¿Cómo funcionan las videocámaras

Cómo Videocámaras Trabajo
Enfriar cámara Cosas Galería de imágenes

Introducción a Cómo Videocámaras Trabajo

En la mayor parte del mundo, videocámaras, o de vídeo de cámaras grabadoras, haber sido un espectáculo familiar durante casi 20 años. Las personas que tomen todas partes: a los juegos de la escuela, eventos deportivos, reuniones familiares y hasta los nacimientos! Cuando vas a un lugar turístico muy popular, que está rodeado de ellos. Videocámaras realmente han arraigado en los Estados Unidos, Japón y muchos otros países de todo el mundo, ya que son una pieza muy útil de la tecnología que usted puede ser dueño de menos de $ 300 (o más de $ 100.000).

¿Cómo puede hacer un dispositivo tan pequeño tanto? En particular, para cualquiera que haya nacido antes de la década de 1980, es simplemente increíble que las cámaras de vídeo de calidad son ahora fácilmente disponibles como artículos de consumo, y que son tan fáciles de usar. En este artículo, vamos a ver el interior de estos dispositivos muy populares para averiguar qué es exactamente lo que está pasando. Exploraremos videocámaras analógicas tradicionales y también miramos a la tecnología usada en las videocámaras digitales.

Cómo Videocámaras Trabajo

Videocámara con la cáscara externa retira

Lo basico

Una cámara de vídeo analógica típica contiene dos partes básicas:

  • Una sección de la cámara, que consta de un CCD, lente y motores para manejar el zoom, el enfoque y la abertura
  • Una sección VCR, en el que un VCR típico TV se contrae hacia abajo para encajar en un espacio mucho más pequeño.

La función del componente de la cámara es recibir información visual e interpretarlo como una señal de vídeo electrónica. El componente VCR es exactamente igual que el VCR conectado a su televisión: Se recibe una señal de vídeo electrónica y la graba en una cinta de vídeo como patrones magnéticos (ver Cómo el trabajo VCRs para detalles).

Estas dos secciones son fáciles de ver en las siguientes fotos.

Cómo Videocámaras Trabajo

De la videocámara Unidad VCR

Cómo Videocámaras Trabajo

Unidad de la cámara de la videocámara

Cómo Videocámaras Trabajo

El sistema de lente de la cámara

Cómo Videocámaras Trabajo

Charge Coupled Device de la videocámara (CCD)

Cómo Videocámaras Trabajo

La infrarrojos mecanismo de enfoque automático

Cómo Videocámaras Trabajo

Los motores que se centran las lentes de la cámara

Un tercer componente, el visor, recibe la imagen de vídeo, así que usted puede ver lo que está grabando. Visores son realmente pequeñas, blanco y negro o en televisores color, pero muchas videocámaras modernos también tienen mayor a todo color Pantallas de LCD. Hay muchos formatos de cámaras de vídeo analógicas, y muchas características adicionales, pero esto es el diseño básico de la mayoría de todos ellos. La variable principal es qué tipo de cinta de almacenamiento que utilizan.

Las videocámaras digitales tienen todos estos mismos elementos, pero tienen un componente añadido que toma la información analógica los frunces de la cámara y la traduce a bytes de datos. En lugar de almacenar la señal de vídeo como una pista continua de patrones magnéticos, graba la imagen y el sonido como 1s y 0s. Las videocámaras digitales son tan populares porque se puede copiar 1s y 0s muy fácilmente sin perder ninguna de la información que ha grabado. Información analógica, por el contrario, "se desvanece" con cada copia - el proceso de copia no reproduce la señal original con exactitud. La información de vídeo en forma digital también puede cargarse en computadoras, donde se puede editar, copiar, correo electrónico eso y manipularlo.

En la siguiente sección, vamos a ver el corazón de la videocámara, el dispositivo semiconductor que convierte la información visual en una señal electrónica.

