Устройство и принцип действия видеозаписывающей аппаратуры

Видеокамера представляет собой телевизионную камеру, объ­единенную с видеомагнитофоном и предназначенную для видео­съемки, записи видеоизображения на магнитный носитель и про­смотра полученной видеофонограммы.

Первые видеокамеры состояли из двух отдельных блоков (час­тей): телевизионной камеры и видеомагнитофона. По мере разви­тия и совершенствования технологии производства видеотехники производители пришли к одноблочной компоновке, сочетающей в одном корпусе видеокамеру и видеомагнитофон. Сокращение слов camera и recorder и дало слово camcorder — «записывающая камера».

Видеокамеры, независимо от их назначения, состоят из сле­дующих элементов: объектива; визира; пульта управления; селек­тора; кассетного блока; батарейного блока; донной части (рис. 237).

Рис. 237. Схематическое изображение типовой аналоговой видеокамеры:

1 — объектив; 2 — пульт управления; 3 — визир; 4 — батарейный блок;

5— кассетный блок; б — селектор; 7 — донная часть

Видеокамеры комплектуются необходимыми в работе принад­лежностями, к которым относятся: сетевой и кассетный адаптер (для видеокамер формата VHS-C), аудио-видео кабель, штатив, сменные объективы или насадки широкоугольные (Wide-Angle lens), длиннофокусные (Tele-photo) и для макросъемки (Macro lens), раз­личные светофильтры, бленды и т. д.

В комплект любой видеокамеры входит аккумулятор и сетевое зарядное устройство. Сетевой адаптер может использоваться как для питания видеокамеры от сети переменного тока, так и для за­рядки аккумуляторов. Наиболее распространены следующие типы аккумуляторов:

1. Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы напряжением 6В, ко­
торые можно перезаряжать сотни раз. Они дешевле аккумуляторов
других типов, но обладают так называемым «эффектом памяти».
Такой аккумулятор при разряде эффективно отдает не всю ем­
кость, а только полученную при последней зарядке. Чтобы емкость
аккумулятора с каждым разом не уменьшалась, его перед съемкой
полностью разряжают с помощью функции зарядного устройства
Refresh. Разрядить аккумулятор полностью можно в процессе ра­
боты до автоматического отключения видеокамеры.

2. Никель-металл-гидридные (NiMH) (металловодородные, ни-кель-гидридные) аккумуляторы «эффекту памяти» подвержены в меньшей степени, более совершенные и дорогие. Саморазряд при хранении в течение месяца в полностью заряженном состоянии до 15% емкости.

3. Литиево-ионные (Li-ion) не страдают «эффектом памяти» во­все, но требуют специального зарядного устройства. Для питания видеокамер применяются двух-, а иногда и одноэлементные Li-ion аккумуляторы. Саморазряд при хранении в течение месяца в пол­ностью заряженном состоянии до 5% емкости.

Все аккумуляторы удовлетворительно работают в диапазоне температур от -10 до +40°С. Выпускают аккумуляторы разной емко­сти, но имеющие одинаковые присоединительные размеры. Для съемки необходимо иметь запас аккумуляторов не меньше двух.

Видеокамеры содержат ряд оптических, электронно-оптических, электромеханических и электронных систем и узлов. К ним отно­сятся:

— оптическая система со световоспринимающим устройством (ПЗС-матрицей);

— канал записи и воспроизведения видеоизображения;

— канал записи-воспроизведения звукового сопровождения;

— блок магнитных видеоголовок;

— лентопротяжный механизм;

— системы автоматического управления и регулирования.

Оптическая система видеокамеры представлена объекти­вом, световоспринимающим устройством и электронным видоиска­телем.

Большинство современных видеокамер имеют объективы с пе­ременным фокусным расстоянием — трансфокаторы или ZOOM, позволяющие изменять его фокусное расстояние. Каждый объектив с переменным фокусным расстоянием характеризуется кратностью — отношением максимального фокусного расстояния к минимально­му. У разных моделей диапазон изменения фокусного расстояния составляет от 10 до 25 крат.

