در اکثر کشورهای جهان، دوربین فیلمبرداری مدتهاست که رایج شده است. مردم آنها را به بازی های مدرسه، رویدادهای ورزشی، گردهمایی های خانوادگی و حتی تولد می برند. در مکانی محبوب گردشگران، آنها را می توان همه جا دید. دوربین های فیلمبرداری در ایالات متحده، ژاپن و بسیاری از کشورهای دیگر جای پای محکمی به دست آورده اند، زیرا آنها فناوری بسیار مورد توجهی را نشان می دهند.
اما چگونه چنین دستگاه کوچکی می تواند این همه کار را انجام دهد؟ کسانی که قبل از دهه 1980 متولد شده اند از اینکه مدل های باکیفیت اکنون به راحتی در دسترس هستند و استفاده از آنها بسیار آسان است شگفت زده شده اند. این مقاله اصل عملکرد و دستگاه دوربین فیلمبرداری را شرح می دهد.
ساخت و ساز اساسی
یک دوربین فیلمبرداری آنالوگ معمولی از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- بخش شامل CCD، لنز و زوم، فوکوس و موتورهای کنترل عنبیه؛
- یک VCR کوچکتر.
چگونه دوربین فیلمبرداری کار می کنداین است که اطلاعات بصری را دریافت کرده و به سیگنال الکترونیکی تبدیل می کند. یک VCR شبیه یک ضبط کننده معمولی متصل به تلویزیون است: سیگنالی را دریافت می کند و آن را روی نوار کاست ضبط می کند.
سومین جزء، منظره یاب، تصویر ویدیو را نیز دریافت می کند، بنابراین کاربر می تواند آنچه را که در حال فیلمبرداری است، ببیند. این یک صفحه نمایش کوچک سیاه و سفید یا رنگی است، اما بسیاری از مدل های مدرن به صفحه نمایش LCD بزرگ تمام رنگی مجهز هستند. فرمت های زیادی از دوربین های فیلمبرداری آنالوگ با بسیاری از ویژگی های اضافی وجود دارد، اما طراحی توصیف شده اصلی ترین است. آنها در نوع نوارهایی که استفاده می کنند متفاوت هستند.
دستگاه و اصل عملکرد دوربین‌های فیلمبرداری دیجیتال مشابه دوربین‌های آنالوگ است، اما دارای یک عنصر اضافی است که اطلاعات را به بایت داده تبدیل می‌کند. به جای ضبط سیگنال ویدئویی به عنوان دنباله ای پیوسته از پالس های مغناطیسی، به صورت صفر و یک ذخیره می شود. دوربین های فیلمبرداری دیجیتال محبوب هستند زیرا کپی کردن فیلم ها را بدون از دست دادن اطلاعات آسان می کنند. ضبط آنالوگ با هر کپی "ناپدید می شود" - سیگنال اصلی با دقت بازتولید نمی شود. اطلاعات ویدیویی به صورت دیجیتال را می توان در رایانه بارگیری کرد، جایی که می توان آنها را ویرایش، کپی، ایمیل و غیره ارسال کرد.
حسگر تصویر
دوربین فیلمبرداری مانند یک دوربین، دنیا را از طریق یک لنز "می بیند". اپتیک برای متمرکز کردن نور از صحنه بر روی فیلمی که با مواد شیمیایی حساس به نور درمان شده است مورد نیاز است. بنابراین، دوربین آنچه را که هست می گیرددر مقابل او نور بیشتری از قسمت های روشن صحنه و کمتر از قسمت های تاریک جمع آوری می کند. لنز دوربین فیلمبرداری نیز برای فوکوس استفاده می کند، اما به جای فیلم، از یک سنسور تصویر نیمه هادی کوچک استفاده می کند. این حسگر نور را با استفاده از میلیون ها فتودیود کوچک تشخیص می دهد. هر کدام از آنها تعداد فوتون‌هایی را که به نقطه خاصی برخورد می‌کنند اندازه‌گیری می‌کنند و این اطلاعات را به الکترون (بارهای الکتریکی) ترجمه می‌کنند: تصویر روشن‌تر با بار بالاتر و تصویر تیره‌تر با بار کمتر نشان داده می‌شود. درست همانطور که یک هنرمند صحنه ای را با برجسته کردن مناطق تاریک با مناطق روشن ترسیم می کند، یک حسگر با تشخیص شدت نور ویدئو ایجاد می کند. در حین پخش، این اطلاعات روشنایی پیکسل های نمایشگر را کنترل می کند.