Eso nunca funcionan ...

La primera videocámara patentar se publicó en el prolífico inventor estadounidense Jerome Lemelson en 1980. Lemelson, que falleció en 1997, había tratado de patentar la idea de una cámara de vídeo en 1977, pero el Oficina de Patentes de EE.UU. lo rechazó, alegando que la idea era demasiado exagerado y que ninguna empresa nunca podría ser capaz de fabricar y vender el dispositivo. Entre otras cosas, Lemelson también inventó componentes cruciales para la VCR, Walkman, Cajero automático y código de barras escáner.

Cómo Videocámaras Trabajo

CCD

El CCD

Como un cámara de película, una videocámara "ve" el mundo a través de lentes. En una cámara de cine, las lentes sirven para enfocar la luz de una escena en una placa tratada con productos químicos que tienen una reacción controlada a la luz. De este modo, película de la cámara graba la escena frente a ella: Se recoge una mayor cantidad de luz a partir de partes más brillantes de la escena, y cantidades más bajas de la luz de las partes más oscuras de la escena. La lente de una cámara de vídeo también sirve para enfocar la luz, pero en lugar de enfocarla en una placa radiográfica, brilla la luz a un pequeño semiconductor sensor de imagen. Este sensor, una dispositivo de carga acoplada (CCD), las medidas se iluminan con una media pulgada (aproximadamente 1 cm) Panel de 300.000 a 500.000 minúscula sensible a la luz diodos llamado photosites.

Cada fotosito mide la cantidad de luz (fotones) que realiza un punto en particular, y traduce esta información en electrones (cargas eléctricas): una imagen más brillante está representado por una carga eléctrica superior, y una imagen más oscura está representado por una carga eléctrica baja. Así como un artista dibuja una escena mediante el contraste de las zonas oscuras con zonas de luz, un CCD crea una imagen de vídeo mediante el registro de la intensidad de luz. Durante la reproducción, esta información dirige la intensidad de una haz de electrones de la televisión a medida que pasa sobre la pantalla.

Los fotones golpean una fotosito y la creación de electrones

Por supuesto, la medición de la intensidad de luz sólo nos da una imagen en blanco y negro. Para crear un color de la imagen, una cámara de vídeo tiene que detectar no sólo los niveles de luz total, sino también los niveles de cada color de la luz. Ya que se puede producir el espectro completo de colores combinando los tres colores rojo, verde y azul, una cámara de vídeo en realidad sólo necesita medir los niveles de estos tres colores para ser capaz de reproducir una imagen a todo color.

¿Cómo los tres colores se mezclan para formar muchos colores

En algunas cámaras de vídeo de alta gama, un divisor de haz separa una señal en tres versiones diferentes de la misma imagen - uno que muestra el nivel de la luz roja, uno que muestra el nivel de la luz verde y uno que muestra el nivel de la luz azul. Cada una de estas imágenes es capturado por su propio chip - los chips funcionan como se describe arriba, pero cada uno mide la intensidad de un solo color de la luz. La cámara entonces se superpone a estas tres imágenes y las intensidades de los diferentes colores primarios se mezclan para producir una imagen a todo color. Una videocámara que utiliza este método se refiere a menudo como una cámara de vídeo de tres chips.

Cómo Videocámaras Trabajo

¿Cómo se divide la imagen original (izquierda) en un divisor de haz

Este sencillo método produce una rica, imagen de alta resolución. CCDs son caros y comen un montón de poder, sin embargo, por lo que el uso de tres de ellos aumenta considerablemente los costes de fabricación de una cámara de vídeo. La mayoría de videocámaras llegar a funcionar con sólo un CCD de filtros de color permanentes ajuste a photosites individuales. Un cierto porcentaje de photosites mide sólo los niveles de luz roja, otro porcentaje medidas sólo luz verde y el resto de los photosites miden sólo la luz azul. Las denominaciones de color se extienden en una especie de rejilla (el filtro de Bayer a continuación es una configuración común), por lo que el equipo de cámara de vídeo puede tener una idea de los niveles de color en todas las partes de la pantalla. Este método requiere que el ordenador interpolar el verdadero color de la luz que llega en cada fotosito mediante el análisis de la información recibida por los demás photosites en los alrededores. Para una explicación completa de este proceso, echa un vistazo ¿Cómo Cámaras Digitales de Trabajo: Captura de color.

