Веб-камера с гарнитурой

 

Устройство и характеристики веб-камер

Web-камера представляет собой компактное электронное устройство, подключаемое по цифровому каналу к компьютеру или сети. Преобразование изображения в цифровой сигнал реализовано на основе КМОП или ПЗС-матрицы. Оптические фильтры, установленные в объектив, отсекают инфракрасный спектр излучения и этим обеспечивают корректную цветопередачу изображения.

Электронная схема преобразует сигнал, полученный с матрицы, в видеопоток для последующей передачи на компьютер или непосредственно в сеть. Параллельно с видеопотоком с помощью микрофона формируется голосовой поток.

Для правильного выбора web-камер важны их конструктивные особенности. В противном случае может не удовлетворить потребности пользователя или быть непригодным для применения. Первое, на что нужно оценить, – это характеристики поставляемой в комплекте гарнитуры. Разработано два типа решения, которые отличаются друг от друга расположением микрофона:

• встроенный в корпус web-камеры;
• встроенный в гарнитуру наушников.

Выбирая, нужно понимать, как оно будет использоваться. Если источник звука расположен близко от web-камеры, то чувствительности встроенного микрофона хватит, чтобы звук слышался отчетливо.

Следующие характеристики и конструктивные особенности влияют на качество изображения:

• разрешение и частота кадров;
• глубина цвета;
• фокусировка;
• угол обзора.

Важны базовые принципы формирования видеопотока, определяющие получение изображения необходимого качества и разрешения. Это поможет сориентироваться в информации, представленной производителем в инструкции к аппарату.

Разрешение и частота кадров
Вебкамеры поддерживают следующие разрешения и частоту обновления картинки:

• 352×288 ч (15-60 Гц) – формат аналогового видеостандарта PAL;
• 640×480 (15-34 Гц) – формат видеоадаптера VGA;
• 1280×720 (8-90 Гц) – формат высокой четкости HD;
• 1280×1024 (7-30 Гц) – формат цифрового видеоадаптера стандарта SuperXGA;
• 1600×1200 (5-30 Гц) – формат цифрового видеоадаптера стандарта UGA;
• 1920×1080 (5-30 Гц) – формат повышенной четкости FullHD.

Нужно учесть, что различные разрешения формируют и передают картинку с разными отношениями ширины и высоты, 4х3 или 16х9. Если важна четкость кадра, предпочтительнее видеокамеры со стандартами не ниже HD.

Глубина цвета
Достоверность и качество видеоизображения зависят от глубины цвета, передаваемого с web-камеры посредством цифрового сигнала. Глубина цвета определяется количеством бит, используемых для описания цвета каждого пикселя. Максимальная глубина, реализованная в аппаратах, составляет 32 бита. Значение глубины цвета, достаточного для качественного формирования, – 24 бита.

При максимальных разрешениях, частотах и глубине цвета формируется большой объем видеотрафика. Пропускные способности интерфейсов подключения к компьютерному оборудованию и к интернет-сети могут быть ниже генерируемого видеопотока и физически не справляются с передачей данных.

Нужно понимать, что объем передаваемых данных зависит от используемого разрешения, глубины цвета и количества кадров в секунду. Нет смысла рассматривать web-камеру с высокими характеристиками, имея низкоскоростное подключение к интернету.

К примеру, для передачи видеопотока в формате FullHD потребуется полоса интернет-канала с пропускной способностью минимум 4 Мбит/с. Если скорость ниже 10 Мбит/с, рекомендуется купить видеокамеру с разрешением HD и ниже.

Фокусировка
В видеокамере с гарнитурой в комплекте реализованы две технологии настройки фокуса объектива:

• ручная;
• автоматическая.

Обе технологии имеют свои достоинства и недостатки. Ручная фокусировка настраивается пользователем. Недостаток заключается в необходимости каждый раз при изменении расстояния от объекта до камеры вручную перенастраивать фокусировку.

Автоматическая фокусировка лишена такого недостатка: при изменении расстояния автофокус выполнит необходимую настройку. Но поскольку электроника видеокамеры самостоятельно определяет предмет, на который настраивается фокус, то бывают ошибочные автонастройки. Вместо лица человека аппарат фокусируется на стоящей рядом настольной лампе.

Угол обзора
Параметры видеообъектива определяют угол обзора. От этой характеристики зависит, какая зона попадет в кадр.

В вебкамерах реализованы углы обзора от 40 до 180 градусов. Чтобы картинка формировалась без искажения, с максимальной шириной захвата, нужна камера с углом обзора в пределах 80-90 градусов.
Выбирая, следует учесть среду его использования.

Для трансляции выступлений и презентаций, когда снимается картинка большой ширины, рекомендуется использовать камеры с повышенным углом обзора.

После выбора необходимых параметров web-камеры с точки зрения качества видеоизображения, определяются особенности подключения и использования аппарата.

Какие характеристики важны:

• способ подключения;
• способ размещения (крепления);
• поддерживаемые операционные системы.

По способу подключения устройства разделяются на два типа:

• Подключающиеся к компьютеру, телевизору и игровой приставке;
• Подключающиеся непосредственно к сети.

