Na maioria dos países do mundo, câmeras de vídeo há muito se tornaram comuns. As pessoas os levam para peças da escola, eventos esportivos, reuniões de família e até nascimentos. Em um lugar popular entre os turistas, eles podem ser vistos em todos os lugares. As filmadoras conquistaram uma forte presença nos EUA, Japão e muitos outros países, pois representam uma tecnologia muito procurada.
Mas como um aparelho tão pequeno pode fazer tanto? Os nascidos antes da década de 1980 ficam surpresos com o fato de os modelos de qualidade estarem agora disponíveis e serem tão fáceis de usar. Este artigo descreve o princípio de operação e o dispositivo da câmera de vídeo.
Construção básica
Uma câmera de vídeo analógica convencional consiste em duas partes principais:
- Seção incluindo CCD, lente e zoom, motores de controle de foco e íris;
- um videocassete reduzido.
Como funciona a câmera de vídeoé que ele recebe a informação visual e a transforma em um sinal eletrônico. Um videocassete é semelhante a um gravador conectado à TV comum: ele recebe um sinal e o grava em uma fita cassete.
O terceiro componente, o visor, também recebe a imagem do vídeo, para que o usuário possa ver o que está sendo filmado. Esta é uma pequena tela em preto e branco ou colorida, mas muitos modelos modernos estão equipados com grandes telas de LCD coloridas. Existem muitos formatos de filmadoras analógicas com muitos recursos adicionais, mas o design descrito é o principal. Eles diferem nos cassetes que usam.
O dispositivo e o princípio de funcionamento das câmeras de vídeo digital são semelhantes às câmeras analógicas, mas possuem um elemento adicional que converte as informações em bytes de dados. Em vez de gravar o sinal de vídeo como uma sequência contínua de pulsos magnéticos, ele é armazenado como zeros e uns. As filmadoras digitais são populares porque facilitam a cópia de vídeos sem perder nenhuma informação. A gravação analógica "desaparece" a cada cópia - o sinal original não é reproduzido com precisão. As informações de vídeo em formato digital podem ser baixadas para um computador, onde podem ser editadas, copiadas, enviadas por e-mail etc.
Sensor de imagem
Como uma câmera, uma filmadora "vê" o mundo através de uma lente. A óptica é necessária para focar a luz do palco no filme tratado com produtos químicos fotossensíveis. Assim, a câmera capta o que estána frente dele. Ele coleta mais luz das partes claras da cena e menos das partes escuras. A lente de uma câmera de vídeo também serve para focar, mas em vez de filme, ela usa um pequeno sensor de imagem semicondutor. Este sensor detecta a luz usando uma série de milhões de pequenos fotodiodos. Cada um deles mede o número de fótons que atingem um determinado ponto e traduz essa informação em elétrons (cargas elétricas): uma imagem mais clara é representada por uma carga mais alta e uma imagem mais escura por uma mais baixa. Assim como um artista pinta uma cena destacando áreas escuras com áreas claras, um sensor cria vídeo detectando a intensidade da luz. Durante a reprodução, esta informação controla o brilho dos pixels da tela.
Claro, medir o fluxo luminoso só dá uma imagem em preto e branco. Para obter cores, você precisa determinar não apenas o nível geral de iluminação, mas também os níveis de cada cor. O espectro completo pode ser recriado combinando apenas 3 deles - vermelho, verde e azul. Portanto, o princípio de funcionamento das câmeras de vídeo é baseado no uso apenas dessas cores.
Alguns modelos dividem o sinal em 3 versões da mesma imagem para níveis de luz vermelho, verde e azul. Cada um deles é capturado por seu próprio chip. Eles são então adicionados e as cores primárias são misturadas para criar uma imagem colorida.
Este método simples produz vídeo rico e de alta resolução.
Os CCDs Fotodiodos são caros e consomem muita energia, e usam3 sensores aumenta muito os custos de produção. A maioria das câmeras de vídeo está equipada com apenas um sensor com filtros de cor permanentes para fotodiodos individuais. Alguns deles medem apenas os níveis de vermelho, alguns apenas os níveis de verde e os demais medem os níveis de azul. As cores são distribuídas em um padrão de grade (como um filtro Bayer) para que o processador da filmadora possa ter uma ideia dos níveis de cores em todas as partes da tela. Este método requer a interpolação dos dados recebidos por cada fotodiodo analisando as informações recebidas por seus vizinhos.
Forma do Sinal
Como as filmadoras capturam imagens em movimento, seus sensores possuem peças adicionais que não são encontradas em sensores de câmeras digitais. Para criar um sinal de vídeo, eles devem tirar muitas fotos a cada segundo, que são combinadas, dando a impressão de movimento.