Cómo Videocámaras Trabajo

Si usted ha leído ¿Cómo Cámaras Digitales de Trabajo, entonces todo esto probablemente ha sido familiar para usted - las videocámaras y cámaras digitales tanto tomar fotos usando CCDs. Pero desde videocámaras producen imágenes en movimiento, sus CCDs tienen algunas piezas adicionales que no encontrará en los CCD de cámaras digitales. Para crear una señal de vídeo, una cámara de vídeo CCD debe tomar muchas fotos por segundo, lo que la cámara se combina para dar la impresión de movimiento.

Si usted ha leído Cómo la televisión Obras, usted sabe que una televisión "pinta" las imágenes en líneas horizontales a través de una pantalla, comenzando en la parte superior y trabajando hacia abajo. TV realidad pintar cada dos líneas en una pasada (esto se llama un "campo") y luego pintar las líneas alternas en el siguiente pase. Para crear una señal de vídeo, una cámara de vídeo captura un fotograma de vídeo desde el CCD y la graba como los dos campos. El CCD tiene en realidad otra capa sensor detrás del sensor de imagen. Para cada campo de vídeo, el CCD transfiere todos los cargos PhotoSite a esta segunda capa, que luego transmite las cargas eléctricas en cada fotosito, uno por uno. En una cámara de vídeo analógica, esta señal va a la videograbadora, que registra las cargas eléctricas (junto con información de color) como patrón magnético en video. Mientras que la segunda capa está transmitiendo la señal de vídeo, la primera capa ha refrescado a sí mismo y se captura otra imagen.


Una cámara de vídeo digital funciona básicamente de la misma manera, excepto que en esta última etapa de un conversión analógica-digital muestras de la señal analógica y convierte la información en bytes de datos (1 y 0). La videocámara registra estos bytes en un medio de almacenamiento, que podrían ser, entre otras cosas, una cinta, la disco duro o una DVD. La mayoría de las cámaras de vídeo digitales en el mercado hoy en día utilizar realmente cintas (porque son menos costosos), por lo que tienen un componente VCR mucho como VCR de una videocámara analógica. En lugar de grabar patrones magnéticos analógicas, sin embargo, la cabeza de la cinta registra el código binario. Entrelazado videocámaras digitales graban cada fotograma como dos campos, al igual que las videocámaras analógicas hacen. Progresivo videocámaras digitales de video disco como un todo todavía enmarca, que luego se rompen en dos campos cuando la salida de vídeo como una señal analógica. (Para saber más sobre analógico a digital de imagen, echa un vistazo ¿Cómo Cámaras Digitales de Trabajo: Información sobre Digitalización y Cómo Grabación Obras analógicas y digitales.)

Cómo Videocámaras Trabajo

La Lente

Como se mencionó anteriormente, el primer paso en la grabación de una imagen de vídeo es para enfocar la luz sobre el CCD, utilizando una lente.

Para tener una cámara para grabar una imagen clara de un objeto delante de él, tiene que ser capaz de ajustar el enfoque de la lente - es decir, mover la lente por lo que tiene como objetivo los haces de luz procedentes de ese objeto, precisamente, en la CCD. Así, al igual que las cámaras de película, videocámaras permiten mover el lente de entrada y salida para enfocar la luz. Por supuesto, la mayoría de la gente tiene que moverse con sus cámaras de vídeo, disparando muchas cosas diferentes a diferentes distancias, y en constante reorientación es extremadamente difícil.

