Современные Web-камеры. Из чего состоит веб-камера

Технологии развиваются настолько стремительно, что сейчас можно запросто сидеть за тысячи километров друг от друга и не просто общаться голосом, а смотреть в глаза собеседнику. Для этого достаточно иметь веб-камеру, которая для миллионов людей по всему миру стала привычным средством связи. Сегодня мы поговорим о том, какие они бывают и как не ошибиться с выбором.

Как появилась первая веб-камера?

Первая веб-камера была запущена в далеком 1991 году и показывала кофеварку в Троянской комнате Кембриджского университета. Работавшей там в группе ученых приходилось мириться с действительно спартанскими условиями. Например, для приготовления кофе нужно было подняться этажом выше, где находилась единственная кофеварка. Как и в любом большом коллективе кофе в ней заканчивался быстро и походы за бодрящем напитком не всегда были удачными. Нужно было найти выход из ситуации. В результате к одному из компьютеров в лаборатории, на котором было устройство видеозахвата, подключили камеру, направленную на кофеварку. Функцию web-сервера выполнял все тот же компьютер за счет ПО, написанного специально для него. Узнать об уровне кофе в кофеварке стало легко - достаточно было запустить на своем компьютере клиентское ПО, обеспечивающее соединение с сервером. После этого в маленьком окошке на экране появлялось изображение в черно-белом цвете, обновляющееся три раза за минуту.

В начале 1992 года на страницах журнала «Comm-Week» появилась заметка об интересном комплексе, что подтолкнуло многих производителей к разработке и выпуску веб-камер. Кстати, та самая камера из Троянской комнаты была отключена 22 августа 2001 года. Сейчас же веб-камеры используются телеконференций через сеть Интернет, а также для:

съемки видео;
фотографирования;
видеонаблюдения.

Веб-камеры работают только с мультимедийными сетевыми приложениями, в которых особое внимание уделяется не качеству передаваемых данных (изображение и звук), а скорости передачи. Именно поэтому перед покупкой камеры стоит обратить особое внимание на совместимость устройства с ОС, установленной на компьютере, т.к. ряд моделей рассчитан исключительно на работу с ОС Windows.

Конструктивно веб-камеры состоят из следующих компонентов:

объектива;
ПЗС-матрицы;
оптического фильтра;
блока сжатия видеоизображения;
платы видеозахвата;
центрального процессора;
встроенного веб-сервера;
сетевого интерфейса;
последовательных портов;
флэш-памяти;
тревожных входов/выходов.

Ряд моделей имеют поворотные устройства, а значит, они могут выполнять круговое видеонаблюдение.

Матрица веб-камеры

Матрица является основой веб-камеры. Они различаются технологией изготовления, а на данный момент активно используются матрицы:

CMOS;

Преимуществом матрицы CCD является то, что она выдает более качественную картинку, при этом создает меньше «шумов» (помех). Это выгодно отличает её от матрицы на CMOS-сенсорах. При этом они и стоят несколько дороже.

Кроме сенсорной технологии важно учитывать и разрешающую способность. Именно от неё зависит качество картинки. Разрешение веб-камеры может варьироваться в пределах от 0,3 до 3 мегапикселей . При этом самым популярным является разрешение VGA - 0,3 Мпикс . с размером кадра 640x480 пикселей. Этого вполне достаточно для проведения видеоконференций и записи небольших видеороликов.

Чаще всего в продаже встречаются веб-камеры с такими разрешениями:

640х480 и 800x600. Этого хватает для передачи видео и проведения видеоконференций, но вот для хорошего фотоснимка этого не достаточно.
1280х720 или HD разрешение. Такие камеры позволяют получать видео хорошего качества и приличные фотографии. Как правило, HD веб-камера являются оптимальным вариантом по соотношению цены и качества..
1280х960 и более (1280x1024 , 1600x1200 и 1920x1080). Такие камеры позволяют получать видео отличного качества (вплоть до Full HD), да и фотоснимки будут хорошими, но «тягаться» со карточками с фотоаппаратов им сложно.

Стоит отметить, что для корректной работы веб-камер с большим разрешением требуется высокоскоростное соединение с интернет.

Важным параметром является чувствительность матрицы, которая определяет минимальный уровень освещенности, при котором возможна съемка. Чувствительность измеряется в Люксах (lux). Стоит понимать, что вне зависимости от цены, практически все камеры, даже с CCD-сенсорами, создают помехи и «шумят», если на матрицу попадает недостаточно света.

