Ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, máy quay video từ lâu đã trở nên phổ biến. Mọi người đưa chúng đến các vở kịch ở trường, các sự kiện thể thao, đoàn tụ gia đình, và thậm chí cả khi sinh con. Ở một nơi phổ biến với khách du lịch, chúng có thể được nhìn thấy ở khắp mọi nơi. Máy quay phim đã có chỗ đứng vững chắc ở Mỹ, Nhật Bản và nhiều quốc gia khác vì chúng đại diện cho một công nghệ được săn đón nhiều.
Nhưng làm sao một thiết bị nhỏ như vậy có thể làm được nhiều việc như vậy? Những người sinh trước những năm 1980 rất ngạc nhiên rằng các mô hình chất lượng hiện đã có sẵn và chúng rất dễ sử dụng. Bài viết này mô tả nguyên lý hoạt động và thiết bị của máy quay video.
Xây dựng cơ bản
Một máy quay video analog thông thường bao gồm hai phần chính:
- Phần bao gồm CCD, ống kính và động cơ điều khiển thu phóng, lấy nét và mống mắt;
- một VCR giảm kích thước.
Cách hoạt động của máy quay videolà nó nhận thông tin trực quan và biến nó thành tín hiệu điện tử. VCR tương tự như một máy ghi âm kết nối với TV thông thường: nó nhận tín hiệu và ghi lại trên băng cassette.
Thành phần thứ ba, kính ngắm, cũng nhận hình ảnh video, vì vậy người dùng có thể xem những gì đang được quay. Đây là một màn hình đen trắng hoặc màu nhỏ, nhưng nhiều mẫu hiện đại được trang bị màn hình LCD màu lớn đầy đủ. Có nhiều định dạng máy quay phim tương tự với nhiều tính năng bổ sung, nhưng thiết kế được mô tả là chính. Chúng khác nhau về loại băng mà chúng sử dụng.
Thiết bị và nguyên lý hoạt động của máy quay phim kỹ thuật số tương tự như máy quay analog, nhưng chúng có thêm yếu tố chuyển đổi thông tin thành byte dữ liệu. Thay vì ghi lại tín hiệu video dưới dạng một chuỗi xung từ tính liên tục, nó được lưu trữ dưới dạng số không và số một. Máy quay kỹ thuật số phổ biến vì chúng giúp bạn dễ dàng sao chép video mà không làm mất bất kỳ thông tin nào. Bản ghi analog "biến mất" với mỗi bản sao - tín hiệu gốc không được tái tạo chính xác. Thông tin video ở dạng kỹ thuật số có thể được tải xuống máy tính, nơi nó có thể được chỉnh sửa, sao chép, gửi qua email, v.v.
Cảm biến hình ảnh
Giống như một chiếc máy ảnh, một chiếc máy quay phim "nhìn" thế giới qua một ống kính. Quang học là cần thiết để tập trung ánh sáng từ sân khấu vào phim được xử lý bằng hóa chất cảm quang. Do đó, máy ảnh chụp được những gìtrước mặt anh ta. Nó thu thập nhiều ánh sáng hơn từ các phần sáng của cảnh và ít hơn từ các phần tối. Ống kính của máy quay phim cũng dùng để lấy nét, nhưng thay vì dùng phim, nó sử dụng một cảm biến hình ảnh bán dẫn nhỏ. Cảm biến này phát hiện ánh sáng bằng cách sử dụng một loạt hàng triệu điốt quang nhỏ. Mỗi một trong số chúng đo số lượng photon chạm vào một điểm nhất định và chuyển thông tin này thành các electron (điện tích): hình ảnh sáng hơn được biểu thị bằng điện tích cao hơn và hình ảnh tối hơn được biểu thị bằng điện tích thấp hơn. Giống như một nghệ sĩ vẽ cảnh bằng cách làm nổi bật vùng tối với vùng sáng, cảm biến tạo video bằng cách phát hiện cường độ ánh sáng. Trong khi phát lại, thông tin này kiểm soát độ sáng của các pixel hiển thị.
Tất nhiên, việc đo quang thông chỉ cho hình ảnh đen trắng. Để có được màu sắc, bạn không chỉ cần xác định mức độ chiếu sáng tổng thể mà còn cả các mức độ cho từng màu. Toàn bộ quang phổ có thể được tạo lại bằng cách kết hợp chỉ 3 trong số chúng - đỏ, lục và lam. Vì vậy, nguyên tắc hoạt động của máy quay video chỉ dựa trên việc sử dụng những màu này.
