ในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก กล้องวิดีโอได้กลายเป็นเรื่องธรรมดามานานแล้ว ผู้คนพาพวกเขาไปโรงเรียน การแข่งขันกีฬา งานสังสรรค์ในครอบครัว และแม้กระทั่งการเกิด ในสถานที่ที่เป็นที่นิยมของนักท่องเที่ยวสามารถพบเห็นได้ทุกที่ กล้องวิดีโอได้รับการตั้งหลักอย่างแข็งแกร่งในสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ มากมาย เนื่องจากเป็นตัวแทนของเทคโนโลยีที่เป็นที่ต้องการอย่างสูง
แต่เครื่องเล็กๆ แบบนี้ทำอะไรได้มากมายขนาดนี้? ผู้ที่เกิดก่อนปี 1980 จะแปลกใจที่โมเดลคุณภาพมีวางจำหน่ายแล้วและใช้งานง่ายมาก บทความนี้อธิบายหลักการทำงานและอุปกรณ์ของกล้องวิดีโอ
โครงสร้างพื้นฐาน
กล้องวิดีโอแอนะล็อกทั่วไปประกอบด้วยสองส่วนหลัก:
- ส่วนรวมถึง CCD, เลนส์และซูม, มอเตอร์ควบคุมโฟกัสและม่านตา;
- a VCR ที่ลดขนาด
กล้องวิดีโอทำงานอย่างไรคือรับข้อมูลภาพและแปลงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ VCR คล้ายกับเครื่องบันทึกที่เชื่อมต่อกับทีวีทั่วไป: รับสัญญาณและบันทึกลงในเทปคาสเซ็ต
ช่องมองภาพยังรับภาพวิดีโอองค์ประกอบที่สามเพื่อให้ผู้ใช้เห็นว่ากำลังถ่ายทำอะไรอยู่ นี่คือจอแสดงผลขาวดำหรือสีขนาดเล็ก แต่รุ่นทันสมัยหลายรุ่นมีหน้าจอ LCD แบบเต็มสีขนาดใหญ่ มีกล้องวิดีโอแอนะล็อกหลากหลายรูปแบบพร้อมคุณสมบัติเพิ่มเติมมากมาย แต่การออกแบบที่อธิบายไว้เป็นหลัก พวกเขาใช้ตลับเทปต่างกันอย่างไร
อุปกรณ์และหลักการทำงานของกล้องวิดีโอดิจิทัลคล้ายกับกล้องอะนาล็อก แต่มีองค์ประกอบเพิ่มเติมที่แปลงข้อมูลเป็นไบต์ข้อมูล แทนที่จะบันทึกสัญญาณวิดีโอเป็นลำดับต่อเนื่องของพัลส์แม่เหล็ก มันจะถูกเก็บไว้เป็นศูนย์และหนึ่ง กล้องดิจิตอลเป็นที่นิยมเพราะทำให้ง่ายต่อการคัดลอกวิดีโอโดยไม่สูญเสียข้อมูลใดๆ การบันทึกแบบแอนะล็อก "หายไป" กับแต่ละสำเนา - สัญญาณต้นฉบับจะไม่ถูกทำซ้ำอย่างถูกต้อง ข้อมูลวิดีโอในรูปแบบดิจิทัลสามารถดาวน์โหลดลงในคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถแก้ไข คัดลอก ส่งอีเมล ฯลฯ
เซ็นเซอร์ภาพ