البته، اندازه گیری شار نوری فقط یک تصویر سیاه و سفید می دهد. برای به دست آوردن رنگ، نه تنها باید سطح کلی روشنایی، بلکه سطوح هر رنگ را نیز تعیین کنید. طیف کامل را می توان تنها با ترکیب 3 مورد از آنها - قرمز، سبز و آبی - بازسازی کرد. بنابراین اصل عملکرد دوربین های فیلمبرداری بر اساس استفاده از این رنگ ها است.
برخی از مدل ها سیگنال را به 3 نسخه از یک تصویر برای سطوح نور قرمز، سبز و آبی تقسیم می کنند. هر یک از آنها توسط تراشه خاص خود گرفته می شود. سپس آنها با هم اضافه می شوند و رنگ های اصلی برای ایجاد یک تصویر تمام رنگی مخلوط می شوند.
این روش ساده ویدیویی غنی و با وضوح بالا تولید می کند.
CCD های فوتودیود گران هستند و انرژی زیادی مصرف می کنند و استفاده می شوند3 سنسور هزینه های تولید را تا حد زیادی افزایش می دهد. اکثر دوربین های فیلمبرداری تنها به یک سنسور با فیلترهای رنگی دائمی برای فتودیودهای جداگانه مجهز هستند. برخی از آنها فقط سطوح قرمز، برخی فقط سطوح سبز و بقیه سطوح آبی را اندازه می گیرند. رنگ ها در یک الگوی شبکه ای (مانند فیلتر Bayer) توزیع می شوند تا پردازنده دوربین فیلمبرداری بتواند تصوری از سطوح رنگ در تمام قسمت های صفحه داشته باشد. این روش مستلزم درونیابی داده های دریافتی توسط هر فوتودیود با تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافتی توسط همسایگان آن است.
شکل دادن سیگنال
از آنجایی که دوربین های فیلمبرداری تصاویر متحرک را ثبت می کنند، حسگرهای آنها دارای قطعات اضافی هستند که در سنسورهای دوربین دیجیتال یافت نمی شوند. برای ایجاد یک سیگنال ویدیویی، آنها باید در هر ثانیه چندین عکس بگیرند، که سپس با هم ترکیب می شوند و احساس حرکت می کنند.
برای انجام این کار، دوربین فیلمبرداری یک فریم را می گیرد و آن را به هم پیوسته ضبط می کند. پشت سنسور تصویر یک لایه حسگر دیگر قرار دارد. برای هر فیلد، بارهای ویدئویی به آن منتقل می شود و سپس به صورت متوالی ارسال می شود. در یک دوربین فیلمبرداری آنالوگ، این سیگنال به یک VCR ارسال می شود که آن را (به همراه اطلاعات رنگی) روی نوار ویدئویی به صورت پالس های مغناطیسی ضبط می کند. در حالی که لایه دوم در حال انتقال داده است، لایه اول تصویر بعدی را می گیرد.
اصل عملکرد دوربین فیلمبرداری نوع دیجیتال اساساً یکسان است، با این تفاوت که در مرحله آخر مبدل آنالوگ به دیجیتال سیگنال را به بایت داده تبدیل می کند. دوربین آنها را روی رسانه‌ای که می‌تواند نوار مغناطیسی باشد، به سختی ضبط می‌کنددیسک، دی وی دی یا فلش مموری. مدل های دیجیتالی در هم تنیده هر فریم را به صورت دو فیلد مانند مدل های آنالوگ ذخیره می کنند. دوربین‌های اسکن پیشرونده فیلم را فریم به فریم ضبط می‌کنند.
