Dans la plupart des pays du monde, les caméras vidéo sont depuis longtemps devenues monnaie courante. Les gens les emmènent à des pièces de théâtre à l'école, à des événements sportifs, à des réunions de famille et même à des naissances. Dans un endroit prisé des touristes, on les voit partout. Les caméscopes se sont fortement implantés aux États-Unis, au Japon et dans de nombreux autres pays, car ils représentent une technologie très recherchée.
Mais comment un si petit appareil peut-il faire autant ? Ceux qui sont nés avant les années 1980 sont surpris de voir que des modèles de qualité sont maintenant facilement disponibles et qu'ils sont si faciles à utiliser. Cet article décrit le principe de fonctionnement et le dispositif de la caméra vidéo.
Construction de base
Une caméra vidéo analogique conventionnelle se compose de deux parties principales:
- Section comprenant le CCD, l'objectif et le zoom, la mise au point et les moteurs de contrôle de l'iris;
- un magnétoscope de taille réduite.
Comment fonctionne la caméra vidéoest qu'il reçoit des informations visuelles et les transforme en un signal électronique. Un magnétoscope est similaire à un enregistreur ordinaire connecté à un téléviseur: il reçoit un signal et l'enregistre sur une cassette.
Le troisième composant, le viseur, reçoit également l'image vidéo, afin que l'utilisateur puisse voir ce qui est filmé. Il s'agit d'un petit écran noir et blanc ou couleur, mais de nombreux modèles modernes sont équipés de grands écrans LCD couleur. Il existe de nombreux formats de caméscopes analogiques avec de nombreuses fonctionnalités supplémentaires, mais la conception décrite est la principale. Ils diffèrent par les cassettes qu'ils utilisent.
Le dispositif et le principe de fonctionnement des caméras vidéo numériques sont similaires à ceux des caméras analogiques, mais ils ont un élément supplémentaire qui convertit les informations en octets de données. Au lieu d'enregistrer le signal vidéo sous la forme d'une séquence continue d'impulsions magnétiques, il est stocké sous forme de zéros et de uns. Les caméscopes numériques sont populaires car ils permettent de copier facilement des vidéos sans perdre aucune information. L'enregistrement analogique "disparaît" à chaque copie - le signal d'origine n'est pas reproduit avec précision. Les informations vidéo sous forme numérique peuvent être téléchargées sur un ordinateur, où elles peuvent être modifiées, copiées, envoyées par courrier électronique, etc.
Capteur d'image
Comme un appareil photo, un caméscope "voit" le monde à travers un objectif. Des optiques sont nécessaires pour focaliser la lumière de la scène sur le film traité avec des produits chimiques photosensibles. Ainsi, la caméra capture ce qui estdevant lui. Il recueille plus de lumière des parties claires de la scène et moins des parties sombres. L'objectif d'une caméra vidéo sert également à la mise au point, mais au lieu d'un film, il utilise un petit capteur d'image à semi-conducteur. Ce capteur détecte la lumière à l'aide d'un réseau de millions de minuscules photodiodes. Chacun d'eux mesure le nombre de photons qui atteignent un certain point et traduit cette information en électrons (charges électriques): une image plus claire est représentée par une charge plus élevée, et une image plus sombre par une charge plus faible. Tout comme un artiste peint une scène en mettant en évidence des zones sombres avec des zones claires, un capteur crée une vidéo en détectant l'intensité lumineuse. Pendant la lecture, ces informations contrôlent la luminosité des pixels d'affichage.
Bien sûr, la mesure du flux lumineux ne donne qu'une image en noir et blanc. Pour obtenir des couleurs, vous devez déterminer non seulement le niveau d'éclairage global, mais également les niveaux de chaque couleur. Le spectre complet peut être recréé en combinant seulement 3 d'entre eux - rouge, vert et bleu. Par conséquent, le principe de fonctionnement des caméras vidéo repose sur l'utilisation de ces seules couleurs.