เหมือนกล้อง กล้องถ่ายวิดีโอ "มองเห็น" โลกผ่านเลนส์ จำเป็นต้องใช้เลนส์ในการโฟกัสแสงจากเวทีไปยังฟิล์มที่บำบัดด้วยสารเคมีที่ไวต่อแสง ดังนั้นกล้องจะจับภาพสิ่งที่เป็นต่อหน้าเขา โดยจะรวบรวมแสงจากส่วนที่สว่างของฉากมากขึ้นและจากส่วนที่มืดน้อยลง เลนส์ของกล้องวิดีโอยังทำหน้าที่โฟกัส แต่แทนที่จะใช้ฟิล์ม กล้องจะใช้เซ็นเซอร์ภาพเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กแทน เซ็นเซอร์นี้ตรวจจับแสงโดยใช้โฟโตไดโอดขนาดเล็กจำนวนหลายล้านตัว แต่ละคนวัดจำนวนโฟตอนที่ชนจุดหนึ่งและแปลข้อมูลนี้เป็นอิเล็กตรอน (ประจุไฟฟ้า): ภาพที่สว่างกว่าจะแสดงด้วยประจุที่สูงกว่า และภาพที่มืดกว่าด้วยภาพที่ต่ำกว่า เช่นเดียวกับที่ศิลปินวาดภาพโดยเน้นบริเวณที่มืดด้วยพื้นที่สว่าง เซ็นเซอร์จะสร้างวิดีโอโดยการตรวจจับความเข้มของแสง ในระหว่างการเล่น ข้อมูลนี้จะควบคุมความสว่างของพิกเซลที่แสดง
แน่นอนว่าการวัดฟลักซ์การส่องสว่างจะให้ภาพขาวดำเท่านั้น เพื่อให้ได้สี คุณจำเป็นต้องกำหนดไม่เพียงแต่ระดับความสว่างโดยรวม แต่ยังต้องกำหนดระดับสำหรับแต่ละสีด้วย สเปกตรัมเต็มรูปแบบสามารถสร้างใหม่ได้โดยการรวมเพียง 3 อย่างเท่านั้น - แดง เขียว และน้ำเงิน ดังนั้นหลักการทำงานของกล้องวิดีโอจึงขึ้นอยู่กับการใช้สีเหล่านี้เท่านั้น
บางรุ่นแยกสัญญาณออกเป็น 3 เวอร์ชันของภาพเดียวกันสำหรับระดับแสงสีแดง เขียว และน้ำเงิน แต่ละคนถูกจับโดยชิปของตัวเอง จากนั้นนำสีเหล่านี้มารวมกันและผสมสีหลักเพื่อสร้างภาพสีที่สมบูรณ์
วิธีง่ายๆ นี้ทำให้วิดีโอมีความละเอียดสูง
โฟโตไดโอด CCD มีราคาแพงและกินไฟมาก และใช้งานเซ็นเซอร์ 3 ตัวเพิ่มต้นทุนการผลิตอย่างมาก กล้องวิดีโอส่วนใหญ่มีเซ็นเซอร์เพียงตัวเดียวพร้อมฟิลเตอร์สีถาวรสำหรับโฟโตไดโอดแต่ละตัว บางส่วนวัดเฉพาะระดับสีแดง บางส่วนวัดเฉพาะระดับสีเขียว และส่วนที่เหลือวัดระดับสีน้ำเงิน สีจะถูกกระจายในรูปแบบตาราง (เช่น ฟิลเตอร์ไบเออร์) เพื่อให้หน่วยประมวลผลของกล้องถ่ายวิดีโอทราบระดับสีในทุกส่วนของหน้าจอ วิธีนี้ต้องมีการแก้ไขข้อมูลที่โฟโตไดโอดแต่ละตัวได้รับโดยการวิเคราะห์ข้อมูลที่เพื่อนบ้านได้รับ
การสร้างสัญญาณ
เนื่องจากกล้องวิดีโอจับภาพเคลื่อนไหว เซ็นเซอร์ของพวกมันจึงมีชิ้นส่วนเพิ่มเติมที่ไม่พบในเซ็นเซอร์ของกล้องดิจิตอล ในการสร้างสัญญาณวิดีโอ พวกเขาจะต้องถ่ายหลายช็อตทุกวินาที จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างความประทับใจในการเคลื่อนไหว
