Современные Web-камеры. Важные параметры веб-камер

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:

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. Объективыхарактеризуются 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.

Веб-камера - устройство, которое чаще всего покупают одновременно с компьютером и не придают ему особенного значения. Впрочем, обратить внимание на характеристики стоит, иначе уже при первой съемке или сеансе связи может появиться разочарование и раздражение.

Следуя нашим советам, вы сможете узнать все о возможностях, функциях и сферах применения веб-камер. Надеемся, что эта информация поможет читателям сделать правильный выбор при покупке устройства.

1. Что такое веб-камера, как она работает и где применяется

Веб-камера - это достаточно небольшое устройство, представляющее собой фото- или видеокамеру, подключаемую к компьютеру или ноутбуку. Веб-камеры фиксируют изображение в реальном времени и затем передают его адресату с помощью сети Интернет. Отличие от цифрового фотоаппарата в первую очередь заключается в питании по проводам и невозможности функционирования без компьютера, во всяком случае, полноценно.

Веб-камеры применяются для видеочатов и видеозвонков, видеоконференций, охранных целей, для мониторинга и наблюдения и др.

1. Основные характеристики веб-камер

Характеристики веб-камер влияют как на качество устройства, так и на его цену, которая может сильно разниться от модели к модели. Какие же параметры являются основными и что нельзя упустить при выборе веб-камеры?

• Тип матрицы веб-камеры. Матрица веб-камеры может быть создана по одной из технологий:

а) CCD - технология, использующаяся в цифровых фотоаппаратах и также применяющаяся для веб-камер. Среди ее преимуществ: высокая чувствительность, высокий коэффициент заполнения, эффективность - около 95%, более низкий уровень помех при работе. Стоит помнить, что слишком слабый блок питания с большой вероятностью выйдет из строя в момент максимальной загрузки системы или даже отдельных ее элементов. Блок питания со слишком высокой мощностью может снижать КПД всего компьютера;

б) CMOS - более дешевая в производстве технология, используемая в большинстве веб-камер. Такие матрицы обладают низкой себестоимостью, снимают до 500 кадров в секунду, потребляют достаточно мало энергии при работе. Среди их недостатков эксперты выделяют большое количество шумов на изображении, низкий коэффициент заполнения пикселей и, как следствие, низкую чувствительность;

с) BSI CMOS - при использовании такой матрицы упрощается попадание света на фотодиоды. Такие сенсоры еще называют «сенсорами с задней подсветкой» - они являются значительно более светочувствительными. За счет этого количество шумов на изображении сокращается по сравнению с обычными CMOS.

• Разрешение камеры - еще одна из важнейших характеристик. Именно от нее зависит качество передаваемого изображения. Обратите внимание, что разрешение может быть прямым и интерполированным. При программной интерполяции количество пикселей исходного изображения обрабатывается с помощью математических методов, умножается на определенное число и затем формируется уже увеличенное изображение. При этом первоначальное разрешение изображения не изменяется, а качество может ухудшаться. При выборе камеры стоит обращать внимание на реальное разрешение от 1,3 Мп - этого достаточно для HD-качества.
• Частота кадров - характеристика, отвечающая за плавность съемки. Приемлемым является показатель скорости съемки от 15 кадров в секунду - этого будет достаточно для общения в Сети. Для качественных видеотрансляций необходимо не менее 30 кадров в секунду.
• Фокусировка веб-камеры позволяет влиять на четкость изображения. Она может быть как ручной, так и автоматической. Ручная осуществляется вращением колесика, расположенного у объектива. Автоматическая же фокусировка предполагает, что веб-камера сама устанавливает расстояние до объекта и рассчитывает фокусное расстояние. В разных моделях скорость и качество автофокусировки могут существенно различаться.
• Чувствительность - параметр минимальной допустимой освещенности, при которой представляется возможным использовать камеру. Впрочем, при покупке камеры с инфракрасной подсветкой эта характеристика сразу будет представлена на достойном уровне.
• Тип подключения . Обычно веб-камеры подключаются через USB-порт версии 1.1, 2.0 или 3.0. Последний тип работает быстрее, однако встречается только на современных компьютерах.

1. Дополнительные функции веб-камер:

• Наличие встроенного микрофона. Освобождает от необходимости покупки еще одного прибора, позволяет проводить видеозвонки большими компаниями. Сейчас почти все камеры оборудованы встроенным микрофоном.
• Возможность использовать веб-камеру в качестве фотоаппарата. Современные модели веб-камер позволяют использовать эти устройства в качестве цифровых фотоаппаратов. Если вы выбираете камеру и для этих целей, обращайте внимание на устройства с разрешением побольше, иначе качество фотографий вас вряд ли устроит. Некоторые камеры также оснащены кнопкой фотосъемки на корпусе - ее нажатие может активировать фоторежим и запускать графический редактор.
• Наличие специального ПО. Каждый производитель веб-камер предлагает пользователям собственное программное обеспечение для установления или использования. Помимо стандартных функций, оно может дополнять работу камеры персонифицированными чертами. К примеру, Logitech предлагает встроенный графический редактор.