لنز
همانطور که قبلاً ذکر شد، اولین گام در ضبط تصویر ویدئویی تمرکز نور بر روی سنسور است. اصل عملکرد لنز دوربین به شرح زیر است. برای اینکه دوربین بتواند تصویر واضحی از جسم مقابل خود بگیرد، باید اپتیک را فوکوس کرد، یعنی آن را حرکت داد تا پرتوهای ساطع شده از سوژه دقیقاً روی سنسور بیفتند. مانند دوربین‌ها، دوربین‌های فیلمبرداری به شما امکان می‌دهند لنز را برای تمرکز نور حرکت دهید.
فوکوس خودکار
بیشتر مردم نیاز به حرکت و عکاسی از سوژه های مختلف در فواصل مختلف دارند، و فوکوس مجدد دائماً بسیار دشوار است. به همین دلیل است که همه دوربین های فیلمبرداری دارای یک دستگاه فوکوس خودکار هستند. این معمولاً یک پرتو مادون قرمز است که از اجسام در مرکز کادر منعکس می‌شود و به حسگر دوربین برمی‌گردد.
برای تعیین فاصله تا جسم، پردازنده مدت زمان بازتاب و بازگشت پرتو را محاسبه می کند، این مقدار را در سرعت نور ضرب کرده و حاصل ضرب را بر دو تقسیم می کند (چون مسافت را دو بار طی کرده است - به جسم و پشت). دوربین فیلمبرداری دارای یک موتور کوچک است که اپتیک ها را حرکت می دهد تا آنها را در فاصله محاسبه شده متمرکز کند. این معمولاً به خوبی کار می کند، اما گاهی اوقات باید فاصله را دوباره تعریف کنید - برای مثال، وقتی می خواهید روی چیزی تمرکز کنید که در مرکز کادر نیست.زیرا فوکوس خودکار به چیزی که مستقیماً در جلوی لنز است پاسخ می دهد.
زوم اپتیکال و دیجیتال
دوربین های فیلمبرداری به لنز زوم نیز مجهز هستند. این به شما امکان می دهد با افزایش فاصله کانونی (بین اپتیک و فیلم یا سنسور) روی صحنه زوم کنید. لنز زوم اپتیکال یک واحد واحد است که به شما امکان می دهد از یک بزرگنمایی به بزرگنمایی دیگر حرکت کنید. محدوده بزرگنمایی حداکثر و حداقل بزرگنمایی را نشان می دهد. برای سهولت استفاده از زوم، اکثر دوربین های فیلمبرداری مجهز به موتوری هستند که در پاسخ به فشار دادن یک دکمه روی دسته، اپتیک را حرکت می دهد. یکی از مزایای این کار این است که می توانید به راحتی بزرگنمایی را بدون استفاده از دست دوم کنترل کنید. علاوه بر این، موتور لنز را با سرعت ثابت حرکت می دهد و زوم نرم تر است. با این حال، موتور باتری را تخلیه می کند.
برخی از دوربین های فیلمبرداری به اصطلاح. زوم دیجیتال. کاربران استفاده از آن را توصیه نمی کنند، زیرا به هیچ وجه با لنز مرتبط نیست، بلکه به سادگی بخشی از تصویر گرفته شده توسط سنسور را بزرگ می کند. این وضوح وضوح را قربانی می کند زیرا تنها بخشی از ناحیه حسگر استفاده می شود. در نتیجه، ویدیو کمتر واضح است.
قرار گرفتن در معرض
یکی از ویژگی های عالی دوربین تنظیم خودکار سطوح مختلف نور است. سنسور به نوردهی بیش از حد یا کمتر حساس است زیرا دامنه سیگنال‌های هر فتودیود محدود است. دوربین فیلمبرداری سطح آنها را کنترل می کند و دیافراگم را برای کاهش یا تنظیم می کندافزایش جریان نور از طریق لنزها پردازنده کنتراست خوبی را همیشه حفظ می‌کند تا تصاویر خیلی تیره یا تمیز به نظر نرسند.