Указанный диапазон ZOOMa не всегда означает большое зна­чение фокусного расстояния, он может быть расширен и в сторону меньших чисел, что увеличивает угол поля изображения и позво­ляет производить съемку с близкого расстояния, например, в по­мещении.

Для изменения кратности применяется рычаг-коромысло W-T, расположенный на верхней части корпуса видеокамеры.

Многие видеокамеры имеют режим цифрового увеличения мас­штаба изображения. В этом режиме в процессе съемки на полном экране воспроизводятся элементы центральной части изображе­ния, попадающие в поле зрения объектива. Четкость изображения при этом снижается, но общий результат получается лучше, чем при таком же масштабировании в процессе монтажа.

Объектив видеокамеры формирует изображение объекта и проецирует его в плоскость светоприемника. Световоспринимаю­щим устройством во всех современных видеокамерах является ПЗС-матрица.

Профессиональные и полупрофессиональные камеры имеют три ПЗС, чувствительные к основным спектральным областям (си­ней, зеленой и красной), обеспечивающие получение цветного изо­бражения. В бытовых видеокамерах используется один датчик ПЗС, на который нанесен решетчатый цветной фильтр. Размер ПЗС-матриц видеокамер составляет ¹/₄-¹/₂ дюйма. Число элемен­тарных ячеек на ПЗС зависит от класса видеокамеры и определяет его разрешающую способность. Для бытовых видеокамер их коли­чество составляет порядка 220-330 тыс. ячеек, для профессио­нальных видеокамер с цифровой стабилизацией изображения —

570-680 тысяч. Разрешение последних сопоставимо с разрешением традиционных фотоматериалов.

ПЗС-матрицы, по сравнению с фотопленкой, имеют высокую общую светочувствительность. Поэтому для большинства совре­менных моделей видеокамер возможна съемка при освещенностях близких к 0,2 люкса, т. е. в условиях сумерек или в помещениях без дополнительной подсветки. В настоящее время применяются ви­деокамеры с так называемой «нулевой светочувствительностью», работающие при низкой освещенности в ближней инфракрасной области спектра.

При съемке в условиях недостаточной освещенности с исполь­зованием инфракрасного осветителя следует учитывать, что изо­бражение будет черно-белым.

Видеокамеры не имеют механического затвора. Выдержка при съемке подбирается электронным способом, т. е. изменением вре­мени накопления зарядов ПЗС-матрицей. Рабочий диапазон вы­держек у видеокамер составляет от ¹/₅о Д° '5000 с. Некоторые ви­деокамеры имеют специальный режим съемки с увеличенной выдержкой — больше времени формирования одного кадра (до /₃ сек). Данный режим пригоден для съемки в условиях низкой осве­щенности только неподвижных объектов- Увеличение выдержки приводит и к снижению резкости изображения, а быстро движущие­ся объекты будут выглядеть «смазанными».

Видоискатели видеокамер бывают двух систем: монохромные (на основе обычной электронно-лучевой трубки) и цветные (на ос­нове жидких кристаллов, с числом элементов от 180 до 190 тысяч). Цветной видоискатель может быть как традиционным, с окуляром, так и жидкокристаллическим в виде экрана. Некоторые модели ви­деокамер имеют и тот и другой, что позволяет во время съемки правильно оценивать цветовой баланс изображения. Монохромный видоискатель не позволяет выявить объект на неоднородном пест­ром фоне при одинаковой яркости, например при съемке человека в толпе.

Дисплей видоискателя также выполняет роль универсального индикатора, на который выводится информация о режимах работы видеокамеры: дата, время, тип ленты, степень разряда аккумуля­тора и т. д. В видоискателях предусмотрен диоптрийный корректор зрения оператора.

Размер жидкокристаллического экрана составляет в среднем 3 дюйма по диагонали. Допустим поворот экрана в сторону до 90°, а вокруг горизонтальной оси — на 180-270° с сохранением пра­вильной ориентации изображения.

