Устройство цифровых видеокамер

Современная цифровая видеокамера содержит, как правило, следующие основные элементы: объектив, матрицу, преобразующую оптическое изображение во временную последовательность электрических зарядов, одно или два устройства для наблюдения за изображением, систему преобразования электрических сигналов от матрицы в цифровую форму, а также ряд электронных систем автоматической и ручной регулировки параметров видеосъёмки (системы автофокусировки и трансфокации, электронный затвор, системы ручного и автоматического баланса белого, системы стабилизации изображения).

Подробная информация о назначении и устройстве объектива приведена в разделе 2. Принцип действия матриц в цифровых камерах был рассмотрен в разделе 1.3. Поэтому ниже рассмотрены назначение и принцип действия остальных узлов камеры.

Электронный затвор определяет время экспозиции светочувствительной матрицы. Уменьшать это время по сравнению с длительностью прямого хода кадровой развертки (обычно 1/50 с) становится необходимым при съемке быстро движущихся объектов, а также при слишком большой освещенности объекта. Достигается это при помощи регулирования длительности промежутка между моментами подачи импульсов сброса и переноса зарядовой картины из секции изображения в секцию памяти.

В системе преобразования электрических сигналов от матрицы в цифровую форму осуществляется получение пригодных для записи сигналов яркости и цветности.

Функцией системы автоматического баланса белого является поддержка такого соотношения между сигналами цветности и яркости, чтобы при различном спектральном составе освещения цвет объекта при воспроизведении был естественным. Система основана на измерении соотношения усредненных за период одного кадра амплитуд первичных цветовых сигналов R, В и G (красный, зеленый и синий).

Устройство автоматического управления диафрагмой поддерживает на некотором постоянном уровне освещенность чувствительной поверхности матрицы. Когда условия видеосъемки выходят за пределы возможных регулировок отверстия диафрагмы (очень яркие или очень темные снимаемые объекты), регулировка экспозиции осуществляется другими системами управления экспозицией - электронным затвором или усилителем слабого света.

Система автоматической фокусировки служит для облегчения процесса получения резкого изображения снимаемого объекта и является типичным примером следящей системы.

Видоискатель необходим для контроля изображения снимаемого объекта - его масштаба, резкости, освещенности, кадрирования, а также для контроля символьной информации, вводимой в видеосигнал. В ранних моделях видеокамер в качестве видоискателя использовался миниатюрный телевизионный монитор, изображение в котором выдается электронно-лучевой трубкой с магнитным отклонением луча. В настоящее время изображение формируется на ЖК-экране.

Современные цифровые видеокамеры создают для операторов широкий спектр возможностей как в области съёмки так и монтажа. Например, цифровые камеры Sony, кроме обычных режимов видеосъемки, позволяют осуществлять следующие функции: запись неподвижного изображения на ленту (Tape Photo recording), съемка без потери пикселей (Prog. Scan), использование опорной рамки, использование широкоэкранного режима, использование спецэффектов (Digital effect), ручная регулировка уровня записи звука (Sound recording level), подключение дополнительного внешнего микрофона, индивидуальные предустановки, определяющие качество изображения (Custom preset), ручная фокусировка, запись через определенные интервалы, покадровая запись (Cut recording), наложение даты и времени на изображение, ввод индексной метки. С помощью видеокамеры возможно осуществление таких операций монтажа, как перезапись ленты, перезапись только желаемых сцен (Digital program editing), использование камкордера с аналоговым видеоустройством и персональным компьютером (Signal convert function), запись видео- или ТВ-программ, наложение звука, установка значений времени, наложение титра, создание собственных титров, ввод имени кассеты, стирание данных в памяти кассеты.

В качестве примера в приложении приведены технические характеристики, режимы работы, функции цифровой видеокамеры Sony DSR-PD170 и информация о возможности управления параметрами съёмки через экранное меню.

Следующим этапом совершенствования видеотехники, очевидно, станет совершенствование 3D-аппаратуры. В настоящее время существует большое количество 3D-дисплеев. Эта группа объединяет и разные варианты стереодисплеев, и устройства для воспроизведения трёхмерных оптических моделей. Для получения объемных изображений из разных точек пространства одновременно производится съемка несколькими обычными («плоскими») камерами, что достаточно трудоёмко. Поэтому можно ожидать появления техники нового поколения для 3D-видеосъемки. Восприятие объемного изображения предпочтительней, чем плоского, как для кинозрителей, так и для учёных, поэтому постепенно произойдёт соответствующая смена аппаратуры. Операторы получат новые технические возможности для создания новых художественных эффектов.