Certains modèles divisent le signal en 3 versions de la même image pour les niveaux de lumière rouge, verte et bleue. Chacun d'eux est capturé par sa propre puce. Ils sont ensuite additionnés et les couleurs primaires sont mélangées pour créer une image en couleur.
Cette méthode simple produit une vidéo riche et haute résolution.
Les CCD à photodiode sont chers et consomment beaucoup d'énergie, et utilisent3 capteurs augmente considérablement les coûts de production. La plupart des caméras vidéo sont équipées d'un seul capteur avec des filtres de couleur permanents pour les photodiodes individuelles. Certains d'entre eux ne mesurent que les niveaux de rouge, d'autres uniquement les niveaux de vert et les autres mesurent les niveaux de bleu. Les couleurs sont réparties selon un motif de grille (comme un filtre Bayer) afin que le processeur du caméscope puisse se faire une idée des niveaux de couleur dans toutes les parties de l'écran. Cette méthode nécessite une interpolation des données reçues par chaque photodiode en analysant les informations reçues par ses voisines.
Formation du signal
Parce que les caméscopes capturent des images en mouvement, leurs capteurs ont des pièces supplémentaires qui ne se trouvent pas dans les capteurs des appareils photo numériques. Pour créer un signal vidéo, ils doivent prendre de nombreuses prises de vue à chaque seconde, qui sont ensuite combinées, donnant l'impression de mouvement.
Pour ce faire, le caméscope capture une image et l'enregistre entrelacée. Derrière le capteur d'image se trouve une autre couche de capteur. Pour chaque champ, les charges vidéo lui sont transférées puis transmises séquentiellement. Dans une caméra vidéo analogique, ce signal est envoyé à un magnétoscope, qui l'enregistre (ainsi que des informations de couleur) sur bande vidéo sous forme d'impulsions magnétiques. Pendant que la deuxième couche transmet des données, la première capture l'image suivante.
Le principe de fonctionnement d'une caméra vidéo de type numérique est fondamentalement le même, sauf qu'à la dernière étape, le convertisseur analogique-numérique convertit le signal en octets de données. La caméra les enregistre sur un support, qui peut être une bande magnétique, un disque durdisque, DVD ou mémoire flash. Les modèles numériques entrelacés stockent chaque image sous forme de deux champs de la même manière que les modèles analogiques. Les caméras à balayage progressif enregistrent la vidéo image par image.
Lentille
Comme mentionné précédemment, la première étape de l'enregistrement d'une image vidéo consiste à focaliser la lumière sur le capteur. Le principe de fonctionnement de l'objectif de la caméra est le suivant. Pour que l'appareil photo capture une image claire de l'objet devant lui, il est nécessaire de focaliser l'optique, c'est-à-dire de la déplacer de manière à ce que les rayons émanant du sujet tombent exactement sur le capteur. Comme les appareils photo, les caméscopes vous permettent de déplacer l'objectif pour focaliser la lumière.
Autofocus
La plupart des gens ont besoin de se déplacer et de photographier différents sujets à différentes distances, et la mise au point constante est extrêmement difficile. C'est pourquoi tous les caméscopes ont un dispositif de mise au point automatique. Il s'agit généralement d'un faisceau infrarouge qui rebondit sur les objets au centre du cadre et revient au capteur de la caméra.
Pour déterminer la distance à l'objet, le processeur calcule le temps qu'il faut au faisceau pour se réfléchir et revenir, multiplier cette valeur par la vitesse de la lumière et diviser le produit par deux (car il a parcouru la distance deux fois - à l'objet et retour). Le caméscope possède un petit moteur qui déplace les optiques pour les focaliser à une distance calculée. Cela fonctionne généralement assez bien, mais parfois vous devez redéfinir la distance - par exemple, lorsque vous souhaitez vous concentrer sur quelque chose qui n'est pas au centre du cadre,car l'autofocus répond à ce qui se trouve directement devant l'objectif.