ในการทำเช่นนี้ กล้องถ่ายวิดีโอจะจับภาพเฟรมและบันทึกแบบอินเทอร์เลซ ด้านหลังเซ็นเซอร์ภาพเป็นอีกชั้นหนึ่งของเซ็นเซอร์ สำหรับแต่ละฟิลด์ ค่าบริการวิดีโอจะถูกโอนไปจากนั้นจึงส่งตามลำดับ ในกล้องวิดีโอแอนะล็อก สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยัง VCR ซึ่งบันทึก (พร้อมกับข้อมูลสี) บนวิดีโอเทปในรูปแบบของพัลส์แม่เหล็ก ขณะที่เลเยอร์ที่สองกำลังส่งข้อมูล เลเยอร์แรกกำลังจับภาพถัดไป
หลักการทำงานของกล้องวิดีโอประเภทดิจิตอลนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกัน ยกเว้นในขั้นตอนสุดท้าย ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลจะแปลงสัญญาณเป็นไบต์ข้อมูล กล้องบันทึกลงสื่อ ซึ่งสามารถเป็นเทปแม่เหล็ก แข็งแผ่นดิสก์ DVD หรือหน่วยความจำแฟลช โมเดลดิจิทัลแบบอินเทอร์เลซจะจัดเก็บแต่ละเฟรมเป็นสองฟิลด์ในลักษณะเดียวกับโมเดลแอนะล็อก กล้องสแกนแบบโปรเกรสซีฟบันทึกวิดีโอทีละเฟรม
เลนส์
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ขั้นตอนแรกในการบันทึกวิดีโอคือการโฟกัสแสงไปที่เซ็นเซอร์ หลักการทำงานของเลนส์กล้องมีดังนี้ เพื่อให้กล้องจับภาพวัตถุที่อยู่ด้านหน้าได้อย่างชัดเจน จำเป็นต้องปรับโฟกัสออปติก กล่าวคือ ย้ายวัตถุเพื่อให้รังสีที่เล็ดลอดออกมาจากตัวแบบตกกระทบบนเซ็นเซอร์พอดี เช่นเดียวกับกล้อง กล้องวิดีโออนุญาตให้คุณขยับเลนส์เพื่อโฟกัสที่แสง
ออโต้โฟกัส
คนส่วนใหญ่ต้องเคลื่อนไหวและถ่ายภาพวัตถุที่แตกต่างกันในระยะทางที่ต่างกัน และการโฟกัสใหม่อย่างต่อเนื่องเป็นเรื่องยากมาก นั่นเป็นเหตุผลที่กล้องวิดีโอทั้งหมดมีอุปกรณ์โฟกัสอัตโนมัติ ซึ่งมักจะเป็นลำแสงอินฟราเรดที่กระดอนวัตถุที่อยู่ตรงกลางเฟรมและกลับไปที่เซ็นเซอร์กล้อง
ในการกำหนดระยะห่างจากวัตถุ โปรเซสเซอร์จะคำนวณระยะเวลาที่ลำแสงจะสะท้อนและส่งคืน คูณค่านี้ด้วยความเร็วของแสงแล้วหารผลิตภัณฑ์ด้วยสอง (เพราะเดินทางเป็นระยะทางสองครั้ง - ไปที่วัตถุและด้านหลัง) กล้องถ่ายวิดีโอมีมอเตอร์ขนาดเล็กที่เคลื่อนเลนส์เพื่อโฟกัสไปยังระยะที่คำนวณได้ ซึ่งมักจะได้ผลค่อนข้างดี แต่บางครั้งคุณต้องกำหนดระยะทางใหม่ เช่น เมื่อคุณต้องการโฟกัสบางสิ่งที่ไม่ได้อยู่ตรงกลางเฟรมเพราะออโต้โฟกัสตอบสนองต่อสิ่งที่อยู่ตรงหน้าเลนส์โดยตรง
ซูมออปติคอลและดิจิตอล