اصل عملکرد دوربین های مداربسته
چنین دوربین هایی برای کسانی که می خواهند بدانند در غیاب آنها چه اتفاقی می افتد مفید خواهد بود. نیاز به آنها ممکن است به دلایل مختلفی ایجاد شود. به عنوان مثال، والدین ممکن است بخواهند یک نوزاد در حال خواب را تماشا کنند و خطر افتادن خطرناک از گهواره را کاهش دهند. و دوربین‌های اطراف خانه به شما امکان می‌دهند افرادی را ببینید که به جلوی در می‌آیند و شاید حتی به شما کمک کنند تا سارق را پیدا کنید.
خروجی دوربین ارسال می شود، پردازش می شود، دوباره به تصویر تبدیل می شود و در صورت لزوم ضبط می شود. ویدئو را می توان از طریق یک کابل کواکسیال یا جفت پیچ خورده و همچنین از طریق یک شبکه بی سیم منتقل کرد. پردازش سیگنال در یک ضبط کننده ویدیو، سرور یا رایانه شخصی با کارت ضبط ویدیو انجام می شود. تصویر بر روی مانیتور نمایش داده می شود.
اصل عملکرد دوربین‌های نظارتی در فضای باز این است که بر روی دروازه‌ها، ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها نصب می‌شوند تا آنچه را که در زمان واقعی اتفاق می‌افتد نظارت کنند. به عنوان یک قاعده، اینها وسایل بزرگ و آشکاری هستند که دیدن آنها برای خارجی ها روشن می کند که تحت نظر هستند.
اصل عملکرد دوربین های فیلمبرداری بی سیم بر اساس پخش تصاویر از طریق یک شبکه بی سیم است. با این حال، دستگاه های دیگری مانند روترهای وای فای و تلفن های همراه می توانند سیگنال خود را قطع کنند. علاوه بر این، انتقال بی سیم ممکن است رهگیری شود، کهبرخلاف اهداف امنیتی بنابراین، به کاربران توصیه می شود مطمئن شوند که سیگنال به طور ایمن رمزگذاری شده است.
اصل عملکرد دوربین های مخفی مبتنی بر استفاده از لنزهای نقطه ای با سوراخ خروجی چند میلی متری و زاویه دید گسترده است. این به شما امکان می دهد آنها را در لوازم خانگی و وسایل داخلی نصب کنید.
نکاتی برای انتخاب فرمت های آنالوگ
دوربین های آنالوگ ویدئو و صدا را به عنوان یک تراک نوار آنالوگ ضبط می کنند. کارشناسان استفاده از آنها را توصیه نمی کنند، زیرا هنگام کپی کردن، کیفیت تصویر و صدا به ناچار کاهش می یابد. علاوه بر این، فرمت های آنالوگ فاقد تعدادی ویژگی دوربین فیلمبرداری دیجیتال هستند. تفاوت اصلی این دو در نوع کاست و وضوح آن است. فرمت های اصلی دوربین های فیلمبرداری آنالوگ عبارتند از:
- استاندارد VHS. این نوع دوربین ها از نوار مغناطیسی مشابه با VCR های معمولی استفاده می کنند. این کار باعث می شود که فیلم را راحت تر ببینید. این کاست ها ارزان هستند و زمان ضبط طولانی را فراهم می کنند. نقطه ضعف اصلی فرمت VHS نیاز به طراحی دوربین فیلمبرداری حجیم است. وضوح 230-250 خطوط افقی است که حد پایینی برای این نوع دستگاه است.
- دوربین های VHS-C از نوار استاندارد VHS اما در کاست فشرده تر استفاده می کنند. ضبط را می توان روی یک VCR معمولی پخش کرد، اما به یک آداپتور با اندازه کامل نیاز دارد. اصولاً عملکرد دوربین فیلمبرداری VHS-C مشابه VHS است. اندازه کاست کوچکتر اجازه می دهدساختارهای فشرده تر ایجاد کنید، اما زمان ضبط به 30-45 دقیقه کاهش می یابد.
- دوربین های Super VHS تقریباً به اندازه VHS هستند زیرا از کارتریج های فرمت یکسانی استفاده می کنند. تفاوت این است که وضوح نوشتن 380-400 خط است. این نوارها را نمی توان در یک VCR پخش کرد، اما خود دوربین را می توان مستقیماً به تلویزیون متصل کرد.
