Устройство и принцип работы веб-камеры. Современные Web-камеры

Обычно нужны в четырех случаях: для рабочих видеоконференций, видеозвонков родным и друзьям, а также для стриминга и записи видеоблогов. В зависимости от предназначения вашей камеры и нужно выбирать конкретную модель - для разговоров с близкими хватит и не слишком продвинутой камеры, а вот для записи видео для своего блога рекомендуются камеры более высокого уровня.

Как и в случае со многими другими электронными устройствами, веб-камеру можно приобрести и за пару десятков долларов, и за несколько сотен - все зависит от ваших пожеланий и бюджета.

В следующем разделе мы расскажем о самых важных характеристиках веб-камер, затем дадим несколько полезных советов, а после представим вашему вниманию десять интересных моделей, которые можно найти и приобрести в нашем каталоге.

Основные характеристики, на которые стоит обратить внимание

Разрешение сенсора, Мп

Характеризует количество светочувствительных элементов матрицы камеры, которые захватывают свет в процессе снятия видео или фото. Чем выше это разрешение, тем лучше. Для записи HD-видео достаточно моделей с 1-мегапиксельным сенсором, для FullHD потребуется 2-мегапиксельная модель. В большинстве случаев более высокое разрешение не нужно.

Разрешение видео, пикселей

Даже самые дешевые современные веб-камеры могут записывать видео в разрешении FullHD. Главное их отличие - максимальная частота кадров и качество самого видео. Перед подкупкой конкретной модели обязательно ознакомьтесь с примерами роликов, которые были сняты с ее помощью - их легко найти на YouTube.

Разрешение фото, пикселей

В общем и целом веб-камеры не предназначены для съемки фото - разве что для социальных сетей. Но никто не мешает сделать с их помощью несколько снимков, если под рукой не оказалось другого девайса с камерой. Качество, скорее всего, будет максимум посредственным - даже топовые веб-камеры используют для увеличения разрешения снимков интерполяцию.

Частота кадров в секунду

С частотой 30 кадров в секунду FullHD-видео могут записывать далеко не все модели - обычно это могут делать лишь дорогие камеры. Но во многих случаях это и не нужно - вряд ли плавность движений вашего лица важна для видеоконференций и общения с друзьями. А вот если вы выбираете камеру для стриминга или блога, то высокая частота крайне необходима - на полноразмерном видео меньше 30 кадров в секунду смотрятся отвратительно.

Стоит отметить, что производители часто врут о максимальной частоте кадров видео, которое снимают их камеры - дешевые модели отличаются характерными "тормозами" и рывками потока.

Фокусировка

Наличие в камере системы автоматической фокусировки значительно улучшает итоговое качество картинки и позволяет пользователю свободно перемещаться в кадре без потери фокуса.

Ручная фокусировка позволяет точно настроить фокус объектива для конкретных условий - например, для проведения видеозвонков из кресла перед монитором.

Самые дешевые камеры обходятся вообще без систем фокусировки и имеют фиксированный фокус.

Углы обзора и вращения

Очень важный параметр веб-камеры - угол обзора ее объектива, который определяет объем пространства, который помещается в кадр. Лучше всего выбирать модель с углом обзора в 70 градусов и больше.

Для комфортной становки камеры также важна возможность ее вращения - как по горизонтали, так и по вертикали. Многие модели могут вращаться на 360 градусов по горизонтали, но это нужно не слишком часто - в основном хватит и 180 градусов.

Подключение

Подавляющее большинство современных веб-камер подключается к ПК с помощью USB-портов (USB 2.0). Очень немногие модели используют Bluetooth или Wi-Fi - это просто не нужно, когда под рукой у пользователя обычно есть смартфон с такой же, а то и более способной камерой.

Микрофон

Почти все веб-камеры, которые можно купить сейчас, имеют встроенный микрофон. Большая часть этих микрофонов, впрочем, довольно плохо справляется с записью звука - если вы планируете вести свой видеоблог или стримить, лучше использовать микрофон на гарнитуре или отдельный микрофон. Впрочем, дорогие веб-камеры справляются с аудио довольно достойно - опять-таки, примеры записи звука с них можно найти на YouTube.