Một số kiểu máy chia tín hiệu thành 3 phiên bản của cùng một hình ảnh cho các mức ánh sáng đỏ, lục và lam. Mỗi người trong số họ được thu nhận bằng chip riêng của nó. Sau đó, chúng được thêm vào với nhau và các màu cơ bản được trộn để tạo ra hình ảnh đầy đủ màu sắc.
Phương pháp đơn giản này tạo ra video có độ phân giải cao, phong phú.
CCD diode quang đắt tiền và tiêu thụ nhiều điện năng, và sử dụng3 cảm biến làm tăng chi phí sản xuất lên rất nhiều. Hầu hết các máy quay video chỉ được trang bị một cảm biến với bộ lọc màu vĩnh viễn cho các điốt quang riêng lẻ. Một số chỉ đo mức màu đỏ, một số chỉ đo mức xanh lá cây và phần còn lại đo mức xanh lam. Màu sắc được phân phối theo dạng lưới (chẳng hạn như bộ lọc Bayer) để bộ xử lý của máy quay có thể biết được các mức màu trong tất cả các phần của màn hình. Phương pháp này yêu cầu nội suy dữ liệu nhận được bởi mỗi điốt quang bằng cách phân tích thông tin nhận được bởi các hàng xóm của nó.
Định hình tín hiệu
Bởi vì máy quay ghi lại hình ảnh chuyển động, cảm biến của chúng có các mảnh bổ sung không có trong cảm biến máy ảnh kỹ thuật số. Để tạo tín hiệu video, họ phải chụp nhiều bức ảnh mỗi giây, sau đó được kết hợp với nhau, tạo ấn tượng về chuyển động.
Để thực hiện việc này, máy quay sẽ chụp một khung hình và ghi xen kẽ. Phía sau cảm biến hình ảnh là một lớp cảm biến khác. Đối với mỗi trường, phí video được chuyển đến nó và sau đó được truyền tuần tự. Trong máy quay video analog, tín hiệu này được gửi đến VCR, tín hiệu này sẽ ghi lại (cùng với thông tin màu) trên băng video dưới dạng xung từ tính. Trong khi lớp thứ hai đang truyền dữ liệu, lớp đầu tiên đang chụp ảnh tiếp theo.
Nguyên lý hoạt động của máy quay phim loại kỹ thuật số về cơ bản giống nhau, chỉ khác là ở bước cuối cùng, bộ chuyển đổi tín hiệu sang số chuyển tín hiệu thành byte dữ liệu. Máy ảnh ghi lại chúng trên phương tiện, có thể là băng từ, cứngđĩa, DVD hoặc bộ nhớ flash. Các mô hình kỹ thuật số xen kẽ lưu trữ mỗi khung hình dưới dạng hai trường giống như các mô hình tương tự. Máy ảnh quét liên tục ghi video từng khung hình.
Ống kính
Như đã đề cập trước đó, bước đầu tiên để quay video hình ảnh là tập trung ánh sáng vào cảm biến. Nguyên lý hoạt động của ống kính máy ảnh như sau. Để máy ảnh chụp được ảnh rõ nét của vật thể trước mặt, cần phải lấy nét quang học, tức là di chuyển vật thể đó sao cho các tia sáng phát ra từ chủ thể rơi chính xác vào cảm biến. Giống như máy ảnh, máy quay phim cho phép bạn di chuyển ống kính để tập trung ánh sáng.
Tự động lấy nét
Hầu hết mọi người cần di chuyển và chụp các đối tượng khác nhau ở các khoảng cách khác nhau, và việc lấy nét liên tục là điều vô cùng khó khăn. Đó là lý do tại sao tất cả các máy quay đều có thiết bị lấy nét tự động. Đây thường là chùm tia hồng ngoại phát ra từ các vật thể ở trung tâm khung hình và quay trở lại cảm biến máy ảnh.
Để xác định khoảng cách đến vật thể, bộ xử lý sẽ tính toán khoảng thời gian để chùm tia phản xạ và quay trở lại, nhân giá trị này với tốc độ ánh sáng và chia tích số cho hai (vì nó đã đi được quãng đường hai lần - đối tượng và trở lại). Máy quay có một động cơ nhỏ di chuyển quang học để tập trung chúng vào một khoảng cách tính toán. Điều này thường hoạt động khá tốt, nhưng đôi khi bạn phải xác định lại khoảng cách - ví dụ: khi bạn muốn lấy nét vào một thứ không nằm ở trung tâm của khung hình,vì lấy nét tự động phản hồi những gì trực tiếp trước ống kính.