- Super VHS-C با استاندارد VHS مطابقت دارد، اما نسخه فشرده‌تری است که از یک کارتریج کوچکتر استفاده می‌کند.
- دوربین های فیلمبرداری 8 میلی متری همچنین دارای کاست های کوچک هستند. این اجازه می دهد تا مدل های کوچکتری تولید شوند که وضوحی مطابق با استاندارد VHS با کیفیت صدای کمی بهتر ارائه می دهند. مدت زمان ضبط - حدود 2 ساعت.
- استاندارد Hi-8 مشابه 8 میلی متر است اما وضوح بسیار بالاتری را ارائه می دهد، حدود 400 خط.
نکاتی برای انتخاب فرمت های دیجیتال
اصل عملکرد دوربین‌های فیلمبرداری دیجیتال با دوربین‌های آنالوگ متفاوت است، زیرا اطلاعات موجود در آنها به صورت دیجیتال ضبط می‌شود، به طوری که تصویر بدون افت کیفیت بازتولید می‌شود. چنین ویدیویی را می توان در رایانه بارگیری کرد، جایی که می توان آن را ویرایش یا در اینترنت منتشر کرد. وضوح بسیار بهتری دارد. فرمت های زیر به طور گسترده استفاده می شود:
- MiniDV دارای کاست های جمع و جور است که 60 تا 90 دقیقه فیلم را در 500 خط نگه می دارد. این نوع دوربین بسیار سبک و جمع و جور است. گرفتن تصاویر ثابت امکان پذیر است.
- فرمت Sony MicroMVیکسان کار می کند اما از کاست های کوچکتر استفاده می کند.
- Digital8 از نوار استاندارد Hi-8mm برای 60 دقیقه ضبط استفاده می کند. مدل‌های این نوع معمولاً کمی بزرگ‌تر از DV هستند.
- دوربین های DVD ویدئو را مستقیماً در دیسک های نوری کوچک ذخیره می کنند. مزیت اصلی این فرمت این است که هر جلسه به عنوان یک آهنگ جداگانه ضبط می شود. به جای عقب و جلو بردن سریع، می توانید مستقیماً به قسمت مورد نظر ویدیو بروید. به غیر از آن، دوربین‌های فیلمبرداری DVD بسیار نزدیک به مدل‌های MiniDV هستند، اما می‌توانند ویدیوهای بیشتری را از 30 دقیقه تا 2 ساعت ذخیره کنند.
- DVD-R و DVD-RAM 3/4 اندازه دیسک های DVD هستند. نکته منفی این است که شما فقط یک بار می توانید برای آنها بنویسید. آنها را نمی توان در پخش کننده های DVD معمولی پخش کرد. مانند کاست های MiniDV، یا باید از دوربین به عنوان پخش کننده استفاده کنید یا فیلم را در قالب دیگری کپی کنید.
- کارت حافظه محبوب ترین راه برای ضبط ویدیو است. کلیپ‌ها مستقیماً در کارت‌های حالت جامد مانند حافظه فلش، Memory Stick یا SD ذخیره می‌شوند.
در نتیجه
امروزه همه می توانند یک دوربین ارزان قیمت بخرند و برنامه های ویرایش فرآیند ویرایش را تا حدی ساده می کنند که همه می توانند به سرعت بر آن مسلط شوند.
حتی مدل‌های آنالوگ با کیفیت پایین دارای ویژگی‌های مفید بسیاری هستند که یادگیری آنها و ساخت فیلم‌های با کیفیت آسان است. فناوری که زمانی در انحصار تلویزیون حرفه ای بود، اکنون در دسترس علاقه مندان قرار گرفته است. جدیدترین دوربین‌های فیلمبرداری مطمئناً چیزهای زیادی برای ارائه دارند و برای کسانی که می‌خواهند روز تولد یا عکسبرداری کنندکنسرت، و راه اندازی پروژه های ویدئویی جاه طلبانه.