Zoom optique et numérique
Les caméscopes sont également équipés d'un zoom. Cela permet de zoomer sur la scène en augmentant la focale (entre l'optique et la pellicule ou le capteur). Le zoom optique est une unité unique qui vous permet de passer d'un grossissement à un autre. La plage de zoom indique le grossissement maximum et minimum. Pour faciliter l'utilisation du zoom, la plupart des caméscopes sont équipés d'un moteur qui déplace l'optique en réponse à une pression sur un bouton de la poignée. L'un des avantages de ceci est que vous pouvez facilement contrôler le grossissement sans utiliser une seconde main. De plus, le moteur déplace l'objectif à une vitesse constante et le zoom est plus fluide. Cependant, le moteur vide la batterie.
Certains caméscopes ont un soi-disant. zoom numérique. Les utilisateurs ne conseillent pas de l'utiliser, car il n'est pas du tout associé à l'objectif, mais agrandit simplement la partie de l'image capturée par le capteur. Cela sacrifie la résolution car seule une partie de la zone du capteur est utilisée. Par conséquent, la vidéo est moins claire.
Exposition
L'une des grandes caractéristiques de l'appareil photo est l'ajustement automatique à différents niveaux de lumière. Le capteur est très sensible à la surexposition ou à la sous-exposition car la gamme de signaux de chaque photodiode est limitée. Le caméscope surveille leur niveau et ajuste l'ouverture pour réduire ouaugmenter le flux de lumière à travers les lentilles. Le processeur maintient un bon contraste à tout moment afin que les images ne paraissent pas trop sombres ou délavées.
Le principe de fonctionnement des caméras de surveillance
De telles caméras seront utiles pour ceux qui veulent savoir ce qui se passe pendant leur absence. Leur besoin peut survenir pour diverses raisons. Par exemple, les parents peuvent vouloir surveiller un bébé qui dort et réduire le risque d'une chute dangereuse du berceau. Et les caméras autour de la maison vous permettront de voir les gens venir à la porte d'entrée et peut-être même vous aideront à trouver le cambrioleur.
La sortie de la caméra est transmise, traitée, reconvertie en image et enregistrée si nécessaire. La vidéo peut être transmise sur un câble coaxial ou une paire torsadée, ainsi que sur un réseau sans fil. Le traitement du signal est effectué dans un enregistreur vidéo, un serveur ou un PC avec une carte de capture vidéo. L'image s'affiche sur le moniteur.
Le principe de fonctionnement des caméras de surveillance extérieures est qu'elles sont installées sur des portails, des bâtiments et d'autres structures afin de surveiller ce qui se passe en temps réel. En règle générale, il s'agit de gros appareils bien visibles, dont la simple vue indique clairement aux étrangers qu'ils sont sous surveillance.
Le principe de fonctionnement des caméras vidéo sans fil repose sur la diffusion d'images sur un réseau sans fil. Cependant, d'autres appareils tels que les routeurs Wi-Fi et les téléphones portables sont capables d'interrompre leur signal. De plus, la transmission sans fil peut être interceptée, ce quicontraire aux objectifs de sécurité. Par conséquent, les utilisateurs sont invités à s'assurer que le signal est crypté de manière sécurisée.
Le principe de fonctionnement des caméras cachées repose sur l'utilisation d'objectifs de type point avec un trou de sortie de plusieurs millimètres et un grand angle de vision. Cela vous permet de les installer dans les appareils électroménagers et les articles d'intérieur.
Conseils pour choisir les formats analogiques
Les caméras analogiques enregistrent la vidéo et l'audio sur une bande analogique. Les experts ne recommandent pas de les utiliser, car lors de la copie, la qualité de l'image et du son diminue inévitablement. De plus, les formats analogiques manquent d'un certain nombre de fonctionnalités de caméra vidéo numérique. La principale différence entre les deux est le type de cassette et la résolution. Les principaux formats de caméscopes analogiques sont:
- Norme VHS. Ce type de caméra utilise la même bande magnétique que les magnétoscopes conventionnels. Cela facilite la visualisation des images. Ces cassettes sont peu coûteuses et offrent de longues durées d'enregistrement. Le principal inconvénient du format VHS est la nécessité d'une conception de caméscope encombrant. La résolution est de 230-250 lignes horizontales, ce qui est la limite inférieure pour ce type d'appareil.