Почти для каждой модели веб-камер можно найти пример записи видео и аудио на YouTube. Если вас качество найденного ролика устраивает, обратите внимание на условия его съемки, в частности - на освещение. Если качество не слишком сильно страдает в темноте, камера достойна внимания.

Обязательно убедитесь в том, что кабель подключения камеры будет доставать до USB-порта вашего ПК. Очень удобны в этом плане мониторы с USB-портами - камера в большинстве случаев располагается или на мониторе, или рядом с ним.

На нижней части многих хороших камер для профессионалов есть резьба для установки на штатив. Если собираетесь им пользоваться - проверьте наличие такой резьбы.

Если собираетесь пользоваться ПО от производителя камеры, почитайте в сети отзывы на него. Очень часто это ПО бывает старым, недоработанным и просто глючным.

Веб-камера - устройство, которое сближает людей, которое позволяет не чувствовать насколько далеко находится твой близкий и родной человек.

Многие сейчас даже не представляют, как жили раньше без этого изобретения, как общались с друзьями и родственниками, которые живут за тысячи километров. Но благодаря веб-камере были стерты все границы и теперь в любое время суток можно увидеть человека и пообщаться с ним.

Кроме того, что веб-камера дает возможность общаться с родственниками, которые живут за границей или с друзьями, которые проживают в других городах, она стала неотъемлемой частью рабочего процесса в учреждениях и офисах. Наличие веб-камеры за рабочим столом дает возможность следить за работой сотрудников, проводить онлайн-конференции или собрания с работниками, которые работают за пределами центрального офиса.

Общаться по скайпу умеют все, но выбрать хорошую веб-камеру могут, к сожалению, не многие пользователи. А ведь именно от камеры зависит качество изображения и другие немаловажные моменты, которые делают общение между людьми комфортным.

Как таковой классификации или видов веб-камер нет. Все камеры можно условно поделить на компьютерные, планшетные, IP-камеры, беспроводные и игровые. Но в действительности их различают по таким параметрам - разрешение матрицы, качество оптики, тип крепления, способ передачи информации. По этим же параметрам происходит выбор необходимой веб-камеры.

Стоит отметить, что IP-камеры в основном используют для наблюдения за объектом или территорией. Такие камеры передают качественное изображение в любое время суток в отличие от своих собратьев, которые не имеют каких-либо критериев относительно качества изображения. Поэтому при выборе веб-камеры стоит опираться не на описанные характеристики. Необходимо просто включить камеру и посмотреть, как она работает. При этом не стоит бояться, что не подойдет программа. Производители создают веб-камеры, которые сочетаются с любыми приложениями.

Основные характеристики

Выбор веб-камеры стоит начать с изучения типа матрицы . Различают два основных типа CMOS и CCD. Веб-камеры, которые предназначены для общения в интернете, оснащаются матрицей типа CMOS. Матрица CCD имеет лучшее качество передачи изображения, нежели первый тип. Поэтому ее устанавливают в веб-камерах, которые предназначены для охранных целей. Лучше всего при выборе камеры сравнить качество изображения с матрицей CMOS и CCD. После этого сделать покупку.

Разрешающие способности - еще один важный момент, который влияет на качество изображения. Минимальное разрешение веб-камеры 0,3 мпик, т.е. 320х240 пикселей, которого будет достаточно для проведения видеоконференций. Максимальное разрешение веб-камеры составляет 2592х1944 пикселей. Оптимальным вариантом разрешения для веб-камер является 640х480 и 1280х960 пикселей, что позволяет четко видеть собеседника, делать снимки и видеоролики. При этом не стоит надеяться, что видеоролик или фотография будет четкой, как на фотоаппарате или видеокамере. Все равно снимки получаются слегка размытыми. Веб-камера это, прежде всего, инструмент для общения с людьми. Поэтому низкое разрешение компенсируется другими хорошими параметрами.

Оптик а, установленная на веб-камерах влияет на качество картинки. Производители стараются устанавливать качественную оптику. Она может идти как в дорогих, так и в бюджетных моделях. К высококачественной стеклянной оптике, например, относят Carl Zeiss. Тип оптики указывается в характеристиках прибора в магазине или на упаковке.