Para fazer isso, a filmadora captura um quadro e o grava entrelaçado. Atrás do sensor de imagem está outra camada de sensor. Para cada campo, as cargas de vídeo são transferidas para ele e depois transmitidas sequencialmente. Em uma câmera de vídeo analógica, esse sinal é enviado para um videocassete, que o grava (junto com as informações de cor) em fita de vídeo na forma de pulsos magnéticos. Enquanto a segunda camada está transmitindo dados, a primeira está capturando a próxima imagem.
O princípio de funcionamento de uma câmera de vídeo do tipo digital é basicamente o mesmo, exceto que na última etapa, o conversor analógico-digital converte o sinal em bytes de dados. A câmera os grava em mídia, que pode ser fita magnética, disco rígidodisco, DVD ou memória flash. Os modelos digitais entrelaçados armazenam cada quadro como dois campos da mesma forma que os modelos analógicos. As câmeras de varredura progressiva gravam vídeo quadro a quadro.
Lente
Como mencionado anteriormente, o primeiro passo na gravação de uma imagem de vídeo é focar a luz no sensor. O princípio de operação da lente da câmera é o seguinte. Para que a câmera capture uma imagem nítida do objeto à sua frente, é necessário focar a ótica, ou seja, movimentá-la para que os raios emanados do objeto incidam exatamente no sensor. Assim como as câmeras, as filmadoras permitem que você mova a lente para focar a luz.
Foco automático
A maioria das pessoas precisa mover e fotografar assuntos diferentes em distâncias diferentes, e refocar constantemente é extremamente difícil. É por isso que todas as filmadoras têm um dispositivo de foco automático. Geralmente é um feixe infravermelho que reflete em objetos no centro do quadro e retorna ao sensor da câmera.
Para determinar a distância até o objeto, o processador calcula quanto tempo leva para o feixe refletir e retornar, multiplica esse valor pela velocidade da luz e divide o produto por dois (porque percorreu a distância duas vezes - para o objeto e de volta). A filmadora possui um pequeno motor que move a ótica para focalizá-la em uma distância calculada. Isso geralmente funciona muito bem, mas às vezes você precisa redefinir a distância - por exemplo, quando você quer focar em algo que não está no centro do quadro,porque o foco automático responde ao que está diretamente na frente da lente.
Zoom óptico e digital
As filmadoras também são equipadas com uma lente de zoom. Isso permite que você amplie a cena aumentando a distância focal (entre a ótica e o filme ou sensor). A lente de zoom óptico é uma unidade única que permite passar de uma ampliação para outra. A faixa de zoom indica a ampliação máxima e mínima. Para tornar o zoom mais fácil de usar, a maioria das filmadoras é equipada com um motor que move a ótica em resposta ao pressionamento de um botão na alça. Uma das vantagens disso é que você pode controlar facilmente a ampliação sem usar uma segunda mão. Além disso, o motor move a lente a uma velocidade constante e o zoom é mais suave. No entanto, o motor esgota a bateria.
Algumas filmadoras têm um chamado. zoom digital. Os usuários não aconselham usá-lo, pois não está associado à lente, mas simplesmente amplia a parte da imagem capturada pelo sensor. Isso sacrifica a resolução, pois apenas parte da área do sensor é usada. Como resultado, o vídeo fica menos claro.
Exposição
Um dos grandes recursos da câmera é o ajuste automático para diferentes níveis de luz. O sensor é muito sensível a super ou subexposição porque o alcance dos sinais de cada fotodiodo é limitado. A câmera de vídeo monitora seu nível e ajusta a abertura para reduzir ouaumentando o fluxo de luz através das lentes. O processador mantém sempre um bom contraste para que as imagens não fiquem muito escuras ou desbotadas.
Princípio de funcionamento das câmeras de vigilância
Tais câmeras serão úteis para aqueles que desejam saber o que está acontecendo durante sua ausência. A necessidade deles pode surgir por várias razões. Por exemplo, os pais podem querer observar um bebê dormindo e reduzir o risco de uma queda perigosa do berço. E as câmeras ao redor da casa permitirão que você veja as pessoas chegando à porta da frente e talvez até ajude você a encontrar o ladrão.
A saída da câmera é transmitida, processada, convertida novamente em imagem e gravada, se necessário. O vídeo pode ser transmitido por um cabo coaxial ou par trançado, bem como por uma rede sem fio. O processamento do sinal é realizado em um gravador de vídeo, servidor ou PC com placa de captura de vídeo. A imagem é exibida no monitor.
O princípio de funcionamento das câmeras de vigilância externa é que elas são instaladas em portões, prédios e outras estruturas para monitorar o que está acontecendo em tempo real. Como regra, esses são dispositivos grandes e visíveis, cuja visão deixa claro para pessoas de fora que estão sob vigilância.