Тип подключения веб-камеры

Выбирая веб-камеру, стоит обратить внимание на то, как она подключается к компьютеру. Большая часть моделей идет с USB-разъемом и имеют так называемое проводное подключение. Существует две версии данного интерфейса, которые отличаются по скорости. Версия USB 1.1, при этом качество видео будет оставлять желать лучшего: 640x480 пикселей при 15 кадрах в секунду (частота передачи кадров 15 fps). Это негативным образом сказывается на качестве картинки - она «притормаживает». В таком случае лучше выбирать модели, где частота передачи кадров была более 30 fps (сейчас практически все веб-камеры имеют такую частоту). Пропускать больший поток данных USB 1.1 не может, так что лучше отдавать предпочтением камерам, работающим по протоколу USB 2.0 и USB 3.0 .

Более удобными являются беспроводные веб-камеры . Они состоят из двух частей:

передатчика (смонтированного в корпусе камеры);
приемника, который подключается к разъему USB.

Чаще всего для передачи сигнала в таком случае используется технология Wi-Fi. Преимуществом таких веб-камер является отсутствие проводов, которыми и так перенасыщена наша жизнь.

Дополнительные функции веб-камеры

Большинство веб-камер помимо своих основных функций имеют и ряд дополнительных опций. Например, они могут использоваться для фотосъемки. В таком случае лучше отдавать предпочтение камерам, которые имеют достаточно большую разрешающую способность.

Стоит отметить, что большинство веб-камер имеют встроенный микрофон . Главное – это удобно. Не нужно подключать дополнительные устройства, что экономит время и избавляет от лишних проводов. Конечно, такой встроенный микрофон нельзя сравнивать с хорошим профессиональным, но он в полной мере справляется с возложенными на него задачами. Для блогеров, которые занимаются видеосъемкой, стоит выбирать модели с более чувствительным микрофоном. Это позволяет получать хорошее качество звука, которое столь важно при их деятельности.

Веб-камеры без микрофона имеют меньшую стоимость, но и работа с ними не настолько комфорта.

Особой популярностью пользуются веб-камеры с функцией подсветки . Она позволяет улучшить освещение области, находящейся рядом с камерой. При этом она достаточно комфортная для глаз человека и не ослепляет ярким светом. Управлять подсветкой можно с помощью специальной клавиши на корпусе, но более совершенные модели имеют кнопки настойки яркости и цвета.

Сегодня большинство веб-камер имеют автофокус, который удобен тем, что Вам не придется каждый раз настраивать резкость вручную. Камера в автоматическом режиме настраивается на максимально четкое изображение. Как правило, камеры с ручной наводкой на резкость практически не встречаются. Более «навороченные» модели камер имеют функцию слежения за лицом. Эта опция позволяет в автоматическом режиме удерживать в фокусе лицо пользователя, находящееся в поле зрения камеры. Это существенно упрощает выбор места для установки камеры и делает проведение видеоконференций максимально комфортным и удобным.

Фиксация камеры

В зависимости от способа установки веб-камеры их можно разделить на:

клипсовые (крепление на мониторе );

Клипсовые камеры с легкостью крепятся на крышки ноутбуков или ЖК-мониторы.

Настольные имеют специальную платформу и ножку. Несмотря на то, что они занимают место на столе, зато позволяют вести съемку из разных точек.

Универсальное крепление является оптимальным вариантом. Они устанавливаются на любую поверхность от плоского ноутбука до полки на компьютерном столе, ведь имеют специальный зажим-подставку.

Цвет камеры под настроение

Сегодня производители выпускают стильные и яркие веб-камеры с корпусом различных цветов.

Цифровая веб-камера представляет собой сетевое устройство, которое состоит из видео камеры (ПЗС-матрицы), процессора компрессии и встроенного веб-сервера. Как правило, веб-камера используется как устройство для организации видеосъемки, видеоконференций или видеонаблюдения и передачи видеоизображения по сети LAN/WAN/Internet. Для работы веб-камеры в сети не требуется специальных устройств и персонального компьютера. В зависимости от настроек, доступ к видеоизображению, полученному веб-камерой, может быть открыт всем пользователям сети или только авторизованным пользователям.

Устройство и принцип работы веб-камеры

Современная веб-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, перобразование аналогового видеосигнала в цифровой, сжатие цифрового видеосигнала и передачу видеоизображения по компьютерной сети. Поэтому в состав веб-камеры входят следующие компоненты:

ПЗС-матрица,

объектив,

оптический фильтр,

плата видеозахвата,

блок компрессии (сжатия) видеоизображения,

центральный процессор и встроенный веб-сервер,

флэш-память,

сетевой интерфейс,

последовательные порты,

тревожные входы/выходы.