Zoom quang học và kỹ thuật số
Máy quay cũng được trang bị ống kính zoom. Điều này cho phép bạn phóng to cảnh bằng cách tăng độ dài tiêu cự (giữa quang học và phim hoặc cảm biến). Ống kính zoom quang học là một đơn vị duy nhất cho phép bạn di chuyển từ độ phóng đại này sang độ phóng đại khác. Phạm vi thu phóng cho biết độ phóng đại tối đa và tối thiểu. Để thu phóng dễ sử dụng hơn, hầu hết các máy quay đều được trang bị một động cơ di chuyển quang học để phản ứng với việc nhấn một nút trên tay cầm. Một trong những ưu điểm của việc này là bạn có thể dễ dàng điều khiển độ phóng đại mà không cần sử dụng kim giây. Ngoài ra, động cơ di chuyển ống kính với tốc độ không đổi và thu phóng mượt mà hơn. Tuy nhiên, động cơ tiêu hao pin.
Một số máy quay phim có cái gọi là. zoom kỹ thuật số. Người dùng không khuyên nên sử dụng nó, vì nó hoàn toàn không liên kết với ống kính, mà chỉ cần phóng to phần hình ảnh được chụp bởi cảm biến. Điều này hy sinh độ phân giải vì chỉ một phần của khu vực cảm biến được sử dụng. Do đó, video kém rõ ràng hơn.
Phơi
Một trong những tính năng tuyệt vời của máy ảnh là tự động điều chỉnh các mức ánh sáng khác nhau. Cảm biến rất nhạy cảm với phơi sáng trên hoặc dưới vì phạm vi tín hiệu từ mỗi điốt quang bị hạn chế. Máy quay sẽ theo dõi mức độ của chúng và điều chỉnh khẩu độ để giảm hoặctăng luồng ánh sáng qua thấu kính. Bộ xử lý luôn duy trì độ tương phản tốt để hình ảnh không quá tối hoặc bị trôi.
Nguyên lý hoạt động của camera giám sát
Những chiếc camera như vậy sẽ rất hữu ích cho những ai muốn biết điều gì đang xảy ra trong thời gian họ vắng mặt. Nhu cầu về chúng có thể phát sinh vì nhiều lý do khác nhau. Ví dụ, cha mẹ có thể muốn quan sát một đứa trẻ đang ngủ và giảm nguy cơ rơi ra khỏi nôi nguy hiểm. Và camera xung quanh ngôi nhà sẽ cho phép bạn nhìn thấy những người đến cửa trước và thậm chí có thể giúp bạn tìm ra tên trộm.
Đầu ra của máy ảnh được truyền, xử lý, chuyển đổi lại thành hình ảnh và ghi lại nếu cần. Video có thể được truyền qua cáp đồng trục hoặc cáp xoắn đôi, cũng như qua mạng không dây. Xử lý tín hiệu được thực hiện trong đầu ghi video, máy chủ hoặc PC có thẻ ghi hình. Hình ảnh được hiển thị trên màn hình.
Nguyên lý hoạt động của camera giám sát ngoài trời là chúng được lắp đặt trên cổng, tòa nhà và các công trình kiến trúc khác nhằm theo dõi những gì đang xảy ra theo thời gian thực. Theo quy luật, đây là những thiết bị lớn, dễ thấy, chính cái nhìn của nó sẽ cho người ngoài biết rằng chúng đang bị giám sát.
Nguyên tắc hoạt động của máy quay video không dây dựa trên việc phát hình ảnh qua mạng không dây. Tuy nhiên, các thiết bị khác như bộ định tuyến Wi-Fi và điện thoại di động có khả năng làm gián đoạn tín hiệu của chúng. Ngoài ra, đường truyền không dây có thể bị chặn, điều nàytrái với mục tiêu bảo mật. Do đó, người dùng nên đảm bảo rằng tín hiệu được mã hóa an toàn.
Nguyên lý hoạt động của camera giấu kín dựa trên việc sử dụng thấu kính dạng điểm có lỗ thoát vài mm và góc quan sát rộng. Điều này cho phép bạn cài đặt chúng trong các thiết bị gia dụng và đồ nội thất.
Mẹo chọn định dạng tương tự
Camera analog ghi lại video và âm thanh dưới dạng một đoạn băng analog. Các chuyên gia không khuyến khích sử dụng chúng, vì khi sao chép, chất lượng hình ảnh và âm thanh tất yếu sẽ giảm xuống. Ngoài ra, các định dạng analog thiếu một số tính năng của máy quay video kỹ thuật số. Sự khác biệt chính giữa hai loại là loại băng cassette và độ phân giải. Các định dạng chính của máy quay phim tương tự là:
- tiêu chuẩn VHS. Loại camera này sử dụng băng từ giống như các VCR thông thường. Điều này giúp bạn xem các cảnh quay dễ dàng hơn. Các băng cassette này không đắt và cung cấp thời gian ghi âm lâu. Nhược điểm chính của định dạng VHS là cần thiết kế máy quay cồng kềnh. Độ phân giải là 230-250 đường ngang, đây là giới hạn thấp hơn cho loại thiết bị này.