กล้องวิดีโอมีเลนส์ซูมด้วย วิธีนี้ช่วยให้คุณซูมเข้าในฉากได้โดยการเพิ่มทางยาวโฟกัส (ระหว่างเลนส์กับฟิล์มหรือเซนเซอร์) เลนส์ซูมออปติคอลเป็นอุปกรณ์ชิ้นเดียวที่ช่วยให้คุณย้ายจากการขยายภาพหนึ่งไปยังอีกภาพหนึ่งได้ ช่วงการซูมระบุกำลังขยายสูงสุดและต่ำสุด เพื่อให้การซูมใช้งานง่ายขึ้น กล้องวิดีโอส่วนใหญ่มีมอเตอร์ที่ขยับเลนส์เพื่อตอบสนองต่อการกดปุ่มที่ด้ามจับ ข้อดีอย่างหนึ่งของสิ่งนี้คือ คุณสามารถควบคุมการขยายได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องใช้เข็มวินาที นอกจากนี้ มอเตอร์จะเคลื่อนเลนส์ด้วยความเร็วคงที่ และการซูมจะราบรื่นยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่
กล้องวิดีโอบางรุ่นมีชื่อเรียกว่า ซูมแบบดิจิตอล. ผู้ใช้ไม่แนะนำให้ใช้เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับเลนส์เลย แต่เพียงขยายส่วนของภาพที่ถ่ายโดยเซ็นเซอร์เท่านั้น สิ่งนี้ทำให้ความละเอียดลดลงเนื่องจากใช้พื้นที่เซ็นเซอร์เพียงบางส่วนเท่านั้น ส่งผลให้วิดีโอมีความชัดเจนน้อยลง
แสง
คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอย่างหนึ่งของกล้องคือการปรับระดับแสงต่างๆ โดยอัตโนมัติ เซ็นเซอร์ไวต่อแสงมากหรือน้อยเกินไป เนื่องจากช่วงสัญญาณจากโฟโตไดโอดแต่ละตัวมีจำกัด กล้องถ่ายวิดีโอจะตรวจสอบระดับและปรับรูรับแสงเพื่อลดหรือเพิ่มการไหลของแสงผ่านเลนส์ โปรเซสเซอร์รักษาคอนทราสต์ที่ดีตลอดเวลาเพื่อไม่ให้ภาพดูมืดเกินไปหรือซีดจาง
หลักการทำงานของกล้องวงจรปิด
กล้องดังกล่าวจะเป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ต้องการทราบว่าเกิดอะไรขึ้นระหว่างที่พวกเขาไม่อยู่ ความต้องการของพวกเขาอาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ ตัวอย่างเช่น ผู้ปกครองอาจต้องการดูทารกนอนหลับและลดความเสี่ยงที่จะหกล้มจากเปล และกล้องรอบบ้านจะให้คุณเห็นคนมาที่ประตูหน้าและอาจช่วยคุณหาหัวขโมยได้ด้วย
เอาต์พุตของกล้องจะถูกส่ง ประมวลผล แปลงกลับเป็นรูปภาพ และบันทึกหากจำเป็น สามารถส่งวิดีโอผ่านสายโคแอกเซียลหรือสายคู่บิดเกลียว เช่นเดียวกับผ่านเครือข่ายไร้สาย การประมวลผลสัญญาณจะดำเนินการในเครื่องบันทึกวิดีโอ เซิร์ฟเวอร์หรือพีซีที่มีการ์ดจับภาพวิดีโอ รูปภาพแสดงบนจอภาพ
หลักการทำงานของกล้องวงจรปิดกลางแจ้งคือมีการติดตั้งไว้ที่ประตูอาคารและสิ่งปลูกสร้างอื่น ๆ เพื่อติดตามสิ่งที่เกิดขึ้นในเวลาจริง ตามกฎแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้มีขนาดใหญ่และมองเห็นได้ชัดเจน ซึ่งทำให้บุคคลภายนอกมองเห็นได้ชัดเจนว่าพวกเขากำลังอยู่ภายใต้การเฝ้าระวัง