O princípio de operação das câmeras de vídeo sem fio é baseado na transmissão de imagens por uma rede sem fio. No entanto, outros dispositivos, como roteadores Wi-Fi e telefones celulares, são capazes de interromper seu sinal. Além disso, a transmissão sem fio pode ser interceptada, o quecontrário aos objetivos de segurança. Portanto, os usuários são aconselhados a garantir que o sinal seja criptografado com segurança.
O princípio de funcionamento das câmeras ocultas é baseado no uso de lentes do tipo ponto com um orifício de saída de vários milímetros e um amplo ângulo de visão. Isso permite que você os instale em eletrodomésticos e itens de interior.
Dicas para escolher formatos analógicos
Câmeras analógicas gravam vídeo e áudio como uma faixa de fita analógica. Os especialistas não recomendam usá-los, porque ao copiar, a qualidade da imagem e do som diminui inevitavelmente. Além disso, os formatos analógicos carecem de vários recursos de câmera de vídeo digital. A principal diferença entre os dois é o tipo de cassete e a resolução. Os principais formatos de filmadoras analógicas são:
- padrão VHS. Este tipo de câmera usa a mesma fita magnética dos videocassetes convencionais. Isso facilita a visualização das imagens. Estas cassetes são baratas e proporcionam longos tempos de gravação. A principal desvantagem do formato VHS é a necessidade de um design de filmadora volumoso. A resolução é de 230-250 linhas horizontais, que é o limite inferior para este tipo de dispositivo.
- As câmeras VHS-C usam fita VHS padrão, mas em um cassete mais compacto. A gravação pode ser reproduzida em um videocassete comum, mas requer um adaptador de tamanho normal. Em princípio, a operação de uma filmadora VHS-C é semelhante ao VHS. O tamanho menor do cassete permitecriar estruturas mais compactas, mas o tempo de gravação é reduzido para 30-45 minutos.
- As câmeras Super VHS são aproximadamente do mesmo tamanho que as VHS porque usam cartuchos do mesmo formato. A diferença é que a resolução de gravação é de 380-400 linhas. Essas fitas não podem ser reproduzidas em um videocassete, mas a própria câmera pode ser conectada diretamente a uma TV.
- Super VHS-C está em conformidade com o padrão VHS, mas é uma versão mais compacta usando um cartucho menor.
- As filmadoras 8mm também possuem pequenos cassetes. Isso permite a produção de modelos menores que oferecem resoluções que correspondem ao padrão VHS com qualidade de som ligeiramente melhor. Duração da gravação - cerca de 2 horas.
- O padrão Hi-8 é semelhante ao 8mm, mas oferece uma resolução muito maior, em torno de 400 linhas.
Dicas para escolher formatos digitais
O princípio de funcionamento das câmeras de vídeo digital difere das câmeras analógicas, pois as informações nelas são gravadas em formato digital, para que a imagem seja reproduzida sem perda de qualidade. Esse vídeo pode ser baixado para um computador, onde pode ser editado ou publicado na Internet. Tem resolução muito melhor. Os seguintes formatos são amplamente utilizados:
- MiniDV possui cassetes compactas que armazenam 60-90 minutos de filmagem em 500 linhas. Este tipo de câmera é extremamente leve e compacto. É possível capturar imagens estáticas.
- Formato Sony MicroMVfunciona da mesma forma, mas usa cassetes menores.
- Digital8 usa fita padrão Hi-8mm para 60 minutos de gravação. Modelos desse tipo geralmente são um pouco maiores que DV.
- Câmeras de DVD salvam vídeo diretamente em pequenos discos ópticos. A principal vantagem deste formato é que cada sessão é gravada como uma faixa separada. Em vez de retroceder e avançar rapidamente, você pode pular diretamente para a parte desejada do vídeo. Fora isso, as filmadoras de DVD são muito parecidas com os modelos MiniDV, mas podem armazenar mais vídeos de 30 minutos a 2 horas.
- DVD-R e DVD-RAM são 3/4 do tamanho dos discos DVD. A desvantagem é que você só pode escrever para eles uma vez. Não podem ser reproduzidos em leitores de DVD convencionais. Assim como as fitas MiniDV, você precisa usar a câmera como reprodutor ou copiar o filme para outro formato.
- Cartão de memória é a forma mais popular de gravar vídeo. Os clipes são salvos diretamente em cartões de estado sólido, como memória flash, Memory Stick ou SD.
Em conclusão
Hoje, todos podem comprar uma câmera barata, e os programas de edição simplificam o processo de edição a tal ponto que todos podem dominá-lo rapidamente.
Mesmo os modelos analógicos de baixa qualidade têm muitos recursos úteis que são fáceis de aprender e fazer filmes de qualidade. A tecnologia que antes era domínio exclusivo da televisão profissional agora está disponível para amadores. As filmadoras mais recentes certamente têm muito a oferecer e para quem deseja capturar um aniversário ouconcerto e as start-ups de projetos de vídeo ambiciosos.
