Ввод цифровой и аналоговой информации в персональный компьютер с фото и видеокамеры

ВВОД ЦИФРОВОЙ И АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР С ФОТО И ВИДЕОКАМЕРЫ

Современные компьютеры могу обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видеоинформацию.

      Для ввода в компьютер звуковой информации применяются микрофоны; сканеры, цифровые фотоаппараты и видеокамеры используются для ввода сложных графических изображений, фотографий и видеофильмов; числовая и текстовая информация также может быть введена в память компьютера с помощью сканера.

Аналоговые устройства

Цифровой и аналоговый форматы принципиально отличаются друг от друга. Если в цифровом виде информация при записи кодируется в определенный поток цифровых данных для расшифровки (декодирования) которых требуется другое цифровое программное устройство, то аналоговый формат для своего воспроизведения нуждается только в кинопроекторе, проигрывателе, радиоприёмнике или магнитофоне. Потому что аналоговый сигнал — это либо звук, либо свет, точнее непрерывная волна, визуальный и звуковой потоки нашего восприятия. Его не нужно расшифровывать, мы воспринимаем его нашими органами чувств, не прибегая при этом к каким-либо электронным устройствам. Для записи информации в аналоговых видеокамерах используется киноплёнка или магнитная лента.

Киноплёнка это — перфорированная по краям лента из прозрачного и гибкого материала с нанесением на него светочувствительного слоя (фотоэмульсии) на который фиксируется изображение.

Цифровые камеры

В наше время практически везде используют цифровые камеры. К данным устройствам ввода информации можно отнести цифровые фотокамеры, цифровые видеокамеры и web-камеры.

Устройства используются для съемки и последующей компьютерной обработки статических и видео изображений. Под понятием видеокамеры представляют специальный электронный аппарат, который используется для получения оптических образов тех объектов, которые мы снимаем. Причем образы эти получают при помощи специальных светочувствительных элементов. Видеокамера – это мультимедийное устройство, с помощью которого записывается и передается на экран какая-либо видеоинформация. В большинстве случаев используется также и звуковое сопровождение.

Цифровые фотокамеры и видеокамеры в отличие от традиционных фотоаппаратов и видеокамер сохраняют изображение не на пленке, а на машиночитаемом носителе, например, на флэш-карте, и позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом формате.

Для передачи "живого" видео по компьютерным сетям используются цифровые Web-камеры. Они применяются, например, во время проведения видеоконференций в локальных сетях и в сети Интернет. Некоторые web-камеры можно использовать в роли цифровой фотокамеры – проводить съемку объектов без подключения к компьютеру.

Современные видеокамеры могут совершенно кардинально отличаться друг от друга – размерами, внешним видом, техническими особенностями и характеристиками, но при всем при этом они имеют схожее устройство. Каждая видеокамера имеет: видоискатель, объектив, светочувствительную матрицу, цифровой носитель.

Современные видеокамеры могут быть аналоговыми, а могут быть цифровыми. Последний вариант дает более широкие возможности, как записи, так и обработки видеоматериалов.

Видеокамера и принцип ее работы

Видоискатель - с его помощью вы можете определить изображение в кадре. Объектив служит для того, чтобы выполнить фокусировку кадра, то есть настроить четкость изображения. Далее при помощи объектива формируется изображение на светочувствительной матрице, которая превращает его в сигнал, записываемый на аналоговый либо цифровой носитель. В качестве аналоговых носителей чаще всего выступают видеокассеты. Под цифровыми носителями понимают флеш - карты определенного объема памяти.

По виду носителей можно распределить видеокамеры на четыре вида - HDD, Flash, DVD и MiniDV .

MiniDV-камера записывает видео на мини-кассету. Такой видеоматериал имеет наименьший коэффициент сжатия, что соответствует лучшему качеству. Но здесь есть один нюанс - размер видео сравнительно большой. Одна минута, записанная в формате DV, занимает около 200 Мб. Отснятый материал можно загрузить на персональный компьютер с помощью соединения IEEE-1394 или Fire-Wire. Он очень хорошо редактируется программами видеомонтажа с последующей конвертацией материала в нужный формат.

Остальные типы камер сохраняют видеоматериал в формате MPEG-2, который имеет больший коэффициент сжатия, вследствие чего теряется качество. Этот формат труднее поддается редактированию.

Одним из таких типов камер является DVD-камера. Основное ее положительно качество заключается в том, что отснятый материал можно сразу же посмотреть на DVD-плеере.

Следующих два типа камер отличаются друг от друга только носителем. HDD-камера записывает информацию на жесткий диск, а Flash-камера, соответственно, на флеш-карту. Объем жесткого диска значительно больше объема флеш-карты. Соответственно, и время записи на такой камере будет значительно больше. Естественно, незначительный объем карты является недостатком, но, с другой стороны, у видеокамер с флеш-картой имеется ряд преимуществ. Это самые миниатюрные камеры, у которых нет подвижных частей. Поэтому, они меньше потребляют энергии и более надежны в эксплуатации.

Цифровые видеокамеры также обеспечены необходимыми разъемами для подключения. В частности, для передачи видео в цифровом виде на компьютер есть несколько разных разъемов – это цифровой (IEEE1394, он же iLink в варианте Sony, а также FireWire) и аналоговый композитный (разъем типа “тюльпан”), и/или S-Video.

Особенности цифровых видеокамер

Цифровые любительские видеокамеры отличаются друг от друга в основном способами записи видеоинформации. Оптика и принцип работы у всех современных любительских видеокамер примерно одинаковые. Конечно, каждая модель имеет собственные конструктивные особенности, отличается от других например — размером, качеством и количеством матриц, количеством мегапикселей. Самой главной составляющей любой камеры является  оптика.

Цифровые видеокамеры очень похожи на фотоаппараты. Отличие состоит лишь в том, что они производят съемку кадров со скоростью не менее 25 в секунду и записывают результат в файл (в сжатом виде). Такая скорость вообще является стандартной для видеотехники и обусловлена тем, что фотохимические реакции в человеческом глазу длятся обычно не менее 1/25 секунды. Эта частота кадров используется и в телевидении.
В цифровых камерах изображение фокусируется на фоточувствительном, размером с почтовую марку, кристалле полупроводника, называемом прибором с зарядовой связью (сокращенно ПЗС). ПЗС содержат сотни тысяч или даже миллионы резисторов. Чем больше элементов-ячеек в ПЗС, тем выше разрешение и, следовательно, качество изображения. При открывании затвора камеры свет, попадая на ячейки ПЗС, приводит к образованию электрического заряда, причем, чем больше света, тем больше заряд. Для получения цветного изображения последнее пропускается через набор (красный, синий и зеленый) светофильтров. После этого свет попадает на пикселы ПЗС, которые чувствительны к красному, синему или зеленому цвету, и эта комбинация пикселов и образует полноцветную картинку. Затем электрические заряды усредняются и преобразуются посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в сочетания нулей и единиц, а после этого цифровые данные подвергаются сжатию и запоминаются в памяти камеры.

Форматы цифровой видеосъёмки

Практически все сегодняшние камеры совместимы со стандартом DV. Этот формат обеспечивает высокое качество изображение. Видеокамеры стандарта DV для связи с компьютером имеют интерфейс Fire Ware. Таким образом, передача данных в компьютер происходит в полностью цифровом виде, что обеспечивает высокое качество изображения.
Другой, более простой и дешевый класс видеокамер - USB-камеры, или, как их еще часто называют, Web-камеры, так как они хорошо подходят для проведения телеконференций в сети. Принцип действия их аналогичен DV-камерам, но они не всегда имеют собственный накопитель (а если он и есть, то очень скромного объема - в комплект поставки входит небольшая карта памяти), а передача видео осуществляется по шине USB.

Первые цифровые любительские видеокамеры снимали видео на кассеты в формате DV и mini DV. Mini Digital Video — цифровой полупрофессиональный формат, созданный за счет упрощения и, как следствие, удешевления профессионального формата DV. Продолжительность записи на одну кассету составляет 60 мин.

В mini DV видеокамерах почти всегда присутствует функция цифровой фотосъемки — т.е. сохранение стоп-кадров. Формат mini DV предоставляет отличное качество изображения и звука, доступное любителям. Теперь этот формат почти в прошлом.

Профессиональная техника, и видеокамеры сохраняющие видео на жесткий диск или флешку в более совершенных цифровых форматах. Самые современные модели цифровых любительских видеокамер записывают видео на флешку. Снятое такой видеокамерой видео не требует компрессии или какой-либо последующей обработки, потому что уже сконвертировано в один из самых оптимальных форматов цифрового видео MP2 или  MP4.

Перенос видео на компьютер с MiniDV камеры

Для сброса видео с камер пишущих на карту памяти, жесткий диск, DVD или Blu-Ray диск, нужно всего лишь сбросить видео, которое записано камерой в файл, на компьютер через разъем USB. Так же как мы сбрасываем любой другой файл через этот разъем. Но MiniDV камера, пишет на кассету не видеофайлы, а потоковое видео (его нельзя увидеть через "проводник"). А чтобы этот довольно мощный поток нам записать в файл нам нужна специальная "плата" т.к. USB нам здесь не поможет из-за своей медлительности.

Данная "плата" называется IEEE 1394 (FireWire,  i-Link) - это высокоскоростная шина (или коммутатор), предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.

  

Вот так выглядит разъем IEEE 1394 (он же FireWire,  он же i-Link) на видеокамере.

 

Вот так выглядят оба конца соединительного шнура.

  

 Цифровая фотокамера

Цифровой фотоаппарат по внешнему виду не слишком отличается от обычного. Разница - внутри: вместо пленки “цифровик” использует специальный элемент памяти, который сохраняет переданную с объектива картинку в виде несжатого (TIFF) или сжатого с некоторой потерей качества файла (JPEG-компрессия). Позднее получившийся файл передается в компьютер, а затем его можно обработать в любом графическом редакторе и, если нужно, отпечатать, как обычную фотографию, на специальном принтере.

Цифровой фотоаппарат — это фотоаппарат, в котором для получения изображения вместо фотоплёнки  используется массив полупроводниковых светочувствительных элементов на твердотельной подложке, называемый фотоматрицей , на которую изображение фокусируется с помощью системы линз объектива . Полученное изображение, в электронном виде сохраняется в виде файлов в памяти фотоаппарата или дополнительном носителе, вставляемом в фотоаппарат.

Первый цифровой фотоаппарат разработал в 1975 году инженер компании Истмен-Кодак Стивен Сассун (Steven Sasson), применявшаяся в нем матрица имела разрешение 0,1 Мпикс .

Устройство цифрового фотоаппарата

В цифровых фотоаппаратах не используется пленка, т.е. не теряется время на обработку и не используется фотореактивы для вывода изображения на печать Сердцем любого цифрового фото­аппарата является светочувствитель­ная матрица CCD (Charge Coupled Device, то есть ПЗС — прибор с заря­довой связью). Обычно в камерах ис­пользуется 1/3-дюймовая CCD, состоящая из элементов, преобразующих световые волны в электрические импульсы (Аналогово-цифровой преобразователь заменяет электрические заряды цифровой информацией). Количество таких элементов колеблется от 350000 в камерах с разрешением 640х480 до 810000 и более в камерах 1024х768. Са­ми матрицы не являются новым изоб­ретением — родившись как оборудо­вание для физических экспериментов (в частности в физике высоких энер­гий), они уже давно используются в видеокамерах.

Отснятые фотографии хранятся во флэш-памяти камеры. Наиболее прив­лекательными, с точки зрения пользователя, являются аппа­раты со сменными Smart Media-картами памяти. Объ­ем этих карт от 2,4 до 8 Мбайт

Большинство камер использует последовательный (СОМ) порт компь­ютера для передачи изображений. Процесс этот, несмотря на низкую пропускную способность порта, не за­нимает много времени. Ко многим ка­мерам помимо коммуникационных па­кетов прилагаются и TWAIN-драйверы, которые позволяют работать с фото­аппаратами из любых графических па­кетов, разрешающих работу со скане­рами.

Какие же параметры характеризуют цифровой фотоаппарат?

Разрешающая способность матрицы. Разрешение, обеспечиваемое цифровой камерой низшего класса - всего лишь 640х480 точек, что позволяет сделать “отпечаток” фотографического качества величиной чуть больше спичечного коробка. При дальнейшем увеличении изображение “зернится” и для печати уже непригодно. 1280х960 - вот та величина, с которой и начинается собственно цифровая фотография.

С разрешающей способностью матрицы связан и другой показатель -- число пикселей (точечных элементов изображения) на матрице. Именно его чаще всего указывают в качестве главной характеризующей камеру величины. Самые совершенные из камер стоимостью до 1000 долл. содержат матрицу объемом до 2,5 млн. пикселей.

Носителем информации в цифровой камере служат особые карты памяти - точнее, “флэш-памяти”, данные из флэш-памяти не исчезают при отключении питания, они могут быть стерты или записаны только специальным электрическим импульсом. Именно поэтому “заполненные” изображениями карты можно хранить отдельно от цифрового фотоаппарата. Недорогие аппараты первого поколения были оснащены исключительно встроенной флэш-памятью объемом от 1 до 4 Мбайт. Сегодня практически все цифровые камеры комплектуются сменными картами флэш-памяти объемом от 8 до 64 Мбайт.

После того как вы отсняли нужное вам количество снимков, их необходимо “перебросить” в компьютер. Самый удобный способ - подключить фотокамеру к компьютеру через LPT или LJSB-порт. Существует и другой вариант - подключить к компьютеру сами карты памяти. Правда, для этого вам потребуется специальный адаптер.

Классификация

Грань между фотоаппаратом и видеокамерой размыта: современная видеоаппаратура, как правило, может делать статичные снимки, а фотоаппараты — записывать видеоряд со звуком и выводить его в телевизионном формате.

Фотоаппараты с несменными объективами

Характеризуется малыми размерами и весом

Псевдозеркальные цифровые фотоаппараты с несменным объективом

Псевдозеркальные цифровые фотоаппараты внешним видом напоминают однообъективную зеркальную камеру, а также, помимо цифрового дисплея, оснащены электронным видоискателем. Изображение в видоискателе такого аппарата формируется на отдельном цифровом экране, или на поворачивающемся основном экране. Как правило, имеют резьбу на объективе для присоединения насадок и светофильтров

Сверхкомпактные цифровые фотоаппараты

За компактность приходится платить крошечной матрицей (обычно 1/2,5 дюймов). Чтобы получить приемлемое качество снимков, ставят агрессивное шумоподавление.

Цифровые дальномерные фотоаппараты

Немногочисленная группа цифровых фотоаппаратов, имеющих, кроме ЖК-дисплея, оптический видоискатель , совмещённый с дальномером .

Практически все цифровые фотоаппараты используют флэш-память , но есть также фотоаппараты, где используются оптические диски  или дискеты  в качестве носителя информации.

Перенос фотографий с фотоаппарата на компьютер

1. Первый основан на работе с прилагаемым к фотоаппарату программным обеспечением, которое поставляется при покупке. Осмотрите внимательно упаковку. В ней должен находится диск с программой, которую для дальнейшей работы с изображениями необходимо установить  на компьютер. Поместите диск в дисковод, дождитесь начала загрузки , она должна начаться автоматически, согласитесь со всеми предложенными пунктами и дождитесь окончания работы мастера.

2. Перезагрузите компьютер. Затем через шнур USB подключите фотоаппарат к компьютеру и начинайте работу, следуя подсказкам программы.

3. Можно воспользоваться и другим способом. При шнура USB соедините компьютер и фотоаппарат, который после подключения необходимо перевести в рабочий режим (кнопка включения-выключения) или режим просмотра. При первой загрузке на компьютер сообщит об обнаружении нового устройства и предложит его установку. Разрешите данное действие и дождитесь завершения работы мастера настроек и установки необходимых драйверов. Иногда для корректной работы требуется перезагрузить ПК

4. Отключите фотоаппарат и перезагрузите компьютер. После чего снова включите фотоаппарат. На компьютере он откроется как съемный диск. Откройте папку с изображениями, выделите нужные, скопируйте (правой кнопкой мыши) и вставьте их в заранее подготовленную на жестком диске папку или добавьте их в уже имеющуюся. Чтобы фотографии не засоряли ваш цифровик, при сохранении их на компьютер вместо «копировать» выберите опцию «вырезать».

5. Впрочем, если возможности позволяют, можно обойтись без подключения шнура и установки программного обеспечения. Понадобится лишь картридер, который нужно будет подключить к компьютеру и скопировать фото описанным ранее способом. Если в компьютере или ноутбуке есть разъем под флеш-карту, действия с изображениями – аналогичные предыдущим: открыть папку – выделить – скопировать – сохранить.

Информация в фотоаппарате храниться на карте памяти. Карта памяти может быть встроенная (извлечь ее из фотоаппарата нельзя) и внешняя, которую можно извлекать из фотоаппарата. Если вы хотите сбросить на компьютер снимки с встроенной памяти, то придется воспользоваться USB-кабелем. При помощи этого же USB-кабеля можно скинуть фотки и с внешней памяти, в этом случае фотоаппарат должен находится во включенном состоянии.

При необходимости перенести информацию со съемной карты памяти удобней пользоваться кардридерами (англ. Card reader) — устройствами для считывания информации с карт памяти. Карта памяти вынимается из фотоаппарата и вставляется в кардридер.

Кардридеры бывают разные, одни рассчитаны на использование карт памяти нескольких форматов, другие на использование карт памяти одного-двух форматов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Браммер Ю. А., Пащук И. Н. Цифровые устройства:— Санкт-Петербург, Высшая школа, 2011

2. Галямичева, Е.В. Кадр за кадром: из истории фототехники // История науки и техники. – 2012. – № 12

3. Персональный компьютер: С. В. Глушаков, А. С. Сурядный, Т. С. Хачиров — Москва, АСТ, АСТ Москва, ВКТ, 2011 г

4. Рудометов Е. А. Цифровая видеокамера:— Санкт-Петербург, Сова, 2014

5. Фролов, Ю. Археология фотографий // Наука и жизнь. – 2015

6. Цифровое видео. Практическое руководство для начинающих: Питер Уэллс — Санкт-Петербург, Ниола 21 век, 2013

7. Цифровой фотоаппарат: — Санкт-Петербург, АСТ, Сова, 2015

Интернет - ресурсы

1. http://ru.wikipedia.org/

2. http://www.photogra.ru

17