Әлемнің көптеген елдерінде бейнекамералар бұрыннан үйреншікті нәрсеге айналған. Адамдар оларды мектептегі ойындарға, спорттық іс-шараларға, отбасылық кездесулерге, тіпті туылғандарға апарады. Туристер танымал жерде оларды барлық жерде көруге болады. Бейнекамералар АҚШ-та, Жапонияда және басқа да көптеген елдерде күшті орын алды, өйткені олар сұранысқа ие технология болып табылады.
Бірақ мұндай кішкентай құрылғы соншалықты қалай істей алады? 1980-ші жылдарға дейін туылғандар қазір сапалы үлгілердің оңай қол жетімді екеніне және оларды пайдалану өте оңай екеніне таң қалды. Бұл мақалада бейнекамераның жұмыс принципі мен құрылғысы сипатталған.
Негізгі құрылыс
Кәдімгі аналогтық бейнекамера екі негізгі бөліктен тұрады:
- Бөлім, соның ішінде CCD, объектив және масштабтау, фокус және иристі басқару қозғалтқыштары;
- кішірейтілген бейнемагнитофон.
Бейнекамера қалай жұмыс істейдіол көрнекі ақпаратты қабылдап, оны электронды сигналға айналдырады. Бейнемагнитофон кәдімгі теледидарға қосылған магнитофонға ұқсас: ол сигналды қабылдап, оны кассетаға жазады.
Үшінші компонент, көріністапқыш та бейне кескінді қабылдайды, осылайша пайдаланушы не түсіріліп жатқанын көре алады. Бұл кішкентай ақ-қара немесе түсті дисплей, бірақ көптеген заманауи модельдер үлкен толық түсті СКД экрандарымен жабдықталған. Көптеген қосымша мүмкіндіктері бар аналогтық бейнекамералардың көптеген форматтары бар, бірақ сипатталған дизайн негізгі болып табылады. Олар қандай кассеталарды қолданатынымен ерекшеленеді.
Сандық бейнекамералардың құрылғысы мен жұмыс принципі аналогтық камераларға ұқсас, бірақ оларда ақпаратты деректер байттарына түрлендіретін қосымша элемент бар. Бейне сигналды магниттік импульстердің үздіксіз тізбегі ретінде жазудың орнына ол нөлдер мен бірліктер ретінде сақталады. Сандық бейнекамералар танымал, себебі олар бейнелерді ешбір ақпаратты жоғалтпай көшіруді жеңілдетеді. Аналогтық жазба әрбір көшірмемен бірге «жоғалады» - бастапқы сигнал дәл қайталанбайды. Сандық түрдегі бейне ақпаратты компьютерге жүктеп алуға болады, оны өңдеуге, көшіруге, электрондық пошта арқылы жіберуге және т.б.
Сурет сенсоры
Камера сияқты бейнекамера әлемді объектив арқылы «көреді». Сахнадағы жарықты фотосезімтал химиялық заттармен өңделген пленкаға бағыттау үшін оптика қажет. Осылайша, камера не бар екенін түсіредіоның алдында. Ол көріністің жарық бөліктерінен көбірек жарық жинайды, ал қараңғы жерлерден азырақ жарық жинайды. Бейне камераның объективі фокустау үшін де қызмет етеді, бірақ пленканың орнына ол шағын жартылай өткізгіш кескін сенсорын пайдаланады. Бұл сенсор миллиондаған кішкентай фотодиодтар жиынын пайдаланып жарықты анықтайды. Олардың әрқайсысы белгілі бір нүктеге соқтығысқан фотондардың санын өлшейді және бұл ақпаратты электрондарға (электр зарядтарына) аударады: жарқынырақ кескін жоғары зарядпен, ал күңгірт кескін төменірек. Суретші қараңғы жерлерді жарық аймақтарымен ерекшелеу арқылы көріністі бояйтыны сияқты, сенсор да жарық қарқындылығын анықтау арқылы бейне жасайды. Ойнату кезінде бұл ақпарат дисплей пикселдерінің жарықтығын басқарады.
Әрине, жарық ағынын өлшеу тек ақ-қара кескінді береді. Түсті алу үшін жарықтандырудың жалпы деңгейін ғана емес, сонымен қатар әр түс үшін деңгейлерді де анықтау керек. Толық спектрді олардың тек үшеуін - қызыл, жасыл және көкті біріктіру арқылы қайта жасауға болады. Сондықтан бейнекамералардың жұмыс принципі тек осы түстерді пайдалануға негізделген.
Кейбір үлгілер қызыл, жасыл және көк жарық деңгейлері үшін сигналды бірдей кескіннің 3 нұсқасына бөледі. Олардың әрқайсысы өз чипімен түсірілген. Содан кейін олар бір-біріне қосылады және толық түсті кескін жасау үшін негізгі түстер араласады.
Бұл қарапайым әдіс бай, жоғары ажыратымдылықтағы бейне шығарады.
Фотодиодты ПЗС қымбат және көп қуат тұтынады және пайдаланады3 сенсор өндіріс шығындарын айтарлықтай арттырады. Бейнекамералардың көпшілігі жеке фотодиодтар үшін тұрақты түс сүзгілері бар бір ғана сенсормен жабдықталған. Олардың кейбіреулері тек қызыл деңгейлерді, кейбіреулері тек жасыл деңгейлерді, ал қалғандары көк деңгейлерді өлшейді. Бейнекамераның процессоры экранның барлық бөліктеріндегі түс деңгейлері туралы түсінікті алуы үшін түстер тор үлгісінде (Байер сүзгісі сияқты) таратылады. Бұл әдіс көршілері алған ақпаратты талдау арқылы әрбір фотодиод алған деректерді интерполяциялауды талап етеді.
Сигналдың пішіні
Бейнекамералар қозғалатын кескіндерді түсіретіндіктен, олардың сенсорларында сандық камера сенсорларында кездеспейтін қосымша бөліктер бар. Бейне сигналын жасау үшін олар әр секунд сайын көптеген кадрларды түсіруі керек, олар кейін біріктіріліп, қозғалыс әсерін береді.
Бұл әрекетті орындау үшін бейнекамера кадрды түсіріп, оны аралықта жазады. Кескін сенсорының артында басқа сенсор қабаты бар. Әрбір өріс үшін бейне зарядтары оған ауыстырылады, содан кейін дәйекті түрде беріледі. Аналогтық бейнекамерада бұл сигнал бейнемагнитофонға жіберіледі, ол оны магниттік импульстар түрінде бейнетаспаға жазып алады (түс ақпаратымен бірге). Екінші қабат деректерді жіберіп жатқанда, біріншісі келесі суретті түсіреді.
Сандық түрдегі бейнекамераның жұмыс принципі негізінен бірдей, тек соңғы қадамда аналогты-цифрлық түрлендіргіш сигналды деректер байттарына түрлендіреді. Камера оларды магниттік таспа болуы мүмкін қатты тасушыға жазадыдиск, DVD немесе флэш-жад. Аралас цифрлық модельдер аналогтық үлгілер сияқты әрбір кадрды екі өріс ретінде сақтайды. Прогрессивті сканерлеу камералары бейнені кадр бойынша жазады.
Объектив
Бұрын айтылғандай, бейне кескінін жазудың бірінші қадамы жарықты сенсорға бағыттау болып табылады. Камера объективінің жұмыс істеу принципі келесідей. Камера алдында тұрған объектінің анық суретін түсіру үшін оптиканы фокустау керек, яғни нысаннан шығатын сәулелер сенсорға дәл түсетіндей етіп жылжыту керек. Камералар сияқты бейнекамералар да жарықты фокустау үшін объективті жылжытуға мүмкіндік береді.
Автофокус
Көптеген адамдарға әртүрлі қашықтықтағы әртүрлі нысандарды жылжыту және түсіру қажет және үнемі қайта фокустау өте қиын. Сондықтан барлық бейнекамераларда автофокус құрылғысы бар. Бұл әдетте кадрдың ортасындағы нысандардан секіретін және камера сенсорына оралатын инфрақызыл сәуле.
Нысанға дейінгі қашықтықты анықтау үшін процессор сәуленің шағылысып, қайтуына қанша уақыт кететінін есептейді, бұл мәнді жарық жылдамдығына көбейтіп, өнімді екіге бөледі (өйткені ол қашықтықты екі рет жүріп өткен - нысанға және артқа). Бейнекамерада оптиканы есептелген қашықтыққа фокустау үшін жылжытатын шағын қозғалтқышы бар. Бұл әдетте өте жақсы жұмыс істейді, бірақ кейде қашықтықты қайта анықтауға тура келеді - мысалы, кадрдың ортасында емес нәрсеге назар аударғыңыз келгенде,себебі автофокус тікелей линзаның алдындағы нәрсеге жауап береді.