В качестве фотоприемника в большинстве веб-камер применяется ПЗС-матрица (ПЗС, CCD - прибор с зарядовой связью) - прямоугольная светочувствительная полупроводниковая пластинка с отношением сторон 3: 4, которая преобразует падающий на нее свет в электрический сигнал. ПЗС-матрица состоит из большого числа светочувствительных ячеек. Для того чтобы повысить световую чувствительность ПЗС-матрицы, нередко формируют структуру, которая создает микролинзу перед каждой из ячеек. В технических параметрах веб-камеры обычно указывают формат ПЗС-матрицы (длина диагонали матрицы в дюймах), число эффективных пикселей, тип развертки (построчная или чересстрочная) и чувствительность.

Объектив - это линзовая система, предназначенная для проецирования изображения объекта наблюдения на светочувствительный элемент веб-камеры. Объектив является неотъемлемой частью веб-камеры, поэтому от правильности его выбора и установки зависит качество видеоизображения, получаемого веб-камерой. Достаточно часто веб-камера комплектуется объективом. Объективы характеризуются рядом важнейших параметров, таких как фокусное расстояние, относительное отверстие (F), глубина резкости, тип крепления (C, CS), формат.

Оптические инфракрасные отсекающие фильтры , которые устанавливают в веб-камеры, представляют собой оптически точные плоскопараллельные пластинки, монтируемые сверху ПЗС-матрицы. Они работают как оптические низкочастотные фильтры с частотой среза около 700 нм, вблизи красного цвета. Они отсекают инфракрасную составляющую световых волн, обеспечивая веб-камере правильную цветопередачу. Однако, на многие черно-белые веб-камеры такие фильтры не устанавливают, благодаря чему монохромные веб-камеры имеют более высокую чувствительность.

Плата видеозахвата веб-камеры (блок оцифровки) осуществляет преобразование аналогового электрического сигнала, сформированного ПЗС-матрицей, в цифровой формат. Процесс преобразования сигнала состоит из трех этапов:

Дискретизация,

Квантование,

Кодирование.

Дискретизация - считывание амплитуды электрического сигнала через равные промежутки времени (период). Этот этап преобразования сигнала характеризуется частотой дискретизации.

Квантование - это процесс представления результатов дискретизации в цифровой форме. Изменение уровня электрического сигнала за период дискретизации представляется в виде кодового слова из 8, 10 или 12 бит, которые дают соответственно 256, 1024 и 4096 уровней квантования. От числа уровней квантования зависит точность представления сигнала в цифровой форме.

Кодирование. Помимо информации об изменении уровня сигнала, полученной на предыдущем этапе, в процессе кодирования формируются биты, сообщающие о конце синхроимпульса и начале нового кадра, а также дополнительные биты защиты от ошибок.

Блок компрессии веб-камеры выполняет сжатие оцифрованного видеосигнала в один из форматов сжатия (JPEG, MJPEG, MPEG-1/2/4, Wavelet). Благодаря сжатию, сокращается размер видеокадра. Это необходимо для хранения и передачи видеоизображения по сети. Если локальная сеть, к которой подсоединена веб-камера, имеет ограниченную полосу пропускания, то во избежание переполнения сетевого трафика целесообразно сокращать объем передаваемой информации, снизив либо частоту передачи кадров по сети, либо разрешение кадров. Большинство форматов сжатия, которые используют веб камеры, обеспечивает разумный компромисс между этими двумя способами решения проблемы передачи видео по сети. Известные на сегодняшний день форматы сжатия позволяют получить оцифрованный поток с полосой пропускания 64 Кб - 2 Мб (при такой полосе пропускания потоки видеоданных могут работать параллельно с другими потоками данных в сетях).

Сжатие видеоизображения в веб-камере может быть представлено как аппаратно, так и программно. Программная реализация компрессии дешевле, однако из-за высокой вычислительной емкости алгоритмов сжатия она малоэффективна, особенно когда требуется просматривать видеоизображение с веб-камеры в online режиме. Поэтому большинство ведущих производителей выпускают веб-камеры с аппаратной реализацией сжатия. Например, каждая сетевая камера компании AXIS Communications оснащена процессором компрессии ARTPEC, осуществляющим высокоскоростное сжатие видеоизображения в формат JPEG/MJPEG.

Центральный процессор является вычислительным ядром веб-камеры. Он осуществляет операции по выводу оцифрованного и сжатого видеоизображения, а также отвечает за выполнение функций встроенного веб-сервера и управляющей программы для веб-камер.

Интерфейс для Ethernet служит для подключения веб-камеры к сети стандарта Ethernet 10/100 Мбит/с.