หลักการทำงานของกล้องวิดีโอไร้สายนั้นยึดตามการแพร่ภาพผ่านเครือข่ายไร้สาย อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์อื่นๆ เช่น เราเตอร์ Wi-Fi และโทรศัพท์มือถือสามารถขัดจังหวะสัญญาณได้ นอกจากนี้ การส่งสัญญาณแบบไร้สายอาจถูกสกัดกั้นซึ่งขัดต่อวัตถุประสงค์ด้านความปลอดภัย ดังนั้น ขอแนะนำให้ผู้ใช้ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสัญญาณได้รับการเข้ารหัสอย่างปลอดภัย
หลักการทำงานของกล้องที่ซ่อนอยู่นั้นขึ้นอยู่กับการใช้เลนส์แบบจุดที่มีรูทางออกหลายมิลลิเมตรและมุมมองที่กว้าง ช่วยให้คุณสามารถติดตั้งในเครื่องใช้ในครัวเรือนและของตกแต่งภายในได้
เคล็ดลับในการเลือกรูปแบบแอนะล็อก
กล้องอะนาล็อกบันทึกวิดีโอและเสียงในรูปแบบเทปแอนะล็อก ผู้เชี่ยวชาญไม่แนะนำให้ใช้เพราะเมื่อคัดลอกคุณภาพของภาพและเสียงจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ นอกจากนี้ รูปแบบแอนะล็อกยังขาดคุณสมบัติของกล้องวิดีโอดิจิทัลจำนวนหนึ่ง ความแตกต่างหลักระหว่างทั้งสองคือประเภทตลับเทปและความละเอียด รูปแบบหลักของกล้องวิดีโอแอนะล็อกคือ:
- มาตรฐาน VHS กล้องประเภทนี้ใช้เทปแม่เหล็กแบบเดียวกับ VCR ทั่วไป ซึ่งช่วยให้ดูฟุตเทจได้ง่ายขึ้น เทปเหล่านี้มีราคาไม่แพงและให้เวลาในการบันทึกที่ยาวนาน ข้อเสียเปรียบหลักของรูปแบบ VHS คือความต้องการการออกแบบกล้องวิดีโอขนาดใหญ่ ความละเอียดคือ 230-250 เส้นแนวนอน ซึ่งเป็นขีดจำกัดล่างสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้
- กล้อง VHS-C ใช้เทป VHS มาตรฐาน แต่ในตลับเทปขนาดกะทัดรัดกว่า สามารถเล่นการบันทึกด้วย VCR ปกติ แต่ต้องใช้อะแดปเตอร์ขนาดเต็ม โดยหลักการแล้ว การทำงานของกล้องวิดีโอ VHS-C จะคล้ายกับ VHS ขนาดตลับที่เล็กลงช่วยให้สร้างโครงสร้างที่กะทัดรัดมากขึ้น แต่เวลาในการบันทึกลดลงเหลือ 30-45 นาที
- กล้อง Super VHS มีขนาดใกล้เคียงกับ VHS เพราะใช้คาร์ทริดจ์รูปแบบเดียวกัน ความแตกต่างคือความละเอียดในการเขียนคือ 380-400 บรรทัด เทปเหล่านี้ไม่สามารถเล่นบน VCR ได้ แต่ตัวกล้องสามารถเชื่อมต่อกับทีวีได้โดยตรง
- Super VHS-C เป็นไปตามมาตรฐาน VHS แต่เป็นเวอร์ชันที่กะทัดรัดกว่าโดยใช้ตลับหมึกที่เล็กกว่า
- กล้องวิดีโอขนาด 8 มม. มีเทปคาสเซ็ตขนาดเล็กด้วย ทำให้สามารถผลิตโมเดลขนาดเล็กได้ซึ่งให้ความละเอียดที่ตรงกับมาตรฐาน VHS พร้อมคุณภาพเสียงที่ดีขึ้นเล็กน้อย ระยะเวลาบันทึก - ประมาณ 2 ชั่วโมง
