Как устроена телекамера
Телекамеры ? это простые устройства, преобразующие видимые нами изображения в электрические сигналы, которые записываются на магнитную ленту. Для этого могут применяться два основных способа ? с помощью либо электронно-лучевой трубки (трубочные камеры), либо приборов с зарядовой связью (камеры на ПЗС). В настоящее время трубочные камеры почти полностью сняты с производства, хотя некоторые страны все еще применяют «старую технологию» (рис. 3.1). Достижения микроэлектроники дали нам более простую, компактную, качественную, надежную и чувствительную технику получения изображений. Поскольку в компьютерной технологии устройства, упомянутые выше как ПЗС, известны под названием микросхем, или чипов, камеры на приборах с зарядовой связью именуют трехчиповыми телекамерами.
Все телекамеры имеют объектив, который помогает контролировать и формировать получаемое изображение. Объектив обладает по крайней мере двумя средствами управления ? фокусным расстоянием и диафрагмой (например, ирисовой).
Фокусное расстояние позволяет менять дистанцию от объекта съемки до камеры для того, чтобы обеспечить резкость большей части изображения. Диафрагма управляет количеством света, поступающего в камеру, поэтому ее работа решающим образом связана с уровнем освещения. Входное устройство с отверстием изменяемого размера (называемое ирисовой диафрагмой) позволяет попадать в камеру большему или меньшему количеству света. Цифры (диафрагменные числа), указанные на объективе, являются шкалой, в соответствии с каждым делением которой можно уменьшать (или увеличивать) вдвое величину светового потока, которому позволяется проникать внутрь камеры. Возможно, цифры на этой шкале могут ввести в заблуждение при получении меньшего или большего
Объектив Расщепитель пучка
Сменные'' светофильтры
Рис. 3.1. Трехтрубочная камера показана для сравнения.
отверстия, так, например, установка диафрагмы на цифру 4 позволяет удвоить количество света по сравнению с цифрой 5,6.
Сразу же после объектива изображение разбивается на три отдельных цвета, которые называются основными, ? красный (R), зеленый (G) и синий (В). Производится измерение количества этих цветов. Правильные количества упомянутых цветов образуют белый цвет. Если процентное соотношение этих цветов меняется, результирующий цвет не может интерпретироваться в качестве белого цвета.
В зависимости от конструкции камеры три цвета могут поступать либо в одно передающее устройство (ЭЛТ или ПЗС) с помощью особого штрихового (цветного) светофильтра, либо в три отдельные передающие устройства (по одному для каждого цвета).
Несмотря на то, что одночиповые телекамеры (рис. 3.2) легче и дешевле, они не могут ни дать высокое разрешение мелких деталей изображения, ни обеспечить такое же хорошее смешение цветов, как трехчиповые камеры (рис. 3.3), поскольку,
Единственный чип
Цветной светофильтр
Рис. 3.2. Одночиповая камера.
присутствие цветного фильтра неизбежно накладывает свои ограничения.
Между тыльной стороной объектива и передающими устройствами располагается цветокорректирующий сменный светофильтр. Прохождение изображения через один из комплектов цветных стеклянных дисков обеспечивает первую (грубую) коррекцию реагирования камеры на различно окрашенное освещение.
В результате того, что фактическая цветовая температура света, проходящего через объектив, расщепляется на красную, зеленую и синюю составляющие, а затем производится их измерение в процентах, мы получаем изображения «неправиль-ного»цвета. С целью нахождения начальной точки для выполнения корректировки баланса по белому применяются упомянутые выше стеклянные светофильтры, которые используются при цветовой температуре 5500 или 3200К.
Поскольку приборы с зарядовой связью обладают робастно-стью или являются устройствами, устойчивыми к нежелательным, но возможным воздействиям, они являются в значительно большей степени толерантными к чрезвычайно высоким уровням освещенности по сравнению с ЭЛТ.
Будучи компактными и требующими гораздо меньшего электрического напряжения, ПЗС позволяют сделать телекамеры более компактными и менее зависящими от скудости мощности аккумуляторных батарей (при съемках на натуре), чем их старые трубчатые
Сердце камеры
на микросхемах ?
датчик ПЗС (прибор с зарядовой связью)
Рис. 3.3. Трехчиповая камера.
аналоги. С точки зрения источников освещения, они также имеют существенное преимущество, которое заключается в большей чувствительности (т. е. такие камеры требуют меньше света для передачи хорошей картинки) и более широком контрастном диапазоне (или большей приспособленности к переходам от темных участков снимаемого объекта к светлым).
При съемке объекта в условиях очень яркого естественного света существуют значительные различия в уровнях освещенности между наиболее светлыми и темными участками изображения. Это различие в освещенности известно как степень контрастности снимаемого объекта. Наши глаза могут воспринимать контрастность в очень широком диапазоне, однако телекамеры в этом отношении ограничены в значительно большей степени.
Для того чтобы с помощью телекамеры поймать хорошее изображение, необходимо ограничить степень контрастности между наиболее яркими и темными участками объекта, но не в той мере, которая не допускается. Мы не можем сделать многого в отношении наиболее высоких уровней яркости на открытом воздухе при естественном освещении, однако при этом нам все же необходимо принять соответствующее решение, а именно, позволить наиболее темным участкам объекта съемки выглядеть полностью черными или добавить к ним немного света, чтобы снизить степень контрастности и, таким образом, дать камере возможность «заглянуть»в более темные участки снимаемого.
При выездных работах в помещениях или во время съемок в студии необходимо очень тщательно устанавливать эти уровни светлого и темного для получения их точной сбалансированности. Следовательно, использование искусственного освещения направляет нас к тому, чтобы мы начинали с довольно высокого уровня общей освещенности и с участков, которые мы хотели бы видеть более яркими, применяя к ним немного больше освещения, чтобы именно они выглядели на изображении светлее.