Es por ello que todas las videocámaras vienen con una enfoque automático dispositivo, normalmente un haz de infrarrojos que rebota en objetos en el centro de la estructura y vuelve a un sensor de la videocámara.

Cómo Videocámaras Trabajo

Mecanismo de enfoque automático infrarrojo

Para encontrar la distancia al objeto, el procesador calcula el tiempo que tarda el haz de recuperarse y volver, multiplica esta vez por el velocidad de la luz, y divide el producto por dos (ya que la distancia recorrida dos veces - con el objeto y volver de nuevo). La videocámara tiene una pequeña motor que se mueve la lente, se centra en los objetos junto a esta distancia. Esto funciona bastante bien la mayor parte del tiempo, pero a veces hay que anularla - es posible que desee centrarse en algo en el lado del marco, por ejemplo, pero el enfoque automático está recogiendo lo que está justo en frente de la cámara de video. Para obtener más información sobre los mecanismos de enfoque automático, echa un vistazo Cómo Autofocus Cámaras Trabajo.

Cómo Videocámaras Trabajo

Videocámaras también están equipados con un lentes de aumento. En cualquier tipo de cámara, puede ampliar una escena mediante el aumento de la longitud focal de la lente (la distancia entre la lente y la película o CCD). Un Aumento optico lente es una unidad de lente única que le permite cambiar esta distancia focal, por lo que puede pasar de una ampliación a un aumento de cerca. LA rango de zoom le dice la ampliación máxima y mínima. Para hacer que la función de zoom más fácil de usar, la mayoría de cámaras de video tienen un motor adjunto que ajusta el zoom en respuesta a un sencillo control de palanca de la empuñadura. Una ventaja de esto es que usted puede utilizar el zoom fácilmente, sin necesidad de utilizar su mano libre. La otra ventaja es que el motor se ajusta la lente a una velocidad constante, haciendo zooms más fluido. La desventaja de usar el control agarre es que los desagües de motor batería energía.

Algunas videocámaras tienen también algo llamado zoom digital. No se trata de las lentes de la cámara en absoluto- simplemente se acerca a una parte de la imagen total capturado por el CCD, magnificando los píxeles. Zooms digitales estabilizan fotos ampliadas un poco mejor que los zooms ópticos, pero sacrifican la calidad de resolución debido a que terminan usando sólo una parte de los photosites disponibles en el CCD. La pérdida de resolución hace que la imagen borrosa.

Una de las mejores cosas de una cámara de vídeo es que puede ajustar automáticamente para diferentes niveles de luz. Es muy obvio para el CCD cuando una imagen es más o de menos expuestos porque no hay mucha variación en las tasas aplicadas en cada fotosito. La videocámara controla los cargos PhotoSite y ajusta la cámara de iris para dejar más o menos luz a través de las lentes. El equipo videocámara siempre trabaja para mantener un buen contraste entre la oscuridad y la luz, por lo que las imágenes no aparecen demasiado oscuras o demasiado lavada.

Formatos

Formatos analógicos

Señales de audio como una pista analógica en cinta de vídeo analógica grabar vídeo y videocámaras. Esto significa que cada vez que realice una copia de una cinta, se pierde parte de la imagen y calidad de audio. Formatos analógicos carecen de un número de características impresionantes que encontrará en las videocámaras digitales. La principal diferencia entre los formatos analógicos disponibles es qué tipo de cinta de video la videocámara utiliza y la resolución. Formatos analógicos incluyen:

  • VHS estándar: Cámaras estándar VHS utilizan el mismo tipo de cintas de vídeo como un VCR regular. Una ventaja obvia de esto es que después de haber grabado algo, usted puede hacer estallar la cinta y reproducirlo en la mayoría de los reproductores de video. Debido a su uso generalizado, cintas VHS son mucho menos costosas que las cintas utilizadas en otros formatos- también te dan un tiempo de grabación más largo. La principal desventaja de formato VHS estándar es que el tamaño de las cintas requiere un diseño videocámara más engorroso más grande. Tienen una resolución de aproximadamente 230 a 250 líneas horizontales, que es el nivel más bajo de lo que está ahora disponible.
  • VHS-C: VHS-C récord videocámaras en la cinta VHS estándar que se encuentra en un casete más compacto. Puede reproducir casetes VHS-C en un aparato de vídeo estándar, pero es necesario un dispositivo adaptador que corre la cinta a través de una cinta de tamaño completo. Básicamente, sin embargo, el formato VHS-C ofrece la misma compatibilidad con el formato VHS estándar. El tamaño más pequeño de cinta permite diseños más compactos, haciendo VHS-C videocámaras más portátil. Pero el tamaño de la cinta reducido también significa cintas VHS-C tienen una duración más corta que las cámaras VHS estándar. En el modo de juego corto, las cintas pueden contener de 30 a 45 minutos de vídeo. Ellos pueden tener de 60 a 90 minutos de material si graba en el modo de reproducción ampliada, pero esto sacrifica calidad de imagen y sonido considerablemente.
  • Super VHS: Videocámaras Súper VHS son del mismo tamaño que las cámaras VHS estándar, debido a que utilizan las mismas cintas de tamaño. La única diferencia entre los dos formatos es que la cinta súper VHS graba una imagen con 380 a 400 líneas horizontales, una imagen de resolución mucho más alta que la cinta VHS estándar. No se puede reproducir cintas súper VHS en un VCR estándar, pero, al igual que con todos los formatos, la propia videocámara es un reproductor de vídeo y se puede conectar directamente a su televisión o para su VCR copiar copias VHS estándar.
  • Super VHS-C: Básicamente, super VHS-C es súper VHS como VHS-C es VHS estándar: Es sólo una versión más compacta que utiliza un cassette de tamaño más pequeño.
  • 8mm: Estas cámaras de vídeo utilizan pequeñas cintas de 8 mm (aproximadamente del tamaño de un cinta de audio). La principal ventaja de este formato es que los fabricantes pueden producir videocámaras compactas, a veces lo suficientemente pequeños para caber en un bolsillo de la chaqueta. El formato ofrece sobre la misma resolución que VHS estándar, con una calidad un poco mejor sonido. Al igual que las cintas VHS estándar, cintas de 8 mm tienen cerca de dos horas de metraje, pero son más caros. Para ver cintas de 8 mm en su televisor, usted tiene que conectar la videocámara y lo utilizan como una cortesía VCR.Photo SonySony Hi-8 Handycam
  • Hi-8: Hi-8 cámaras de vídeo son muy similares a 8 mm videocámaras, pero hay varias diferencias importantes. Por un lado, Hi-8 cámaras tienen una resolución mucho más alta - cerca de 400 líneas. Además, Hi-8 cintas son más caras que las cintas de 8 mm ordinarios.
Formatos digitales

Las videocámaras digitales se diferencian de las videocámaras analógicas en algunas maneras muy importantes. Registran la información digital, como bytes, lo que significa que la imagen puede ser reproducida sin perder ninguna imagen o la calidad de audio. El vídeo digital también se puede descargar a un ordenador, donde puede editarlo o publicarlo en la Web. Otra distinción es que el vídeo digital tiene una resolución mucho mejor que el vídeo analógico, por lo general de 500 líneas. Hay dos formatos digitales de consumo de uso generalizado:

  • MiniDV:Foto cortesía Newstream.comCanon MiniDV VideocámaraMiniDV videocámaras grabar en casetes compactos, que son bastante caros y tienen unos 60 a 90 minutos de metraje. El vídeo tiene un impresionante 500 líneas de resolución, sin embargo, y se puede transferir fácilmente a un ordenador personal. Videocámaras DV pueden ser extremadamente ligero y compacto - muchos son aproximadamente del tamaño de una novela de bolsillo. Otra característica interesante es la capacidad de capturar imágenes fijas, tal como lo hace una cámara digital. Sony ha presentado recientemente MicroMV, un formato que funciona de la misma forma básica como MiniDV pero los registros en cintas mucho más pequeñas.
  • Digital8:Foto cortesía SonySony Handycam Digital8Videocámaras Digital8 (producidos por Sony en exclusiva) son muy similares a las videocámaras DV regulares, pero utilizan cintas-Hi 8 mm estándar, que son menos costosos. Estas cintas tienen hasta 60 minutos de imágenes, que se pueden copiar sin ninguna pérdida de calidad. Al igual que con videocámaras DV, puede conectar videocámaras Digital8 a su ordenador para descargar sus películas para la edición o el uso de Internet. Cámaras Digital8 son generalmente un poco más grande que las videocámaras DV - aproximadamente del tamaño de los modelos de 8 mm estándar.
  • DVD:Foto cortesía SonySony DVD HandycamDVD videocámaras son todavía relativamente raros, en comparación con los modelos MiniDV, pero sus números están creciendo de manera constante. En lugar de grabación de señales magnéticas en la cinta, estas videocámaras Quemadura información de video directamente en discos pequeños. La principal ventaja de este formato es que cada sesión de grabación se registra como una pista individual, al igual que la canción individuo rastrea en un CD. En lugar de rebobinado y rápido fowarding través de cinta, puede saltar inmediatamente a cada sección de vídeo. Aparte de eso, las videocámaras de DVD son bastante cerca de los modelos MiniDV en el rendimiento. La imagen es un poco mejor en los modelos de DVD, sin embargo, y los DVD puede almacenar más imágenes. Dependiendo de la configuración de la videocámara, un disco puede almacenar 30 minutos a dos horas de vídeo. Las nuevas videocámaras DVD admiten dos formatos de DVD: DVD-R y DVD-RAM. Ambos son las tres cuartas partes del tamaño de Discos de películas DVD y están encerrados en cartuchos de plástico (al menos mientras que en la videocámara). La ventaja de DVD-R discos de videocámara es que funcionan en la mayoría de set-top Reproductores de DVD. El inconveniente es que sólo se puede grabar a cada disco una vez, lo que significa que usted necesita para comprar nuevos discos con regularidad. Puede grabar más DVD-RAM discos una y otra vez, pero no pueden reproducirlos en reproductores de DVD normales. Al igual que las cintas MiniDV, usted tiene que o bien utilizar la videocámara como un jugador para su TV o copiar su película a otra cortesía format.Photo SonyLa Sony Handycam Red IP graba en tanto MicroMV y Memory Stick.
  • Tarjeta de memoria: En la actualidad hay algunas videocámaras digitales que graban directamente en tarjetas de memoria de estado sólido, como Memoria flash , Memory Sticks y tarjetas SD.

En estos días, usted puede obtener una cámara de vídeo digital para $ 600 y recoger algunas cintas de menos de $ 10. Edición de vídeo digital programas simplifican el proceso de edición hasta el punto donde se puede dominarlo en una tarde.

Incluso las cámaras de vídeo analógicas de gama baja tienen muchas características útiles que cualquiera puede obtener imágenes decente con un poco de práctica, y usted puede crear películas de calidad con mayor profundidad el estudio. La tecnología que una vez fue el dominio exclusivo de los profesionales de la televisión ya está disponible como equipo hobby. Ya sea que usted simplemente quiere grabar las fiestas de cumpleaños y recitales o esperas para producir proyectos de vídeo ambiciosos, las nuevas videocámaras sin duda tienen mucho que ofrecer.

Para obtener más información sobre cámaras de vídeo y otros temas relacionados, echa un vistazo a los enlaces de la página siguiente.


» » ¿Cómo funcionan las videocámaras