Для работы в сети веб-камера может иметь последовательный порт для подключения модема и работы в режиме dial-up при отсутствии локальной сети. Через последовательный порт можно также подключать к веб-камере периферийное оборудование.

Карта флэш-памяти позволяет обновлять управляющие программы веб-камеры и хранить пользовательские HTML-страницы.

ОЗУ служит для хранения временных данных, которые генерируются при выполнении управляющих программ и пользовательских скриптов. Многие интернет-камеры имеют так называемый видеобуфер. Это часть ОЗУ, зарезервированная для записи и временного хранения снятых веб-камерой видеокадров. Информация в видеобуфере обновляется циклически, т.е. новый кадр записывается вместо самого старого. Эта функция необходима, если веб-камера выполняет охранное видеонаблюдение, поскольку позволяет восстанавливать события, предшествующие и следующие за сигналом тревоги с подключенных к веб-камере охранных датчиков.

Тревожные входы/выходы служат для подключения к веб-камере датчиков тревоги. При срабатывании одного из датчиков генерируется сигнал тревоги, в результате чего процессор веб-камеры компонует набор кадров, записанных в видеобуфер до, после и в момент поступления сигнала тревоги. Этот набор кадров может отсылаться на заданный e-mail адрес или по FTP.

Подключение и установка веб-камеры

Как правило веб-камера подключается к сети Internet через порт 10BaseT/100BaseTX/1000BaseTX Ethernet или при помощи модема через последовательный порт. После физического подключения веб-камеры к сети ей присваивается IP-адрес. Чаще всего у веб-камеры нет IP-адреса по умолчанию; он устанавливается либо с помощью соответствующей функции стандартного веб-браузера, либо командой DOS, которая использует для идентификации серийный номер веб-камеры, присвоенный ей производителем. Кроме того, фирмы-производители разрабатывают специальные программы для веб-камер, значительно упрощающие процедуру присвоения веб-камере IP-адреса (например, IP Installer компании AXIS Communications). Благодаря встроенному программному обеспечению для веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента, e-mail клиента и др., веб-камера подключается непосредственно к LAN/WAN/Internet сети и работает в ней как самостоятельное сетевое устройство. Это отличает веб-камеры от других цифровых камер, которые требуют обязательного подключения их к персональному компьютеру через USB или LPT порт. Кроме того, веб-камеры могут поддерживать работу с пользовательскими скриптами и JAVA-апплетами.

Для установки веб-камеры на улице или в помещении многие производители предусматривают в конструкции корпуса камеры специальный крепеж, предназначенный для установки ее на стены, потолки, кронштейны и поворотные устройства. Некоторые веб-камеры имеют встроенные поворотные устройства, предназначенные для монтажа на горизонтальной или вертикальной поверхности.

Дополнительные возможности и функции веб-камеры

Детектор движения - это программный модуль, основной задачей которого является обнаружение перемещающихся в поле зрения веб-камеры на объекте видеонаблюдения. Детектор движения не только обнаруживает перемещение в поле изображения, но и определяет габариты объекта и скорость его движения. В зависимости от задач видеонаблюдения, детектор движения веб-камеры настраивают на обнаружение перемещения объектов с предельной минимизацией ложных срабатываний (фильтрацией помех), задают гибкую логику обработки тревог (тревожная запись, интеграция с другим охранным оборудованием).

Передача аудиосигнала по сети в большинстве случаев осуществляется за счет подключения к веб-камере дополнительного аудио модуля. Например, компания AXIS Communications для расширения функциональных возможностей веб-камер выпускает специальный аудио модуль AXIS 2191, совместимый с большинством веб-камер AXIS.

Веб-камера - это цифровая камера, подключенная к компьютеру. Устройство предназначено для сканирования, обработки и передачи через интернет изображения в реальном времени. Чаще всего используются для онлайн трансляций и совершения видеозвонков.

Исторический кофе-стрим

Первая веб-камера - это изобретение кембриджских гениев Квентина Стаффорда-Фрейзера и Пола Джардетски. Девайс появился в 1991 году благодаря любви сотрудников университета к кофе. В то время на весь отдел компьютерной разработки был только один кофейник в «Троянской комнате». Часто ученым приходилось проделывать долгий путь за кружкой этого чудесного напитка впустую. Чтобы каждый мог видеть, готов ли кофе, не вставая с рабочего места, была создана web-камера.

Изначально изображение транслировалось только на рабочие компьютеры отдела по локальной сети и было размером 128×128 пикселей. Разработка получила клиентское название XCoffee под Window System. Онлайн трансляция длилась 10 лет. В 2001 году, несмотря на протесты поклонников, камеру отключили. Кофейник стал знаменитым раритетом и был продан на аукционе eBay за 3,350 £.

Устройство современной веб-камеры

Главная часть в веб-камере - это сенсор изображения, или CCD-матрица. Представляет собой полупроводниковый чип, состоящий из миллионов крошечных светочувствительных квадратов, расположенных в виде сетки. Эти квадраты называются пикселями. Базовые веб-камеры используют относительно небольшие сенсоры, всего на несколько сотен тысяч пикселей.

Помимо CCD или ПЗУ-матрицы, камера содержит объектив, аналогово-цифровой преобразователь, также называемый платой видеозахвата, микропроцессор и компрессор. Некоторые модели IP-камер содержат встроенный веб-сервер и ОЗУ.

Принцип действия веб-камеры

Стандартная веб-камера - это подключенное к компьютеру отдельное устройство. Действует следующим образом:

Через объектив спереди камера захватывает свет и проецирует его на интегральную микросхему, состоящую из микроскопических детекторов света.
Плата видеозахвата преобразует аналоговое изображение в цифровое, то есть в байт-код из нулей и единиц.
Блоки компрессии сжимают цифровой сигнал в форматы MJPEG или MPEG.
Дальше информация передается на компьютер через USB-интерфейс, а потом в интернет.

В случаях с IP-камерами подключение к компьютеру не обязательно. Устройство обладает своим IP-адресом, благодаря встроенному веб-серверу, и потоковая трансляция осуществляется непосредственно в сеть.

Параметры веб-камер

Если разобрать две веб-камеры по частям, то получается идентичный набор деталей: плата со светочувствительной матрицей и объектив. Как же понять, какая работает хорошо, а какая нет?

Разрешение - количество пикселей по вертикали и горизонтали матрицы. Чем их больше, тем устройство считается лучше и дороже. Современные HD веб-камеры в реальном времени передают изображение с разрешением между 1280×720 и 1600×1200, то есть 3-2.0Mpx. У бюджетных моделей этот параметр составляет 320×240 или 640×480. Картинка получается зернистой, иногда расплывчатой. Но не каждое интернет-соединение потянет камеру 2.0Mpx. Если скорость передачи данных низкая, до 10-20 Мб, изображение будет «виснуть».
FPS - количество кадров в секунду, которое камера способна обрабатывать. У недорогих моделей частота около 24 кадров в секунду, у PRO-камер это значение достигает 50-60. Средние камеры, как например Microsoft VX-1000 или VS-800, обладают частотой 30 кадров в секунду с разрешением 640×480. Если во время видеочата сидеть неподвижно, то даже с низкой fps изображение будет достаточно четким. Но для сьемки в движении показатель частоты должен быть выше 40 кадров в секунду.

Это два ключевых параметра, которые определяют уровень веб камеры. Есть дополнительные опции, которые почти не отражаются на качестве устройства и изображения. В основном они влияют на цену, причем не всегда оправданно.

Для чего нужна веб-камера?

Задача веб-камеры - показывать объекты, находящиеся вне поля зрения и досягаемости. С ее помощью можно удаленно наблюдать за людьми, помещениями в реальном времени. Например, если вы собрались в другой город или на море, веб-камера покажет погоду лучше любого синоптика.

90% пользователей приобретают гаджет для видеозвонков, чатов и видеоконференций через интернет. Для этого на компьютере должен быть установлен специальный софт, поддерживающий VoIP: Skype, ooVoo или Viber. Вместо клиентских программ можно использовать расширения для браузера Appear.in или Hangouts. Но на видеочатах диапазон возможностей камер не заканчивается:

Онлайн-трансляции происходящего в самых популярных уголках земли. Веб-камеры в Сочи, Нью-Йорке и возле Ниагарского водопада позволяют путешествовать, не вставая с компьютерного стула.
Охранные компании и службы безопасности широко применяют данную технику для мониторинга объектов.
Видео с веб-камеры можно записывать, делать монтаж, выкладывать в интернет, на форумах, в плейлисте на YouTube или в блоге. Для этих целей существует масса программ, одни из которых - Windows Movie Maker или Camtasia Studio.
Используя web-приложения, создавать электронные письма в видеоформате.
Вести платные обучающие вебинары и зарабатывать с помощью гаджета.

Нетрадиционные способы использовать веб-камеру

Трансляциями с веб-камер на море, набережных, из орлиного гнезда в Гималаях уже никого не удивить. Но есть несколько необычных и веселых способов использовать гаджет:

OvO Webcam Games или GloopIt Webcam Utility. Участники управляют своими персонажами через веб-камеру. Для подобного развлечения монитор нужно навести на себя и движениями всех частей тела выполнять квесты. Игровое ПО скачивается с интернета и устанавливается на компьютере.
С помощью технологии распознавания жестов управлять софтом на рабочем столе, проигрывателями YouTube, Pandora, Grooveshark и Netflix в браузере Chrome. Мышка и клавиатура не используется, только движение кистей. Разработка называется Flutter и пока находится в стадии альфа-тестирования.
Создание анимированных GIF и аватарок с помощью программы WebCam Avatar или PsykoGif.
Использовать для входа в учетную запись без ввода пароля.

Из веб-камеры со встроенным микрофоном, ПК и Skype каждый внимательный родитель может смонтировать видеоняню. Для этого в мессенджере нужно создать новую учетную запись на имя ребенка, внести себя и родственников в список контактов. Настроить Skype на автоматический ответ на видеовызов и включение камеры. Компьютер с гаджетом нужно установить так, чтобы была видна вся детская, включая само чадо. С помощью такого ноу-хау можно наблюдать за ребенком в любое время.

О Web-камерах, их назначении и особенностях применения в нашем журнале рассказывалось неоднократно. Последняя обзорная статья - «Web-камеры в сетях Мировой паутины» Ю.Семко - была опубликована в № 2’2002. Однако с тех пор на этом рынке произошли серьезные изменения.

о-первых, широкое распространение получил высокоскоростной интерфейс USB 2.0, что позволило повысить скорость передачи изображения и увеличить его формат. Ведь даже несмотря на то, что главное предназначение Web-камер - коммуникационный рынок (передача видеоинформации по низкоскоростным каналам связи, например с использованием модема), который диктует жесткие ограничения на поток информации, а следовательно, на формат и степень сжатия изображения, из более качественного исходного материала всегда получается более приемлемый результат.

Во-вторых, стремительное развитие беспроводных технологий послужило толчком к созданию целого семейства беспроводных Web-камер. Из последних новинок, появившихся в продаже, можно отметить беспроводную Bluetooth Web-камеру QuickCam Cordless компании Logitech (http://www.logitech.com/). Она оборудована CMOS-сенсором (как и все остальные Web-камеры), но его разрешение чуть выше обычного (510Ѕ492). В качестве альтернативного подключения может использоваться интерфейс USB 2.0. Конечно, беспроводные камеры пока довольно дорогие - цена Logitech QuickCam Cordless более 200 долл., то есть почти в 10 раз дороже самых дешевых Web-камер, изображение с которых передается по проводу.

В-третьих, в прошлом году появилось большое количество новых производителей Web-камер и значительно расширился ряд моделей, форм и видов устройств. Признанными лидерами в производстве Web-камер по-прежнему считаются компании Logitech и Intel, за ними следуют такие известные компании, как Genius, Creative, Philips, Kodak и др.

В-четвертых, появилось большое количество комбинированных устройств с функциями фотоаппарата, видеокамеры и портативного магнитофона, а также Web-камеры с возможностью автономной работы в режимах фотоаппарата и видеокамеры.

И последнее, что следует отметить, - это окончательное превращение Web-камеры из забавной игрушки во вполне работоспособный и полезный инструмент.

Оснащение современных Web-камер

ногие современные Web-камеры имеют схожие функциональные характеристики и различаются только дизайном и программным обеспечением в комплекте поставки.

Например в комплект типичной Web-камеры компании Genius WebCAM Live входят:

кабель для подключения к USB-интерфейсу;
выносной микрофон с зажимом для крепления на одежде;
настольная подставка;
комплект батареек для работы в автономном режиме.

На компакт-диске, помимо драйверов, находится следующее дополнительное программное обеспечение:

ArcSoft PhotoImpression - программа для редактирования фотографий. Она содержит множество инструментов, а также полезных и забавных шаблонов для фотографий;
ArcSoft VideoImpression - простое в использовании программное обеспечение для редактирования видеофильмов;
ArcSoft PhotoBase - каталогизатор мультимедийных файлов. С его помощью можно создавать альбомы графических, видео, звуковых и других файлов;
ArcSoft FunHouse - забавная программа для редактирования и монтажа изображений.

В набор программного обеспечения к камерам фирмы Creative входят приложения для кругового панорамирования и интерактивной видеозаписи, утилита WebCam с программой для регистрации движения, программа Oozic Player компании Creative для визуализации музыки и набор программ Ulead для редактирования фото- и видеоинформации.

Подобным образом комплектуются и другие Web-камеры. Набор программного обеспечения позволяет сразу приступить к полноценной работе с камерой и получить результаты незамедлительно.

Довольно обычный способ применения - сканер

Если у вас нет выхода в Интернет, то Web-камера все равно может вам пригодиться. С ее помощью можно быстро «отсканировать» рисунок или текст, а текст даже впоследствии «распознать» и сохранить в алфавитно-цифровом виде. Надо лишь подобрать ровную поверхность, хорошо осветить объект и кликнуть мышкой на соответствующую кнопку в прилагаемой к камере простой программе. Особенно актуален такой способ «сканирования» для объектов большого формата, которые на обычный планшетный сканер положить не удается.

Очень распространенный способ - для общения

Если вы имеете доступ в Интернет, то под управлением ОС Windows 98/Me/2000/XP можете использовать стандартные программки типа Windows Messenger или NetMeeting и общаться с собеседником на другом конце света, видя его изображение (иногда, правда, с большим запаздыванием). Если же скорость связи совсем плохая, то можно автоматически фотографировать собеседников через заранее заданные промежутки времени, после чего изображение будет автоматически отсылаться тому, с кем вы общаетесь, и приниматься от него. Даже при наших скоростях связи и более или менее скромном разрешении снимков реально добиться того, чтобы ваш собеседник получал не менее 5-10 свежих фотографий в минуту.

Аналогичным образом можно организовать видеоконференцию с группой удаленных от вас людей (хотя, возможно, в этом случае вам понадобится специальное программное обеспечение).

Шпионский и/или охранный способ - системы наблюдения

Именно этот вариант получил наибольшее распространение и даже стал ассоциироваться с самим понятием «Web-камера». При таком способе использования видеопоследовательность или отдельные снимки с камеры либо отсылаются вам по заранее заданному адресу, либо сохраняются на носителе, либо просто публикуются на Web-странице с автоматическим обновлением через определенные промежутки времени. Существуют даже камеры, способные реагировать на движение (впрочем, датчик движения можно реализовать на компьютере программно и заставить его записывать только изменяющееся изображение с камеры).

В принципе, системы охраны и видеонаблюдения - это серьезные и дорогие продукты со специальным программным обеспечением, но некое подобие такой системы можно собрать и самостоятельно. Причем система будет не просто сохранять через определенные промежутки времени в архиве на винчестере снимки, а делать это лишь тогда, когда датчик движения заметит непорядок на охраняемой территории.

В настоящее время бурно развивается направление именно цифровых систем видеонаблюдения (основа многих из них - обычный компьютер), которые, по всем прогнозам, в скором времени вытеснят аналоговые. Цифровые системы видеонаблюдения, по сравнению с аналоговыми, имеют множество преимуществ:

запись информации осуществляется на цифровые носители (HDD, CD-RW и т.д.), причем на обычный жесткий диск стоимостью около 100 долл. можно записать сжатую с приемлемым качеством видеоинформацию, фиксировавшуюся почти в течение месяца, а соотношение емкость/стоимость носителей постоянно увеличивается (в 2-3 раза за год). Записи на дисках можно снабдить удобной системой поиска, а проблемы перемотки носителя здесь не существует;
высокая скорость современных процессоров позволяет реализовать такие устройства, как детектор движения, программным способом, благодаря чему у цифровой системы видеонаблюдения появляется множество полезных функций (например, реакция на определенное срабатывание какого-то датчика, детектора движения и т.д.); при желании можно изменить даже логику поведения системы;
система легко интегрируется в современные цифровые сети или в Интернет, что позволяет просматривать определенные камеры на разных удаленных компьютерах;
и наконец, сильно упрощается обработка видеоинформации - например обработка стоп-кадра с целью улучшения качества изображения (лица злоумышленника и т.п.) и последовательная его печать на стандартном принтере.

В настоящее время существует большое количество профессиональных цифровых систем видеонаблюдения, решающих разные задачи и соответственно имеющих различные возможности и цену, но вполне работоспособную систему можно реализовать и на дешевых Web-камерах с интерфейсом USB (тем более что сегодня число USB-коннекторов на материнских платах доходит до 6-8). Например, программа в комплекте поставки WebCam фирмы Creative позволяет превратить компьютер в простейшую охранную систему, начинающую захват изображения при обнаружении каких-либо изменений в кадре (чувствительность к движению легко настраивается). Можно настроить камеру таким образом, чтобы компьютер подавал звуковой сигнал при движении объекта в кадре. Сигнал тревоги и изображение можно в автоматическом режиме передавать по электронной почте или транслировать видео на Web-сайт.

Веб-камера - цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшей передачи по сети Интернет (в программах типа Skype, Instant Messenger или в любом другом видеоприложении).

Веб-камеры, доставляющие изображения через интернет, закачивают изображения на веб-сервер либо по запросу, либо непрерывно, либо через регулярные промежутки времени. Это достигается путём подключения камеры к компьютеру или благодаря возможностям самой камеры. Некоторые современные модели обладают аппаратным и программным обеспечением, которое позволяет камере самостоятельно работать в качестве веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клиента и (или) отсылать изображения электронной почтой.

Веб-камеры, предназначенные для видеоконференций, - это, как правило, простые модели камер, подключаемые к компьютеру, на котором запущена программа типа Instant Messenger.

Модели камер, используемые в охранных целях, могут снабжаться дополнительными устройствами и функциями (такими, как детекторы движения, подключение внешних датчиков и т. п.)

История

Первая в истории веб-камера была запущена в 1991 году и показывала кофеварку в Троянской комнате Кембриджского университета. Сейчас она не работает, поскольку была отключена 22 августа 2001 года.

Подобно многим сетевым технологиям, веб-камеры и видеочаты приобрели массовую популярность. Необходимость в «живых» видеоизображениях породила вебкамеры, способные вещать через интернет в формате видеопотока, не требующего от зрителя необходимости вручную обновлять изображение; а вскоре, ненужными в современных браузерах стали специальные плагины.

Устройство веб-камеры

Веб-камера содержит объектив, оптический фильтр, ПЗС или КМОП матрицу, схему цифровой обработки изображения, схему компрессии изображения и опционально веб-сервер для подключения к сети.

Камеры с доступом через Интернет

Помимо очевидного применения в видеоконференцсвязи, вебкамеры быстро обрели популярность в качестве средства, позволяющего одним и пользователям Интернетасозерцать мир через камеры, подключённые к Интернету другими пользователями.

Существуют камеры, транслирующие через Интернет изображения птичьих гнёзд, городских улиц, частных жилищ, сельской местности, офисов, городских панорам, извергающихсявулканов, канатных дорог, пекарен и т. п. На сегодняшний день веб-камеры есть даже в космосе (например, на Международной космической станции).

Часто веб-камеры используют для демонстрации качества или условий предоставляемого коммерческого сервиса - например, на веб-сайте горнолыжного курорта можно увидеть изображение горнолыжного склона, снятое именно в тот момент, когда его пожелает просмотреть посетитель веб-сайта. Некоторые веб-камеры могут удаленно управляться и в этом случае с помощью кнопок навигации на странице, отображаемой в браузере, можно повернуть веб камеру вправо или влево или изменить угол наклона - чтобы лучше рассмотреть место съемки.

Существуют веб-камеры, на страницах которых можно управлять не самой веб-камерой, а устройством, которое она (веб-камера) показывает.

Видеотелефония, видеоконференции

По мере того, как возможности работы с вебкамерами появлялись в приложениях, изначально предназначенных для текстового чата (в программах типа Instant Messenger) - в том числе в Skype, Yahoo Messenger, AOL Instant Messenger, Windows Live Messenger - миллионы обычных пользователей по всему миру получили возможность общения друг с другом по видеофону.

Улучшение качества видеоданных позволило вебкамерам конкурировать с существовавшими до этого системами видеоконференцсвязи. Некоторые вебкамеры снабжаются новыми функциями, направленными специально на увеличение популярности и удобства видеосвязи (в том числе функциями, обеспечивающими автоматическое ретуширование снимка, сглаживание морщин, и т. п.)

Охранные системы

Иногда вебкамеры применяются в системах охраны. Предприятия используют вебкамеры для наблюдения и видеозаписи происходящего в конторах, в прихожих и на складах, на выборах. Домовладельцы при помощи вебкамер наблюдают что угодно - от детской и до заднего двора.

Сама по себе вебкамера, как правило, не способна хранить видеозапись, а просто делает снимки; для сохранения видеозаписи используется специальное программное обеспечение на компьютере, к которому вебкамера подключена.

Сетевая веб-камера (IP-камера)

Современная IP-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, оцифровку, сжатие и передачу по компьютерной сети видеоизображения. В отличие от обычной веб-камеры сетевая камера функционирует как вебсервер и имеет свой собственный IP-адрес. Таким образом, возможно непосредственное подключение камеры к интернету, что позволяет получать видео и аудиосигнал и обеспечивать управление камерой посредством интернета через браузер.

Программы для веб-камер

Программное обеспечение для работы с веб-камерами:

Skype, Ekiga - программное обеспечение для видеоконференций через Интернет между компьютерами, а также для использования телефонной связи.
Cheese и Guvcview - программы для фотографирования и видеосъёмки в операционной системе Linux.
Enable Viacam - эмулятор компьютерной мыши.