Веб-камера. СПК
|
Веб-ка́мера (також вебкамера) — цифрова відео чи фотокамера, яка має можливість в реальному часі фіксувати зображення, призначені для подальшої передачі по мережі Інтернет (в програмах типу Skype, Instant Messenger тощо).
Веб-камери, які доставляють зображення по інтернету, завантажують зображення на веб-сервер чи по запиту, або безперервно, або через регулярні проміжки часу. Це досягається шляхом підключення камери до комп'ютеру або завдяки можливостям самої камери. Деякі сучасні моделі володіють апаратним та програмним забезпеченням, яке дозволяє камері самостійно працювати в якості веб-сервера, FTP-сервера, FTP-клієнта і/або відсилати зображення за допомогою електронної пошти.
Компоненти веб-камери
- ПЗС-матриця,
- об`ектив,
- оптичний фільтр,
- плата відеозахвату,
- блок компрессії відеозображення,
- СРU і вбудований веб-сервер,
- ОЗУ,
- флеш-память,
- мережевий інтерфейс,
- послідовні порти,
- тривожні входи/виходы.
Історія створення
Все почалося в одній з комп'ютерних лабораторій Кембриджу ще на початку 90-х років минулого століття, коли Глобальна павутина тільки-тільки починала свою переможну ходу по планеті. Група вчених, чоловік 15-20, працювала над проектом у галузі мережевих технологій. Умови роботи були "спартанськими" — на всю команду припадала всього одна кавоварка, яка не могла задовольнити потреби всього колективу. Основна робота велася в лабораторії, персонал жив у цьому ж будинку, але в іншій його частині. Щоб покращити розумовий процес чашечкою напою, що бадьорить, учасники наукового проекту були змушені часто відвідувати коридор, який перебував поверхом вище, де і розташовувалася кавоварка. Найчастіше такі походи були неуспішними, так як деякі колеги вже встигали спорожнити жадану ємність.
Ситуація вимагала нестандартного рішення, і воно було знайдене. Один з комп'ютерів в лабораторії мав пристрій відеоспостереження (frame grabber). До нього підключили камеру, яка була спрямована на об'єкт спостереження. Цей же комп'ютер відігравав роль web-сервера за рахунок спеціально написаного програмного забезпечення. Бажаючі знати, чи є кава, повинні були запустити на своєму комп'ютері клієнтське ПЗ, що з'єднуються з сервером. В результаті на віддаленому комп'ютері в маленькому віконці виводилося чорно-біле зображення, котре оновлювалося три рази в хвилину. Замітка про цю цікавинку була опублікована в журналі Comm-Week 27 січня 1992.
Принцип роботи
Веб-камера складається з об'єктиву, оптичного фільтру, ПЗЗ (пристрій з зарядовим зв’язком) матриці, блока оцифрування, блока компресії (стиснення) відеозображення, центрального процесора і вбудованого веб-сервера, ОЗУ, флеш-пам'яті, мережевого інтерфейсу або послідовного порту, тривожного входу/виходу.
Зображення об'єкта скрізь лінзову систему (об'єктив) та оптичний фільтр потрапляє (проектується) на світлочутливий елемент відеокамери — ПЗЗ матрицю, яка складається з великої кількості світлочутливих осередків. Під дією світла в ПЗЗ матриці народжується носії заряду які у блоку оцифрування перетворюються у цифровий код.
Процес перетворення сигналу складається з трьох етапів:
- Дискретизація — зчитування амплітуди електричного сигналу через рівні проміжки часу (періоди). Цей етап перетворення сигналу характеризується частотою дискретизації.
- Квантування — це процес подання результатів дискретизації в цифровій формі. Зміна рівня електричного сигналу за період дискретизації представляється у вигляді кодового слова з 8, 10 або 12 біт, які дають відповідно 256, 1024 і 4096 рівнів квантування. Від числа рівнів квантування залежить точність представлення сигналу в цифровій формі.
- Кодування — крім інформації про зміну рівня сигналу, отриманої на попередньому етапі, в процесі кодування формуються біти, що інформують про кінець синхроімпульса і початку нового кадру, а також додаткові біти захисту від помилок.
Надалі цифровий код потрапляє у блок компресії відео зображення, який виконує стиснення оцифрованого відеосигналу в один з форматів стиснення. Завдяки стисненню, скорочується розмір відеокадру. Це необхідно для збереження і передачі відеозображення по мережі. Відомі на сьогоднішній день формати стиснення дозволяють отримати оцифрований потік з пропускною здатністю 64 Кб - 2 Мб.
Стиснення відеозображення у веб-камері може бути представлено як апаратно, так і програмно. Програмна реалізація компресії дешевше, проте через високу обчислювальну ємності алгоритмів стиснення вона малоефективна, особливо коли потрібно переглядати відеозображення з веб-камери в online режимі. Тому більшість провідних виробників випускають веб-камери з апаратною реалізацією стиснення. Надалі центральний процесор здійснює операції з виведення та збереження оцифрованого і стислого відео зображення.