1. На что еще следует обратить внимание?

При выборе и покупке веб-камеры обратите внимание на ее крепление, возможности наклона и поворота, а также на угол обзора.

Изучайте характеристики, сравнивайте модели веб-камер, учитывайте советы из нашего обзора и наслаждайтесь комфортным и приятным видео-общением.

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.

Веб-камеры. Назначение, принцип работы и основные характеристики.

по дисциплине (специализации) «Аппаратные средства вычислительной техники»

Проверила,

Никольская К.Ю.

студент группы ПС-170

Бадалова А.А.

Реферат защищен

с оценкой

Челябинск 2014

Бадалова А.А. Веб-камеры. Назначение, принцип работы и основные характеристики. – Челябинск: ЮУрГУ, ПС- 170, 20 с., 4 ил., библиогр. список – 5 наим.

Цель реферата – узнать о назначении, принципах работы и основных характеристиках веб-камер.

Задачи реферата – изучить устройство и принцип работы веб-камер, научиться устанавливать веб-камеры и подключать их к сети, узнать о значении веб-камер в современном мире.

Рассмотрены основные характеристики веб-камер, способы подключения к сети. Рассказано о программах для веб-камер и о том, как подключить веб-камеру к сети.

1. Введение (стр. 4)

2. Определение (стр. 5)

3. История создания веб-камеры (стр. 6)

4. Устройство и принцип работы веб-камеры (стр. 7-11)

5. Дополнительные возможности и функции веб-камер (стр.12)

6. Подключение веб-камеры к сети (стр. 13-15)

7. Способы применения веб-камер (стр. 16-17)

8. Программы для веб-камер (стр. 18)

9. Заключение (стр. 19)

10. Библиографический список (стр. 20).

Введение.

Веб-камеры всё прочнее входят в нашу жизнь. Их используют для построения видеосистем как на территориально больших, так и для малых объектов. Особенно они становятся незаменимы при контроле и мониторинге удалённых точек, где существует необходимость применения необслуживаемого оборудования. Когда срочно требуется установить «временные» камеры, веб-камеры незаменимы, ведь для их установки не требуется тянуть отдельные провода, и поэтому монтаж будет быстрым и лёгким.

Целью моей работы является задача узнать о назначении, принципах работы и основных характеристиках веб-камер.

Для этого я изучу историю возникновения, устройство и основные характеристики, а также сферы применения веб-камер, узнаю, как их устанавливать и подключать к сети.

Понятие веб-камера.

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.

История создания веб-камеры.

Все началось в одной из компьютерных лабораторий Кембриджа еще в начале 90-х годов прошлого века, когда Глобальная паутина только-только начинала свое победоносное шествие по планете. Группа ученых, человек 15-20, работала над проектом в области сетевых технологий. Условия работы были спартанскими - на всю команду приходилась всего одна кофеварка, которая не могла удовлетворить потребности всего коллектива. Основная работа велась в лаборатории, персонал жил в этом же здании, но в другой его части. Чтобы подхлестнуть мыслительный процесс чашечкой бодрящего напитка, участники научного проекта были вынуждены часто посещать коридор, находившийся этажом выше, где и располагалась кофеварка. Зачастую такие походы терпели крах, так как некоторые коллеги уже успевали опорожнить вожделенную емкость. Ситуация требовала нестандартного решения, и оно было найдено.
Один из компьютеров в лаборатории имел устройство видеонаблюдения (frame grabber). К нему подключили камеру, которая была направлена на объект наблюдения. Этот же компьютер играл роль web-сервера за счет специально написанного программного обеспечения. Желающие знать, есть ли кофе, должны были запустить на своем компьютере клиентское ПО, соединяющееся с сервером. В результате на удаленном компьютере в маленьком окошке выводилось черно-белое изображение, обновляющееся три раза в минуту. Заметка об этом интересном комплексе была опубликована в журнале Comm-Week 27 января 1992 года. С момента появления первых прототипов IP камер прошло не так уж много времени, но они уже превратились во вполне сформировавшийся, отдельный класс устройств, делающих повседневную жизнь проще, удобнее и веселее.

Рисунок 1. Снимок с первой веб-камеры

Устройство и принцип работы веб-камеры.

Современная веб-камера представляет собой цифровое устройство, производящее видеосъемку, преобразование 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).

· 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.

Рисунок 2. Устройство веб-камеры.

5. 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.

· 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. Однако можно ограничить число лиц с правами доступа к веб-камере, введя пароль на уровне пользователя. Многие веб-камеры поддерживают многоуровневую защиту паролем для разграничения прав доступа и администрирования.