- Máy ảnhVHS-C sử dụng băng VHS tiêu chuẩn nhưng ở dạng băng cassette nhỏ gọn hơn. Bản ghi có thể được phát lại trên VCR thông thường, nhưng yêu cầu bộ điều hợp kích thước đầy đủ. Về nguyên tắc, hoạt động của máy quay VHS-C tương tự như VHS. Kích thước băng cassette nhỏ hơn cho phéptạo ra các cấu trúc nhỏ gọn hơn, nhưng thời gian ghi âm giảm xuống còn 30-45 phút.
- Máy ảnh Super VHS có cùng kích thước với VHS vì chúng sử dụng cùng một hộp mực định dạng. Sự khác biệt là độ phân giải ghi là 380-400 dòng. Không thể phát những đoạn băng này trên VCR, nhưng bản thân máy ảnh có thể được kết nối trực tiếp với TV.
- Super VHS-C tuân theo tiêu chuẩn VHS nhưng là phiên bản nhỏ gọn hơn sử dụng hộp mực nhỏ hơn.
- Máy quay8mm cũng có băng cassette nhỏ. Điều này cho phép sản xuất các mô hình nhỏ hơn có độ phân giải phù hợp với tiêu chuẩn VHS với chất lượng âm thanh tốt hơn một chút. Thời lượng ghi âm - khoảng 2 giờ.
- Tiêu chuẩn Hi-8 tương tự như 8mm nhưng cung cấp độ phân giải cao hơn nhiều, khoảng 400 dòng.
Mẹo chọn định dạng kỹ thuật số
Nguyên tắc hoạt động của máy quay video kỹ thuật số khác với máy ảnh analog ở chỗ thông tin trong máy được ghi lại dưới dạng kỹ thuật số, do đó hình ảnh được tái tạo mà không bị giảm chất lượng. Một video như vậy có thể được tải xuống máy tính, nơi nó có thể được chỉnh sửa hoặc xuất bản trên Internet. Nó có độ phân giải tốt hơn nhiều. Các định dạng sau được sử dụng rộng rãi:
- MiniDV có các băng cassette nhỏ gọn chứa được 60-90 phút cảnh phim ở 500 dòng. Đây là loại máy ảnh cực kỳ nhẹ và nhỏ gọn. Có thể chụp ảnh tĩnh.
- Định dạng MicroMV của Sonyhoạt động tương tự nhưng sử dụng băng nhỏ hơn.
- Digital8 sử dụng băng Hi-8mm tiêu chuẩn cho 60 phút ghi âm. Các mô hình loại này thường lớn hơn một chút so với DV.
- Máy ảnh DVD lưu video trực tiếp vào đĩa quang nhỏ. Ưu điểm chính của định dạng này là mỗi phiên được ghi lại thành một bản nhạc riêng biệt. Thay vì tua lại và tua đi nhanh, bạn có thể chuyển trực tiếp đến phần mong muốn của video. Ngoài ra, máy quay DVD khá gần với các mẫu MiniDV, nhưng có thể lưu trữ nhiều video hơn từ 30 phút đến 2 giờ.
- DVD-R và DVD-RAM có kích thước bằng 3/4 đĩa DVD. Nhược điểm là bạn chỉ có thể viết thư cho họ một lần. Chúng không thể được phát trên đầu đĩa DVD thông thường. Giống như băng MiniDV, bạn cần sử dụng máy ảnh làm đầu phát hoặc sao chép phim sang định dạng khác.
- Thẻ nhớ là cách phổ biến nhất để quay video. Clip được lưu trực tiếp vào thẻ thể rắn như bộ nhớ flash, thẻ nhớ hoặc SD.
Trong kết luận
Ngày nay, mọi người đều có thể mua một chiếc máy ảnh rẻ tiền và các chương trình chỉnh sửa đơn giản hóa quá trình chỉnh sửa đến mức mọi người có thể nhanh chóng làm chủ nó.
Ngay cả những mẫu analog chất lượng thấp cũng có nhiều tính năng hữu ích dễ học và làm phim chất lượng. Công nghệ từng là lĩnh vực độc quyền của truyền hình chuyên nghiệp giờ đây đã có sẵn cho những người yêu thích. Các máy quay phim mới nhất chắc chắn có rất nhiều thứ để cung cấp và cho những ai muốn ghi lại cảnh sinh nhật hoặcbuổi hòa nhạc và khởi động các dự án video đầy tham vọng.