- Les caméras VHS-C utilisent une cassette VHS standard, mais dans une cassette plus compacte. L'enregistrement peut être lu sur un magnétoscope ordinaire, mais nécessite un adaptateur pleine grandeur. En principe, le fonctionnement d'un caméscope VHS-C est similaire à celui d'un VHS. La petite taille de la cassette permetcréer des structures plus compactes, mais la durée d'enregistrement est réduite à 30-45 minutes.
- Les caméras Super VHS ont à peu près la même taille que les VHS car elles utilisent le même format de cartouches. La différence est que la résolution d'écriture est de 380 à 400 lignes. Ces cassettes ne peuvent pas être lues sur un magnétoscope, mais l'appareil photo lui-même peut être connecté directement à un téléviseur.
- Super VHS-C est conforme à la norme VHS mais est une version plus compacte utilisant une cartouche plus petite.
- Les caméscopes 8 mm sont également dotés de petites cassettes. Cela permet de produire des modèles plus petits qui offrent des résolutions qui correspondent à la norme VHS avec une qualité sonore légèrement meilleure. Durée d'enregistrement - environ 2 heures.
- La norme Hi-8 est similaire à 8 mm mais offre une résolution beaucoup plus élevée, environ 400 lignes.
Conseils pour choisir les formats numériques
Le principe de fonctionnement des caméras vidéo numériques diffère de celui des caméras analogiques en ce que les informations qu'elles contiennent sont enregistrées sous forme numérique, de sorte que l'image est reproduite sans perte de qualité. Une telle vidéo peut être téléchargée sur un ordinateur, où elle peut être éditée ou publiée sur Internet. Il a une bien meilleure résolution. Les formats suivants sont largement utilisés:
- MiniDV propose des cassettes compactes qui contiennent 60 à 90 minutes de séquences sur 500 lignes. Ce type d'appareil photo est extrêmement léger et compact. Il est possible de capturer des images fixes.
- Format Sony MicroMVfonctionne de la même manière mais utilise des cassettes plus petites.
- Digital8 utilise une bande standard Hi-8mm pour 60 minutes d'enregistrement. Les modèles de ce type sont généralement légèrement plus grands que DV.
- Les caméras DVD enregistrent la vidéo directement sur de petits disques optiques. Le principal avantage de ce format est que chaque session est enregistrée sur une piste distincte. Au lieu de rembobiner et d'avancer rapidement, vous pouvez accéder directement à la partie souhaitée de la vidéo. En dehors de cela, les caméscopes DVD sont assez proches des modèles MiniDV, mais peuvent stocker plus de vidéo de 30 minutes à 2 heures.
- Les DVD-R et DVD-RAM font 3/4 de la taille des disques DVD. L'inconvénient est que vous ne pouvez leur écrire qu'une seule fois. Ils ne peuvent pas être lus sur des lecteurs de DVD conventionnels. Comme pour les cassettes MiniDV, vous devez soit utiliser l'appareil photo comme lecteur, soit copier le film dans un autre format.
- La carte mémoire est le moyen le plus populaire d'enregistrer des vidéos. Les clips sont enregistrés directement sur des cartes à semi-conducteurs telles que la mémoire flash, le Memory Stick ou la carte SD.
En conclusion
Aujourd'hui, tout le monde peut acheter un appareil photo bon marché, et les programmes de montage simplifient le processus de montage à tel point que tout le monde peut rapidement le maîtriser.
Même les modèles analogiques de faible qualité disposent de nombreuses fonctionnalités utiles qui sont faciles à apprendre et permettent de réaliser des films de qualité. La technologie qui était autrefois le domaine exclusif de la télévision professionnelle est désormais accessible aux amateurs. Les derniers caméscopes ont certainement beaucoup à offrir et pour ceux qui veulent capturer un anniversaire ouconcert, et les start-ups de projets vidéo ambitieux.