Частота кадров - параметр, к которому стоит проявлять осторожность. Частота кадров колеблется от 9 до 90Гц. Маленькая частота будет передавать изображение в виде слайд-шоу. Большая частота кадров может быть не совместима со скоростью интернета и в результате общение станет не возможным. Оптимальным вариантом является 40 - 70Гц. Но все-таки стоит учитывать скорость интернета, например, для Wi-Fi стоит выбирать среднюю частоту кадров.

Следующий параметр, который влияет на качество изображения - чувствительность матрицы . От уровня чувствительности матрицы зависит качество изображения в той или иной освещенности. Если чувствительность матрицы будет не высокая, то плохая освещенность создаст помехи при передаче картинки.

Без микрофона общение трудно представить. Поэтому, если веб-камера выбирается для персонального компьютера, то в ее модели должен быть предусмотрен микрофон. Если для ноутбука, нетбука или планшета, то микрофон в них уже встроены.

Тип крепления . По данному параметру все достаточно просто. Если необходимо крепить к монитору, то выбираем модель с соответствующим крепежом. Веб-камера может просто стоять на столе, если много места. Для выполнения охранных функций выбирают камеры, которые крепятся на стену или столб (если наблюдение ведется на улице). Поэтому каждый выбирает то, что для него удобней.

Подключить веб-камеру можно двумя способами - через USB провод или модем. В основном используют первый способ подключения, потому что скорость всегда будет высокой. Если использовать модем, то скорость будет зависеть напрямую от провайдера. Третий способ подключения менее распространенный, потому что используется в дорогих моделях веб-камеры - беспроводной. Применять его можно только в том случае, если имеется Wi-Fi.

Последний момент, на который следует обратить внимание при выборе веб-камеры, совместимость с операционной системой. Здесь стоит сказать одно, практически все модели веб-камер работают с операционной системой Windows и для других систем не подходят.

Дополнительные возможности веб-камер

Zoom и подсветка. Для фотоаппарата или видеокамеры эти функции были бы куда более важней, нежели для веб-камеры. Они все равно не улучшат качество изображения до такого состояния как в фотоаппарате. При этом наличие zoom и подсветки свидетельствует о хорошей сборке аппарата.

Автофокус вещь хорошая, особенно, если планируется частый перенос веб-камеры или осуществление фото- и видеосъемок. При этом расстояние до объекта съемок всегда будет настроено.

Многие производители добавляют в дополнительные возможности веб-камеры изменение режима съемок (например, сепия, черно-белое фото, баланс белого и т. д.). В принципе для съемок они будут полезны, но для общения по скайпу - нет. Хотя обрабатывать фотографии стоит в специально разработанной для этого программе.

Производители веб-камер

Отвечая на данный вопрос первое, что приходит на ум это известные компании, которые занимаются выпуском электроники, т.е. Samsung, LG и Philips. Кроме того, веб-камеры выпускают HP, Bravis и Microsoft. Конечно, существуют другие производители менее популярные, нежели перечисленные. Наибольшей популярностью пользуются веб-камеры компаний Genius, Logitech и Creative. Они обеспечивают высокое качество своего товара.

Приобрести товары данных фирм можно не только в специализированных магазинах, но и в интернет-магазинах, где также гарантируют качество.

Ценовая политика разная. Она зависит не только от бренда, но и от дополнительных функций. Выбирая веб-камеру, стоит помнить одно - самое дорогое не значит лучшее. Можно приобрести недорогую веб-камеру и получать качественное изображение при общении с родственниками. Стоимость веб-камер варьируется от 300 до 6100 рублей.

Пользоваться веб-камерой достаточно просто. Специальные программы позволяют настроить скайп, а камеру останется только подключить к нему

При использовании веб-камеры важно не трогать оптику и надежно ее закрепить, чтобы она не падала.

Таким образом, оптимальным вариантом для домашнего пользования и общения в скайпе станет веб-камера с разрешением 640х480 пикселей, USB проводом для подключения, со встроенным микрофоном и с функцией автоматической настройки изображения исходя из освещения в комнате.

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.

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.

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.

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.

