видеокамерами оснащаются все современные сотовые телефоны. Видеокамеры, специально спроектированные для получения изображения кинематографического качества в стандартах цифрового кино, называются цифровыми кинокамерами и являются отдельным классом устройств.

Типы видеокамерПравить

Видеокамеры делятся на три основные категории:

  • бытовые:
обладают небольшим весом, компактностью и простым управлением, что позволяет пользоваться ими любому человеку, не обладающему профессиональными навыками съёмки;
  • профессиональные:
камеры для профессионального использования на телевидении и в цифровом кинематографе, обычно значительного веса, от портативных, до устанавливаемых стационарно;
  • специальные:
узкоспециализированные, например медицинские видеокамеры (используемые в эндоскопии и других областях) или камеры видеонаблюдения. Как правило, имеют предельно упрощенную конструкцию и миниатюрные габариты;

По разрешениюПравить

Некоторые типы видеокамер могут использоваться для съёмки цифрового кино, но кинематографические стандарты разрешения 2К, 4K и другие, поддерживают только цифровые кинокамеры.

По формату носителя данныхПравить

Аналоговые видеокамеры
Цифровые видеокамеры с аналоговыми носителями
Цифровые видеокамеры с цифровыми носителями

По формату записи данныхПравить

  • DV (серия форматов ЦВК на аналоговых носителях);
  • MPEG-2 (для flash-памяти, HDD и DVD дисков);
  • формат AVCHD (кодек H.264 / AVC / MPEG-4 Part 10 для носителей данных HD DVD и Blu-ray Disc).

По количеству матрицПравить

АксессуарыПравить

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Телевидение, 2002, с. 451.
  2. MediaVision, 2014, с. 73.
  3. ГОСТ 21879—88 Телевидение вещательное. Термины и определения. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (2007). Дата обращения 15 августа 2013.
  4. Владимир Михайлов, Павел Шурбелев. Видеокамеры: от телевизионной камеры к видеокамере (рус.) // «625» : журнал. — 2000. — № 9. Архивировано 16 октября 2012 года.
  5. 1 2 3 Williams, J. B. The Electronics Revolution: Inventing the Future (англ.). — Springer, 2017. — P. 245—248. — ISBN 9783319490885.
  6. 1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated (англ.) // The Silicon Engine : journal. — Computer History Museum.
  7. James R. Janesick. Scientific charge-coupled devices (англ.). — SPIE Press, 2001. — P. 3—4. — ISBN 978-0-8194-3698-6.
  8. Matsumoto, Kazuya; Nakamura, Tsutomu; Yusa, Atsushi; Nagai, Shohei. A new MOS phototransistor operating in a non-destructive readout mode (англ.) // Japanese Journal of Applied Physics (англ.) : journal. — 1985. — Vol. 24, no. 5A. — P. L323. — doi:10.1143/JJAP.24.L323. — Bibcode1985JaJAP..24L.323M.
  9. 1 2 Fossum, Eric R. Active pixel sensors: are CCDs dinosaurs? (англ.) // SPIE Proceedings Vol. 1900: Charge-Coupled Devices and Solid State Optical Sensors III / Blouke, Morley M.. — International Society for Optics and Photonics, 1993. — 12 July. — P. 2—14. — doi:10.1117/12.148585.
  10. Fossum, Eric R. Active Pixel Sensors. Semantic Scholar (2007). Дата обращения 8 октября 2019.
  11. Fossum, Eric R.; Hondongwa, D. B. A Review of the Pinned Photodiode for CCD and CMOS Image Sensors (англ.) // IEEE Journal of the Electron Devices Society : journal. — 2014. — Vol. 2, no. 3. — P. 33—43. — doi:10.1109/JEDS.2014.2306412. Архивировано 27 октября 2015 года.
  12. 1 2 Belmudez, Benjamin. Audiovisual Quality Assessment and Prediction for Videotelephony (англ.). — Springer, 2014. — P. 11—13. — ISBN 9783319141664.
  13. 1 2 Huang, Hsiang-Cheh; Fang, Wai-Chi. Intelligent Multimedia Data Hiding: New Directions (англ.). — Springer, 2007. — P. 41. — ISBN 9783540711698.
  14. Ahmed, Nasir (англ.). How I Came Up With the Discrete Cosine Transform (неопр.) // Digital Signal Processing (англ.). — 1991. — January (т. 1, № 1). — С. 4—5. — doi:10.1016/1051-2004(91)90086-Z.

ЛитератураПравить

  • Чуриловский В. Н. Теория оптических приборов. — Directmedia, 2016.
  • Бернштейн Н. Д. Наука и кинотехника: Избранные статьи. — M-Graphics Publishing, 2007. — Т. 2.

СсылкиПравить