- Hi-8 มาตรฐานคล้ายกับ 8 มม. แต่ให้ความละเอียดสูงกว่ามาก ประมาณ 400 เส้น
เคล็ดลับในการเลือกรูปแบบดิจิทัล
หลักการทำงานของกล้องวิดีโอดิจิทัลแตกต่างจากกล้องอนาล็อกตรงที่ข้อมูลในนั้นถูกบันทึกในรูปแบบดิจิทัล เพื่อให้ภาพได้รับการทำซ้ำโดยไม่สูญเสียคุณภาพ วิดีโอดังกล่าวสามารถดาวน์โหลดไปยังคอมพิวเตอร์ซึ่งสามารถแก้ไขหรือเผยแพร่ทางอินเทอร์เน็ตได้ มีความละเอียดดีกว่ามาก รูปแบบต่อไปนี้ใช้กันอย่างแพร่หลาย:
- MiniDV นำเสนอเทปคาสเซ็ตขนาดกะทัดรัดที่สามารถเก็บภาพวิดีโอได้ 60-90 นาทีที่ 500 บรรทัด กล้องประเภทนี้มีน้ำหนักเบาและกะทัดรัดเป็นพิเศษ ถ่ายภาพนิ่งได้
- รูปแบบ MicroMV ของ Sonyใช้งานได้เหมือนกันแต่ใช้ตลับเล็ก
- Digital8 ใช้เทป Hi-8mm มาตรฐานสำหรับการบันทึก 60 นาที โมเดลประเภทนี้มักจะใหญ่กว่า DV เล็กน้อย
- กล้อง DVD บันทึกวิดีโอลงในออปติคัลดิสก์ขนาดเล็กโดยตรง ข้อได้เปรียบหลักของรูปแบบนี้คือแต่ละเซสชันจะถูกบันทึกเป็นแทร็กแยกต่างหาก แทนที่จะกรอกลับและกรอไปข้างหน้า คุณสามารถข้ามไปยังส่วนที่ต้องการของวิดีโอได้โดยตรง นอกจากนั้น กล้องวิดีโอ DVD นั้นค่อนข้างใกล้เคียงกับรุ่น MiniDV แต่สามารถเก็บวิดีโอได้มากขึ้นจาก 30 นาทีถึง 2 ชั่วโมง
- DVD-R และ DVD-RAM มีขนาด 3/4 ของแผ่น DVD ข้อเสียคือคุณสามารถเขียนถึงพวกเขาได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้น ไม่สามารถเล่นบนเครื่องเล่นดีวีดีทั่วไปได้ เช่นเดียวกับเทป MiniDV คุณต้องใช้กล้องเป็นเครื่องเล่นหรือคัดลอกภาพยนตร์ไปยังรูปแบบอื่น
- การ์ดหน่วยความจำเป็นวิธีบันทึกวิดีโอยอดนิยม คลิปจะถูกบันทึกลงในการ์ดโซลิดสเตตโดยตรง เช่น หน่วยความจำแฟลช Memory Stick หรือ SD
สรุป
วันนี้ ทุกคนสามารถซื้อกล้องราคาถูกได้ และโปรแกรมตัดต่อทำให้ขั้นตอนการตัดต่อง่ายขึ้นจนทุกคนเชี่ยวชาญได้อย่างรวดเร็ว
แม้แต่รุ่นแอนะล็อกคุณภาพต่ำก็ยังมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากมายที่เรียนรู้ได้ง่ายและสร้างภาพยนตร์คุณภาพ เทคโนโลยีที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นโดเมนเฉพาะของโทรทัศน์มืออาชีพขณะนี้มีให้สำหรับมือสมัครเล่นแล้ว กล้องวิดีโอรุ่นล่าสุดมีให้เลือกมากมายและสำหรับผู้ที่ต้องการจับภาพวันเกิดหรือคอนเสิร์ต และการเริ่มต้นโครงการวิดีโอที่มีความทะเยอทะยาน