Жидкокристаллический экран позволяет оператору держать ви­деокамеру на некотором расстоянии от себя под произвольными углами и обеспечивает съемку в ситуациях, когда использование традиционного видоискателя затруднено. Например, в случае съемки из-за препятствия (забора или толпы людей). Визировать и вести съемку при этом можно, держа камеру на вытянутых руках и подняв ее над головой.

Канал записи и воспроизведения видеоизображения представ­ляет собой совокупность таких устройств, как модулятор преобра­зования электрических сигналов для записи изображения на маг­нитную ленту, усилитель записи, демодулятор для обратного преобразования воспроизводимого сигнала в электрический, уси­литель воспроизведения.

Видеосигнал подвергается электронной обработке и записыва­ется видеоголовкой на магнитную ленту. При воспроизведении сиг­нал с магнитной головки проходит через усилитель и демодулятор и приобретает первоначальный вид.

Канал записи и воспроизведения звука включает встроенный микрофон и усилитель канала записи звука.

Современные видеокамеры оснащены встроенным микрофоном (моно или стерео) для синхронной записи звука. Некоторые из них имеют микрофон с переключаемой диаграммой направленности, правда, в режиме «теле» микрофон становится монофоническим. Встроенные микрофоны обладают одним существенным недостат­ком. Они воспринимают шумы самой видеокамеры. Поэтому у вы­сококлассных моделей видеокамер применяют выносной микро­фон. Большинство камер имеют систему шумопонижения, которая состоит из фильтров низких и инфранизких частот.

Блок магнитных видеоголовок предназначен для записи на ви­деоленту и воспроизведения с нее сигналов изображения. Он смонтирован на неподвижном барабане, цилиндрическая поверх­ность которого служит направляющей для магнитной ленты. Бара­бан разделен на две части, в зазоре между которыми вращается диск с двумя видеоголовками. Они предназначены для преобразо­вания электрических сигналов, поступающих при записи изображе­ния в магнитные импульсы, намагничивающие движущуюся видео-

ленту, а также для обратного преобразования импульсов в элек­трические сигналы при воспроизведении.

Лентопротяжный механизм видеокамеры перемещает магнит­ную ленту относительно блока магнитных головок во время записи и воспроизведения видеоизображения, обеспечивает ускоренную перемотку ленты в прямом и обратном направлении, а также плав­ную остановку ленты в режиме автостопа. При записи и воспроиз­ведении лента извлекается лентопротяжным механизмом из кассе­ты и огибает цилиндрическую поверхность неподвижного барабана, входящего в блок магнитных видеоголовок.

В видеокамерах формата VHS предусмотрены режимы записи с разной скоростью движения ленты. Режим SP (Standard Play) — основной режим, характеризующийся номинальной скоростью дви­жения ленты и максимально возможным качеством записи (PAL, SECAM — 23,39 мм/с, NTSC — 33,5 мм/с). В режиме LP (Long Play) продольная скорость движения ленты уменьшается (PAL, MESE-САМ — до 11,7 мм/с, NTSC — до 16,67 мм/с) соответственно изме­няется скорость записи, и ухудшаются качественные показатели. Самая низкая скорость обеспечивается в режиме ЕР- Elong Play (только для NTSC 11,12 мм/с). Скоростями определяется и время записи / воспроизведения (SP, LP) кассет с лентой одинаковой длины. При этом обратно пропорционально уменьшению скорости записи увеличивается ее продолжительность.

Система автоматического регулирования предназначена для синхронизации скорости движения видеоленты в лентопротяжном механизме и угловой скорости вращения диска с видеоголовками в процессе работы видеокамеры. При съемке она регулирует поло­жение диска с видеоголовками и запись управляющего сигнала, содержащего информацию о скорости и взаиморасположении лен­ты и головки. При воспроизведении система согласует скорости и взаимное положение ленты и диска так, что видеоголовка точно следует по наклонной строчке записи изображения и считывает видеосигнал со всей ширины ленты.