Оптикалық және сандық масштабтау
Бейнекамералар масштабтау объективімен де жабдықталған. Бұл фокустық қашықтықты (оптика мен пленка немесе сенсор арасында) арттыру арқылы көріністі үлкейтуге мүмкіндік береді. Оптикалық масштабтау объективі бір үлкейтуден екіншісіне өтуге мүмкіндік беретін жалғыз бірлік болып табылады. Масштабтау ауқымы максималды және ең аз үлкейтуді көрсетеді. Масштабтауды пайдалануды жеңілдету үшін бейнекамералардың көпшілігі тұтқадағы түймені басуға жауап ретінде оптиканы жылжытатын қозғалтқышпен жабдықталған. Мұның бір артықшылығы - екінші қолды қолданбай-ақ үлкейтуді оңай басқаруға болады. Сонымен қатар, қозғалтқыш линзаны тұрақты жылдамдықпен жылжытады, ал масштабтау тегіс болады. Дегенмен, қозғалтқыш аккумуляторды босатады.
Кейбір бейнекамераларда деп аталатын бар. сандық масштабтау. Пайдаланушылар оны пайдалануға кеңес бермейді, өйткені ол объективпен мүлдем байланысты емес, тек сенсор түсірген суреттің бөлігін үлкейтеді. Бұл ажыратымдылықты жоғалтады, өйткені сенсор аймағының бір бөлігі ғана пайдаланылады. Нәтижесінде бейне анық емес.
Экспозиция
Камераның тамаша мүмкіндіктерінің бірі - әртүрлі жарық деңгейлеріне автоматты түрде реттеу. Сенсор артық немесе аз әсерге өте сезімтал, себебі әрбір фотодиодтан келетін сигналдар ауқымы шектеулі. Бейнекамера олардың деңгейін бақылайды және апертураны азайту немесе азайту үшін реттейділинзалар арқылы жарық ағынын арттыру. Процессор кескіндер тым күңгірт немесе сұр болып көрінбеуі үшін әрқашан жақсы контрастты сақтайды.
Бақылау камераларының жұмыс принципі
Мұндай камералар олар болмаған кезде не болып жатқанын білгісі келетіндерге пайдалы болады. Оларға қажеттілік әртүрлі себептермен туындауы мүмкін. Мысалы, ата-аналар ұйықтап жатқан нәрестені көргісі келеді және бесіктен қауіпті құлау қаупін азайтады. Үйдің айналасындағы камералар алдыңғы есікке келе жатқан адамдарды көруге мүмкіндік береді және тіпті ұрыны табуға көмектесуі мүмкін.
Камера шығысы жіберіледі, өңделеді, қайтадан кескінге түрлендіріледі және қажет болса жазылады. Бейнені коаксиалды кабель немесе бұралған жұп арқылы, сондай-ақ сымсыз желі арқылы беруге болады. Сигналдарды өңдеу бейнетіркегіште, серверде немесе бейне түсіру картасы бар компьютерде жүзеге асырылады. Кескін мониторда көрсетіледі.
Сыртқы бақылау камераларының жұмыс істеу принципі олар нақты уақытта не болып жатқанын бақылау үшін қақпаларға, ғимараттарға және басқа құрылымдарға орнатылады. Әдетте, бұл үлкен, көзге түсетін құрылғылар, оларды көрудің өзі бөгде адамдарға олардың бақылауда екенін анық көрсетеді.
Сымсыз бейнекамералардың жұмыс принципі сымсыз желі арқылы кескіндерді таратуға негізделген. Дегенмен, Wi-Fi маршрутизаторлары мен ұялы телефондар сияқты басқа құрылғылар олардың сигналын үзуге қабілетті. Сонымен қатар, сымсыз беріліс ұсталуы мүмкін, бұлқауіпсіздік мақсаттарына қайшы келеді. Сондықтан пайдаланушыларға сигналдың қауіпсіз шифрланғанын тексеру ұсынылады.
Жасырын камералардың жұмыс принципі шығу тесігі бірнеше миллиметрлік және кең көру бұрышы бар нүктелік типті линзаларды пайдалануға негізделген. Бұл оларды тұрмыстық техника мен интерьер заттарына орнатуға мүмкіндік береді.
Аналогтық пішімдерді таңдау бойынша кеңестер
Аналогты камералар бейне мен дыбысты аналогтық таспа ретінде жазады. Сарапшылар оларды пайдалануды ұсынбайды, өйткені көшіру кезінде сурет пен дыбыстың сапасы сөзсіз төмендейді. Сонымен қатар, аналогтық форматтарда сандық бейнекамералардың бірқатар мүмкіндіктері жоқ. Олардың арасындағы негізгі айырмашылық - кассета түрі мен ажыратымдылығы. Аналогтық бейнекамералардың негізгі пішімдері:
- VHS стандарты. Камераның бұл түрі кәдімгі бейнемагнитофондар сияқты магниттік таспаны пайдаланады. Бұл кадрларды көруді жеңілдетеді. Бұл кассеталар қымбат емес және ұзақ жазу уақытын қамтамасыз етеді. VHS пішімінің негізгі кемшілігі - үлкен көлемді бейнекамера дизайнының қажеттілігі. Ажыратымдылық 230-250 көлденең сызық, бұл құрылғының осы түрі үшін төменгі шек.
- VHS-C камералары стандартты VHS таспасын пайдаланады, бірақ ықшам кассетада. Жазбаны кәдімгі бейнемагнитофонда ойнатуға болады, бірақ толық өлшемді адаптер қажет. Негізінде, VHS-C бейнекамерасының жұмысы VHS-ке ұқсас. Кішірақ кассета өлшемі мүмкіндік бередіықшам құрылымдар жасаңыз, бірақ жазу уақыты 30-45 минутқа дейін қысқарады.
- Super VHS камералары шамамен VHS өлшемімен бірдей, себебі олар бірдей форматтағы картридждерді пайдаланады. Айырмашылығы - жазу рұқсаты 380-400 жолды құрайды. Бұл таспаларды бейнемагнитофонда ойнату мүмкін емес, бірақ камераның өзін тікелей теледидарға қосуға болады.
- Super VHS-C VHS стандартына сәйкес келеді, бірақ кішірек картриджді пайдаланатын ықшам нұсқасы.
- 8мм бейнекамераларында шағын кассеталар да бар. Бұл VHS стандартына сәйкес келетін ажыратымдылықты сәл жақсырақ дыбыс сапасымен қамтамасыз ететін кішірек үлгілерді шығаруға мүмкіндік береді. Жазу ұзақтығы - шамамен 2 сағат.
- Hi-8 стандарты 8 мм-ге ұқсас, бірақ әлдеқайда жоғары ажыратымдылықты, шамамен 400 жолды қамтамасыз етеді.
Сандық пішімдерді таңдау бойынша кеңестер
Сандық бейнекамералардың жұмыс істеу принципі аналогтық камералардан айырмашылығы, олардағы ақпарат цифрлық түрде жазылады, осылайша кескін сапасы жоғалтпай қайталанады. Мұндай бейнені компьютерге жүктеп алуға болады, онда оны өңдеуге немесе Интернетте жариялауға болады. Ол әлдеқайда жақсырақ ажыратымдылыққа ие. Келесі форматтар кеңінен қолданылады:
- MiniDV 500 жолдағы 60-90 минуттық бейнені сақтайтын ықшам кассеталарды ұсынады. Бұл камера түрі өте жеңіл және ықшам. Қозғалмайтын кескіндерді түсіруге болады.
- Sony MicroMV пішімібірдей жұмыс істейді, бірақ кішірек кассеталарды пайдаланады.
- Digital8 60 минуттық жазу үшін стандартты Hi-8 мм таспаны пайдаланады. Мұндай үлгілер әдетте DV үлгісінен сәл үлкенірек.
- DVD камералары бейнені тікелей шағын оптикалық дискілерге сақтайды. Бұл форматтың басты артықшылығы - әрбір сеанс жеке трек ретінде жазылады. Артқа айналдыру мен алға жылжытудың орнына бейненің қажетті бөлігіне тікелей өтуге болады. Бұдан басқа, DVD бейнекамералары MiniDV үлгілеріне өте жақын, бірақ 30 минуттан 2 сағатқа дейін көбірек бейне сақтай алады.
- DVD-R және DVD-RAM DVD дискілерінің 3/4 өлшемін құрайды. Кемшілігі – оларға бір рет қана жаза аласыз. Оларды кәдімгі DVD ойнатқыштарында ойнату мүмкін емес. MiniDV кассеталары сияқты камераны ойнатқыш ретінде пайдалану керек немесе фильмді басқа пішімге көшіру керек.
- Жад картасы - бейне жазудың ең танымал тәсілі. Клиптер тікелей флэш-жад, жад картасы немесе SD сияқты қатты күйдегі карталарға сақталады.
Қорытынды
Бүгін әркім қымбат емес камера сатып ала алады, ал өңдеу бағдарламалары өңдеу процесін әркім оны тез меңгере алатындай жеңілдетеді.
Тіпті сапасы төмен аналогтық үлгілерде үйренуге және сапалы фильмдер жасауға оңай болатын көптеген пайдалы мүмкіндіктер бар. Бір кездері кәсіби теледидардың эксклюзивті домені болған технология қазір әуесқойларға қолжетімді. Соңғы бейнекамералар, әрине, ұсынатын көп нәрсеге ие және туған күнді түсіргісі келетіндер үшін немесеконцерт және өршіл бейнежобалардың стартаптары.