Типы подключения определяют характер использования устройств. Если видеокамера подключается к компьютерным портам, ее логично использовать для видеоконференций, т.е. для живого общения между людьми. Если камера подключается непосредственно к сети, оптимально ее использование для систем видеонаблюдения.

К компьютеру вебкамеры подключаются по кабелю через USB-разъем. Подключаемые непосредственно к сети аппараты имеют два типа подключений:

• По Ethernet кабелю;
• По радиосети Wi-Fi.

Web-камеры, подключаемые к компьютерному оборудованию, устанавливаются на рабочий стол либо прикрепляются к монитору специальными креплениями. Размещение на мониторе экономит рабочее пространство и позволяет оптимально направить видеокамеру на лицо человека, работающего за компьютером.

Поддерживаемые операционные системы
Подключение web-камеры к компьютеру через USB-интерфейс возможно только при наличии драйверов для используемой операционной системы. Производители поставляют в комплекте диски или размещают на своих сайтах драйвера и управляющее программное обеспечение. Выпускаются драйвера для основных семейств операционных систем:

• Windows;
• MacOS;
• Linux.

Распространены драйвера, поддерживающие подключение к ОС Windows. Не все камеры поддерживают MacOS. При выборе эту особенность обязательно следует учитывать. Подключить камеру можно только при наличии драйвера используемой ОС.

Функции

Производители web-камер встраивают дополнительные функции для комфортного использования. К ним относятся:

• zoom;
• подсветка;
• слежение за лицом;
• датчики движения.

Zoom
Реализовано два типа Zoom (зума): оптический и цифровой. Оптический зум доступен для видеокамер с переменным фокусным расстоянием. Изменение фокусного расстояния оптически приближает объект (увеличивает масштаб картинки). Для оптического зума кратность увеличения достигает 10х.

Цифровой зум реализован на принципе программного увеличения изображения. При высоком разрешении матрицы возможно большое увеличение (приближение) картинки без заметной потери качества. Управление зумом объектива реализовано через управляющее программное обеспечение.

Подсветка
Для использования вебкамеры в условиях малого освещения или в темноте производители дополняют аппараты функционалом подсветки. Функция реализована с помощью интегрированных ИК-светодиодов. Подсветкой оснащают как специализированные вебкамеры, предназначенные для видеонаблюдения, так и подключаемые к компьютеру.

Функция слежения за лицом
Данная функция полезна при работе в режиме видеоконференции. Она удерживает изображение лица в центре экрана. Существует два режима слежения за лицом:

• программный;
• механический.

Программный механизм реализован на принципе определения лица в изображении и размещения его в центре картинки.

В отличие от программного, механический привод слежения за лицом поворачивает видеокамеру вслед за перемещающимся человеком. Данный механизм позволяет сохранять высокое разрешение передаваемой картинки.

Если в режиме видеоконференции человек не перемещается, т.е. постоянно находится в зоне охвата видеообъектива, то достаточно купить устройство с программной реализацией функции слежения за лицом.

Плюсы и минусы веб-камер с гарнитурой

Существуют два вида вебкамер в зависимости от назначения:

• для проведения видеоконференций;
• для реализации функций видеонаблюдения.

Для оборудования, использующегося с целью видеонаблюдения, важен большой угол обзора. В отличие от решений для видеоконференций, искажения видеоизображения допустимы и не критичны, если можно распознать снимаемый объект.

Объективы, работающие для видеонаблюдения, используют максимальный зум 10х. Для решений, ориентированных на видеоконференции, зум 10х избыточен: нет необходимости увеличения объекта с кратностью подзорной трубы.

Как пользоваться веб-камерой с гарнитурой

При использовании web-камеры необходимо соблюдать правила эксплуатации. Базовые правила использования бытового устройства, которое подключается к компьютеру или сети в помещении, следующие:

• использование возможно только в заданном диапазоне температуры от +10?С до +40?С;
• влажность в помещении не должна превышать 90%;
• при повышенном нагреве аппарат отключают на время, необходимое для охлаждения до температуры окружающей среды;
• для ухода (очистки) линз объективов использовать только средства для ухода за оптикой.

Меры предосторожности

При эксплуатации web-камер следует беречь ее и избегать следующих механических воздействий и повреждений:

• падение устройства;
• контакт линз объектива с твердыми предметами;
• попадание жидкости на корпус видеокамеры.

Неисправности

Умение самостоятельно устранить мелкие неисправности важно для пользователя, так как они могут возникать в процессе работы. Известен ряд общераспространенных неисправностей web-камер, которые пользователь способен выявить и исправить.

• Проблема: изображение с устройства не выводится на монитор. Решение: проверить, корректно ли видеоустройство определено операционной системой и установлен ли драйвер. Убедиться, что видеоустройство подсоединено к USB-интерфейсу и что последний активен.
• Проблема: на изображении появляются помехи. Решение: изменить параметры (настройку) электропитания (антимерцание) в соответствии с местными нормами (50 Гц или 60Гц).
• Проблема: изображение двигается рывками. Решение: проверить настройки соотношения частоты обновления и разрешение видеоизображения. Возможно, заданы слишком высокие параметры и компьютер не справляется с приемом и обработкой видеопотока. Возможно, установлена низкая частота обновления изображения (15 Гц и ниже).