При воспроизведении ленты, записанной на другой видеокамере (видеомагнитофоне) с несколько отличающейся скоростью транс­портировки, могут возникнуть искажения изображения в виде гори­зонтальных полос. Для более точного отслеживания видеоголовка­ми строчек видеозаписи используют функцию Tracking, которая позволяет устранить помехи на изображении и обеспечить опти­мальное качество воспроизведения.

К системам автоматического управления относятся: система автоматической фокусировки (автофокус), система автоматической настройки цветового баланса «Баланса белого», система автома­тического выбора режима экспонирования, система автоматической стабилизации изображения (оптическая или электронная) и т. д.

Современные видеокамеры оснащены аварийно-предупредитель­ной системой сигнализации, позволяющей выводить на экран видо­искателя информацию о неисправностях видеокамеры либо о не­правильной ее эксплуатации. Такая информация высвечивается в поле зрения оператора в виде пиктограмм или символов (рис. 238).

.! ,jrj	o.	U11		B.	л V 0:00	>
i		Щ
	Д.		J	e.		/
	"..... ') I 1 T Tv	tijJEND
j '\ t f Mv i

Рис. 238. Пиктограммы аварийно-предупредительной сигнализации видеокамер:

а — предупреждение о конденсации в видеокамере влаги;

6 — предупреждение о загрязнении видеоголовок; е — предупреждение

о том, что емкость аккумулятора исчерпана, и видеокамера будет отключена

через несколько минут; г — предупреждение о невозможности проведения

видеозаписи из-за отсутствия в камере видеокассеты или установленной

на ней защиты от записи; д — предупреждение о том, что емкость

батареи кнопочного типа исчерпана; е — предупреждение о том,

что лента в кассете полностью записана

Более подробно перечисленные системы видеокамер будут рассмотрены в следующем параграфе.

Правила обращения с видеосъемочной техникой и видео-воспроизводящей аппаратурой. Видеокамера является доста­точно уязвимым устройством, поэтому, когда она не используется, ее следует хранить в специальном футляре. Особую осторожность

необходимо соблюдать при обращении с оптическими элементами видеокамеры: объективом и видоискателем.

Необходимо избегать прямого попадания солнечных лучей или сильного искусственного света в объектив.

При съемке в неблагоприятных погодных условиях видеокамеру необходимо покрывать чехлом из полиэтиленовой пленки. Однако покрытие не должно быть герметичным во избежание конденсации влаги внутри камеры.

Конденсация влаги может повлечь за собой повреждение элек­тронных блоков, механизмов видеокамеры и видеокассеты. Возни­кает она в большинстве случаев при резком повышении темпера­туры, а также при повышенной влажности. Поэтому после работы зимой в полевых условиях возобновление съемки в помещении возможно не менее чем, через 1 час. Обычно видеокамеры осна­щаются автоматическим выключателем питания, который срабаты­вает в случае попадания влаги внутрь аппарата, и индикатором влажности «DEW» (см. рис. 238 а), который появляется на дисплее видоискателя камеры при конденсации влаги.

При работе вне помещения в зимнее время не рекомендуется допускать переохлаждения аккумуляторов и самой видеокамеры. Для этого используют специальные утепленные чехлы. Иначе ви­деокамеру и сменные аккумуляторы следует держать под одеждой.

Видеоголовки видеокамер и видеомагнитофонов требуют особо­го ухода. В случае попадания пыли или загрязнения при длитель­ной эксплуатации сигналы будут записываться с искажениями, а изображение воспроизводиться с характерными помехами. При появлении признаков засорения видеоголовок необходима провер­ка видеокамеры квалифицированным специалистом либо примене­ние специальных чистящих кассет.

Некоторые видеокамеры оснащаются устройством для опреде­ления степени загрязненности видеоголовок (при сильном засоре­нии на дисплее видоискателя появляется соответствующий символ индикации (см. рис. 238 б).