Защита паролем служит для ограничения доступа к веб-камере лицами не имеющими права доступа. По умолчанию видеоизображение с веб-камеры можно просматривать с любого сетевого компьютера, на котором установлен стандартный веб-браузер, например, Internet Explorer или Netscape Navigator.

Программы для веб-камер

Как правило, изображение с веб-камеры можно просматривать с помощью стандартного веб-браузера, например, Internet Explorer или Netscape Navigator. Однако многие фирмы-производители разрабатывают эксклюзивные программы для веб-камер.

Подключение веб-камеры к сети

В настоящее время веб-камера может подключаться к сети несколькими способами, которые базируются на различных стандартах передачи данных.

10/100 MbitEthernet Это наиболее популярный способ передачи данных с веб-камеры в сеть. Существует два стандарта сетей 10 Mbit Ethernet: 10Base2 (с использованием коаксиального кабеля) и 10BaseT (с использованием витой пары).

1000 Mbit Ethrnet, Gigabit Ethernet Использующийся здесь стандарт 1000BaseTX – это усовершенствованная версия 100BaseTX. Этот стандарт применяется в основном для построения магистралей локальных сетей.

Стандартные телефонные модемы Это дешевый и довольно распространенный способ подключения веб-камеры к глобальной сети.

ISDN модемы Стандарт ISDN (Integrated services Digital Network) используется для передачи оцифрованной графики, аудио и видеоинформации и других цифровых данных по частным или общим цифровым телефонным сетям.

xDSL модемы DSL (Digital Subscriber Line) – технология, обеспечивающая широкую полосу пропускания по простым медным телефонным проводам. Скорость передачи данных с веб-камеры может изменяться в зависимости от компании, предоставляющей данную услугу.

Кабельные модемы Кабельный модем – это модем, который обеспечивает доступ к Internet по сетям кабельного телевидения. Кабельные модемы используют асимметричную технологию, которая наиболее оптимально подходит для пользовательского доступа к Internet.

Сотовые модемы С помощью сотового модема можно подключить веб-камеру к Internet, используя сотовые линии связи. Скорость передачи данных обычно составляет от 5 до 20 кбит/с.

Она состоит, прежде всего, из сенсора.
Очень часто вместо стандартных CCD-матриц для видеонаблюдения используются более дешевые CMOS-сенсоры. Хотя они имеют более низкую чувствительность и не слишком хорошую цветопередачу, их использование позволяет сильно удешевить устройство, поскольку эти сенсоры представляют собой «все в одной микросхеме » с цифровым выходом данных.
Далее: в состав сетевой камеры входит микропроцессор для компрессии видео и детектирования движения (или просто микросхема компрессора). Наиболее популярен JPEG, как самый простой и дешевый; достаточно часто используется также MPEG4, наиболее редким и дорогим является MPEG2. С завершением действия патента на арифметическое кодирование приобретает популярность WaveLet. И наконец, в состав сетевой камеры входит сетевой контроллер 10/100 Мбит/с.

Устройство и принцип работы web-камеры :
Современная web-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, оцифровку, сжатие и передачу по компьютерной сети видеоизображения. Поэтому в состав web-камеры входят следующие компоненты:
- ПЗС-матрица
- объектив
- оптический фильтр
- плата видеозахвата
- блок компрессии (сжатия) видеоизображения
- центральный процессор и встроенный web-сервер
- ОЗУ
- флэш-память
- сетевой интерфейс
- последовательные порты
- тревожные входы/выходы
В качестве фотоприемника в большинстве web-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 web-камеры обычно указывают формат ПЗС-матрицы (длина диагонали матрицы в дюймах), число эффективных пикселей, тип развертки (построчная или чересстрочная) и чувствительность. Типичная web-камера содержит объектив, оптический фильтр, ПЗС-матрицу, схему цифровой обработки изображения, схему компрессии изображения, и web сервер для подключения к сети. Каждая сетевая видеокамера имеет свой собственный IP-адрес, вычислительные функции, и встроенное программное обеспечение, что позволяет ей функционировать как web сервер, FTP сервер, FTP клиент и клиент e-mail. Наиболее современные сетевые видеокамеры включают и много других привлекательных функций, таких как детектор движения, вход/выход тревоги и поддержка e-mail.

Также Вы можете посмотреть информацию на тему: