Устройство цифровой видеокамеры

ФГБОУ ВПО "Нижегородский  государственный педагогический университет  имени Козьмы Минина"

Технолого-экономический  факультет

 

 

Реферат по дисциплине "Мультимедиа" на тему:

"Устройство  цифровой видеокамеры"

 

 

 

 

Выполнила

студентка 3 курса 

очной формы  обучения

учебной группы 735 СКС и Т

Репина  И.А

 

Проверил

 
доктор технических  наук, доцент

Хлыбов Александр Анатольевич

 

 

 

Нижний Новгород

2013

Содержание

1. Введение_____________________________________________3

2. История создания видеокамеры___________________________4
3. Типы видеокамер_______________________________________5
1.      Видеокамеры Mini DV и Digital8___________________5
2.      Видеокамеры DVD, MicroMV, Flash, HDD___________6
4. Формат сжатия данных__________________________________7
5. Форматы записи видео высокого разрешения _______________8
6. Важные характеристики_________________________________10
1.       Матрица_______________________________________11

6.2.       Различия 1CCD-матрицы и 3CCD-матрицы__________12

6.3.       Стабилизатор изображения._______________________14

6.4.       ЖК-дисплей____________________________________15

6.5.       Увеличение_____________________________________16

6.6.       Звук___________________________________________18

6.7.       Режим ночной съемки____________________________18

6.8.       Баланс белого___________________________________19

6. Заключение____________________________________________ 21

7. Список литературы______________________________________22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

Цифровые видеокамеры завоевывают все большую популярность. Они, в отличие от фотоаппаратов, позволяют зафиксировать не только какой-то определенный момент или событие – но и динамический процесс. Вот почему все больше людей задумываются о приобретении видеокамеры.

 

Устройство 

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 четкости. Также видеокамерами оснащаются все современные сотовые телефоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.История создания видеокамеры

 

В начале XVIII в. в Англии невероятной популярностью пользовалась несложная игрушка: на внутренней стенке барабанчика с прорезями была многократно нарисована одна и та же фигурка в разных фазах движения. Если крутить барабанчик и смотреть на фигурку сквозь щели, кажется, что оно оживает и движется. Это так изумляло зрителей, что игрушку назвали «фантаскопом». В 1832г. похожее устройство (вместо барабана в нем было 2 диска) придумал венский ученый С. Стампфер. Применялось оно для исследований, и было названо «стробоскопом». Эти нехитрые конструкции могут по праву считаться предками кино.

Датой рождения кино считается 28 декабря 1895г., когда в подвале  парижского «Гран - кафе» на бульваре Капуцинов братья Огюст и Луи  Люмьеры продемонстрировали свои первые фильмы: «Выход рабочих с завода Люмьеров», «Прибытие поезда на вокзал Ла Сьота». Однако в 1892г. патент на способ съемки движущихся изображений и на аппарат для нее получил французский инженер Леон Були, который придумал и само слово «Кинематограф». Но средств на оплату патента он не имел и права на изобретение потерял.

Возможно, именно конструкция  дискового стробоскопа натолкнула в 1882г. французского врача и физиолога  Этьена Жюля Марея на мысль сконструировать своеобразное «фоторужье». Им подряд снимали 12 кадров на круглую пластинку. «Фоторужье» использовали для съемки в движении птиц и зверей, получались коротенькие фильмы.

И только после того, как  в 1890г. изобрели целлулоидную пленку со светочувствительным слоем и  двумя рядами отверстий по краям - перфорацией, техника кино стала  походить на сегодняшнюю.

Важную роль играет научное  и техническое применение кино. Покадровая регистрация медленно протекающих процессов позволяет в сотни раз “сжать” время их протекания. А благодаря кинокамерам, снимающим миллионы кадров в секунду, можно в деталях разглядеть явления, происходящие за доли секунды.

Видеокамерами давно снимают  репортажи для телевидения. Магнитная  запись удобна и практична: на одну кассету можно снимать многократно, а изображение сразу же просмотреть  и при необходимости переснять.

Наряду с профессиональными  сложноустроенными видеокамерами  появились и более простые  опционально, компактные и легкие любительские видеокамеры, которые получили широкое  применение и признание у любителей  видеосъемки. Первая любительская аналоговая видео камера была создана в 1980 году. Но настоящая война за потребителя  начинается с 1985 года, когда Sony выпускает видео пленку аналогового стандарта Video 8, а JVC вводит аналоговый формат VHS-C - «компактную» версию аналогового формата VHS. Потребитель получает доступ к аппаратуре, соединяющей в одном корпусе и камеру, и записывающее устройство-рекордер. Еще совсем недавно любители видео ходили с двумя отдельными «коробками»: одна снимала, а другая записывала изображение. Так появилась видео камера-камкордер.

Самые первые видео камеры были аналоговыми, а качество изображения - заметно хуже того, что привычно видеть на экране телевизора. В телевидении  Англии, Австралии и Новой Зеландии, а также и в некоторых странах  Западной Европы принят стандарт цветного телевидения PAL, который формирует  телевизионное изображение из 625 горизонтальных строк. Во Франции установился  стандарт SECAM (также 625 строк), тогда  как в США и Японии используется стандарт NTSC (525 горизонтальных строчек). Хотя не все строки используются для формирования изображения - некоторые просто несут служебную информацию, - тот факт, что формат Video 8 и формат VHS-C имеют разрешение примерно в 240 строчек, уже многое говорит о качестве того изображения, которое дают аналоговые видео камеры.

Несмотря на не очень качественное изображение, в конце 80-х и в  начале 90-х годов видео камеры приобретают популярность. Все большее  количество людей покупает их, радуясь  возможности увидеть на видео  себя и своих друзей. Продажа видео  камер достигает своего пика в  начале 90-х годов с появлением на рынке миниатюрных камер, имеющих  большие технические возможности  и более доступные цены. Свою лепту  внесли и популярные телепрограммы, демонстрирующие любительские видео  фильмы.

 

3. Типы видеокамер

 
В зависимости от используемого  формата, цифровые видеокамеры бывают нескольких типов. 
 
3.1.Видеокамеры Mini DV и Digital8 

Оба типа камер используют один и тот же формат записи видео - DV. При этом камеры первого типа используют специальные miniDV кассеты, в то время как камеры второго типа (Digital8) могут использовать старые Video8 и Hi8 кассеты, предназначающиеся для аналоговых камер (но пишут они на них цифровую  информацию - видео в формате DV). Digital8 изначально задумывался как переходный формат записи - от аналогового видео к цифровому. Все первые Digital8 камеры позволяли воспроизводить аналоговые Video8 и Hi8 кассеты, что должно было обеспечить безболезненный переход на "цифру" владельцев соответствующих аналоговых камер. Но этот переходный период уже прошел и теперь остается все меньше и меньше поводов для покупки Digital8 камер. Следует учесть, что в настоящее время они производятся по "остаточному принципу" - все новые технологии внедряются в miniDV камеры, в то время как Digital8 камерам достаются лишь жалкие крохи... Впрочем,  Digital8 камеры достаточно дешевы и могут заинтересовать тех видеолюбителей, у которых остались Video8 - Hi8 записи с аналоговой камеры. Но при этом надо учитывать, что далеко не все современные Digital8 камеры поддерживают воспроизведение Video8 - Hi8, теперь только старшие модели данного типа камер имеют такую возможность.

 

 

 

            

 

 
3.2.Видеокамеры DVD, MicroMV, Flash, HDD

 
    Основаны на MPEG2-технологии записи. Степень сжатия получаемого видео в цифровых видеокамерах всех подтипов также примерно одинаковая. Говорить можно лишь о разнице используемых видео-носителей:

• DVD-диск  (а вернее - 80 мм. диски miniDVD) имеют то очевидное преимущество, что позволяют сразу после просмотра смотреть отснятое видео на DVD-плеере, не прибегая к помощи компьютера. Недостатков же у этого формата носителей несколько. Во-первых, емкость одностороннего диска miniDVD  составляет всего 1.4 Гб, что позволяет записать на него всего... 20 минут видео максимального качества. Двусторонние болванки тут сильно не помогут, поскольку после записи одной стороны диска вам все равно придется вынимать его из камеры и переворачивать, что не слишком удобно. Во-вторых, когда я говорил, что записанный на DVD-камере диск можно сразу вставить в DVD- плеер и наслаждаться просмотром отснятого шедевра - я несколько слукавил. Дело в том, что для того, чтобы DVD-плеер прочитал такой диск, его необходимо предварительно финализировать на камере (закрыть все записанные сессии). Это требует некоторого времени, что можно счесть определенным неудобством. Еще большее неудобство мы будем иметь в том случае, когда используем в качестве носителя видео диски с однократной записью (DVD-R). Дело в том, что после финализации такого диска на него уже невозможно будет что-то записать! То есть, при использовании дисков для однократной записи нам придется  довольствоваться просмотром отснятого материала на самой камере до тех пор, пока мы не запишем полный диск - только после этого его можно финализировать и смотреть на компьютере/DVD-плеере. Если мы используем перезаписываемые диски (DVD+-RW), то эта проблема исчезает - мы всегда сможем сделать дефинализацию (unfinalyze) соответствующего диска и продолжать запись. Но стоят такие диски заметно дороже дисков с однократной записью. Особо стоит упомянуть формат дисков DVD-RAM, используемый в DVD-камерах Panasonic и Hitachi. Его главное достоинство - он не требует финализации/дефинализации. Его главный недостаток - плееров и компьютерных приводов, поддерживающих данный формат дисков пока еще не очень много, хотя количество их на рынке неуклонно растет.
• MicroMV – кассеты, куда информация записывается в цифровом виде в формате MPEG2. Такая запись на компьютере занимает вдвое меньше места, чем запись с MiniDV-видеокамеры. 
             MicroMV-камеры имеют очень компактные размеры, что может быть не всегда удобным при использовании. Также для конвертирования записи требуется специальная программа, а стоимость кассет относительно высока.
• Flash-карта – карта памяти. Удобна тем, что позволяет записывать видео большей длительности, чем на других носителях. Также Вам не придется постоянно покупать новые кассеты или диски.
• HDD-камера – использует жесткий диск в качестве носителя информации. Он обладает самой большой емкостью по сравнению с другими носителями, не требует замены. HDD-камера проста в использовании и позволяет минимизировать время, затраченное на обработку видео. 
   
     Однако в силу конструктивных особенностей HDD-видеокамеры боятся ударов и механических повреждений – жесткий диск достаточно хрупок.

 

                       4. Формат сжатия данных

 
Основных форматов сжатия видео  в цифровых видеокамерах два – DV и MPEG2. Остальные форматы – производные от них и различаются лишь деталями:

• Формат DV — формат видео с покадровой компрессией (сжатием), то есть каждый кадр видео сжимается индивидуально. При этом коэффициент компрессии может быть переменным в пределах одного кадра — сложные для сжатия области картинки сжимаются с меньшим коэффициентом компрессии, а простые — с большим. При этом общий коэффициент компрессии для всего кадра остается постоянным (5:1). Результирующий поток для видео составляет примерно 25 Мбит/с. Размер кадра DV фиксирован и составляет (для стандарта PAL) 720х576 точек. Этот формат используется в видеокамерах miniDV, а запись видео, соответственно, производится на кассеты miniDV.

Преимуществами этого  формата являются наилучшее на сегодняшний  день качество видео стандартного разрешения и наибольшее, по сравнению с другими  форматами,  удобство редактирования, связанное с минимальными потерями качества видео при "рекомпрессии" (расжатие — редактирование: наложение эффектов, титров, переходов — повторное сжатие видео).

• Формат MPEG-2 — формат видео с так называемой межкадровой компрессией. При сжатии видео в этом формате сначала выбираются так называемые ключевые кадры — они сжимаются примерно так же, как это делалось в формате DV. Но ключевые кадры составляют лишь небольшую часть всех кадров сжимаемого видео, а остальные кадры сжимаются по другому алгоритму. Сжимается не сам кадр, а различия между кадрами.

То есть (и в этом состоит  важнейшее отличие MPEG-2 от DV) сжатие у нас уже не покадровое,  для большинства кадров видеопоследовательности мы имеем не сжатый кадр, а сжатую информацию о различиях между данным кадром и ближайшими к нему ключевым и промежуточными кадрами. При этом мы можем достичь более высокой степени компрессии при качестве, сравнимом с DV.

Но тут есть и обратная сторона — во-первых, кодирование/декодирование  в MPEG-2 требует больших аппаратных ресурсов, поскольку сам процесс  кодирования гораздо более сложен, нежели кодирование в DV. Bo-вторых, при  перекодировании (например, при редактировании видео, записанного в MPEG-2) потери в  качестве на рекомпрессию будут больше, нежели у DV — следствие опять-таки более сложного алгоритма кодирования и большего коэффициента компрессии. То есть, MPEG-2 менее удобен для редактирования, нежели DV. И, наконец, в-третьих, MPEG-2 обеспечивает сравнимое с DV качество при гораздо большем коэффициенте сжатия только для относительно статичной картинки. В этом случае изменения от кадра к кадру малы, и межкадровое сжатие MPEG-2 работает хорошо. Но на динамичных сценах, где изменение от кадра к кадру велико, качество межкадровой компрессии MPEG2 может значительно уступать качеству покадровой компрессии DV (вам наверняка приходилось наблюдать "квадраты" на некачественно закодированном DVD).