خامساً: كاميرات الفيديو

1. دائرة كاميرا فيديو مبسطة

للحصول على جودة عالية للصورة على الشاشة أو على جهاز التليفزيون، يجب أن تحلل الكاميرا الصورة، كلما أمكن، إلى أقصى عدد من عناصر الصورة الرئيسية، وكما نعلم أنه كلما زاد عدد عناصر الصورة كانت تفاصيل الصورة أفضل عند إعادة مشاهدتها.

ويجب على الشعاع الماسح للعناصر أن يمثل هذه العناصر كهربائياً بأمانة، وليتم ذلك يجب تحويل العناصر الضوئية للصورة إلى عناصر كهربائية، بطريقة تحقق أعلى نسبة من الإشارة إلي الضوضاء لتوفير حساسية التسجيل المطلوبة، وبمعنى آخر عندما لا يكون هناك ضوء منعكس على عدسة الكاميرا يجب أن لا توجد إشارة للفيديو أو تكون أصغر ما يمكن، ولكل هذه الاعتبارات يجب أن يؤخذ في الاعتبار خصائص أنبوبة الكاميرا.

ومثال ذلك كاميرا تليفزيونية أبيض وأسود، (أنظر شكل مخطط مبسط للكاميرا)، وكما هو موضح بالرسم فإن النظام الضوئي يركز الضوء المنعكس من الصورة على أنبوبة الكاميرا. ويُحول الضوء المنعكس لكل عنصر من عناصر الصورة إلى جهد يتناسب مع شدة هذه الإضاءة، عملية كهروضوئية. ثم يبدأ بعد ذلك مسح هذه العناصر الكهروضوئية بواسطة شعاع إلكتروني، بحيث يمثل كل عنصر بنبضات كهربائية، وبذلك يكون الخرج عبارة عن تيار كهربائي متتابع كل منه يمثل عنصراً من عناصر الصورة الأصلية، ويكبر خرج الكاميرا بعد ذلك بواسطة مكبر فيديو، بحيث تكون إشارة الفيديو مناسبة للإرسال أو المشاهدة، وتؤخذ عينة من إشارة الفيديو لمتابعة الصورة المتولدة بواسطة شاشة مراقبة مركبة على جسم الكاميرا، وتمدنا دائرة كهربائية بإشارات التحكم المطلوبة، وكذلك التزامن الرأسي والأفقي والتغذية المناسبة لكاميرا الفيديو.

وتوجد داخل الكاميرا دوائر نظام الانحراف، وذلك لعمل مسح لعناصر الصورة، سواء كانت أفقية أو رأسية، وكذا التحكم في حركة هذا الشعاع. وبعض كاميرات الفيديو التليفزيونية تستمد نبضات التزامن من وحدة تحكم الأستوديو. هذه الوحدة تُستعمل كذلك في توفير نبضات التزامن اللازمة لتزامن جهاز الاستقبال مع الكاميرا.

بعض كاميرات الفيديو التليفزيونية تولد نبضات التحكم، وبالتالي فإنها تمدنا بنبضات التزامن لوحدة التحكم، كما توجد كذلك مجموعة تحكم يدوية خلف الكاميرا، وذلك لضبط زووم العدسة Zooming.

والكاميرات في الماضي كانت كبيرة ويصعب تداولها، ولكن الآن هناك ثورة كبيرة في إنتاج الكاميرات، سواء للاستخدام الشخصي أو للأستوديوهات التليفزيونية.

2. تطور كاميرات الفيديو

أ. فيديوكون Vidicon

صمام كاميرا مبسط التركيب، وقطر Vidicon حوالي 0.5 بوصة، 1.27 سم وطوله 3.5 بوصة، 8.9 سم، وبعض V idicon يراوح قطره من 0.5 إلى 1.5 بوصة وطوله من 3.5 إلى 8 بوصات. ويستخدم V idicon في الدوائر التليفزيونية المغلقة وكاميرات أستوديوهات التليفزيون وكاميرات الأفلام، وبعض كاميرات Vidicon يمكن أن تصور في ظروف مُظلمة، وكذلك في ضوء الشمس المباشر والحصول على صور جيدة. وبدأت فكرة العمل بهذه الكاميرا بواسطة تشيرنيشف A. Chernyshev الروسي الجنسية سنة 1925، ومع ذلك ظهرت هذه الكاميرا بصورة تجارية سنة 1950. (أُنظر صورة الفيديكون).

ب. بلمبيكون Plumbicon

تم إنتاج صمام كاميرا Plumbicon بواسطة شركة فيلبس الهولندية، ويعد صمام الكاميرا التليفزيونية هذه صغير الحجم، خفيف الوزن، وله استجابة سريعة للضوء، وينتج صورة عالية الجودة عند مستويات الضوء المنخفضة، مما جعله صماماُ نموذجياً للكاميرات، التي تستخدم الترانزيستور، وكثير من كاميرات الفيديو الألوان تستخدم صمام Plumbicon؛ بسبب استجابته المبسطة إلى الألوان الابتدائية. وطريقة عمل صمام كاميرا Plumbicon مشابه جداً لصمام Vidicon، وتتم أعمال التركيز والانحراف للشعاع في الصمام مغناطيسياً. (أُنظر صورة أنواع من البلمبيكون).

ج. Vidicon موحد السيليكونSilicon Diode Array Vidicon  :

هذه الكاميرا لها TARGET يختلف عن الفيديو العادي، وتصمم على شريحة رقيقة جداً من السيليكون، (أُنظر صورة فيديكون السيليكون)، وقد صُمم هذا الصمام بحيث يستقبل صورة فيديو قطرها 0.433من البوصة، 1.1 سم. ونتيجة أن هذا الصمام صغير جداً في الحجم، أصبح يستخدم كاميرا محمولة باليد، وبعض ميزات هذا الصمام:

(1) الحساسية العالية جداً للضوء.

(2) استجابة كبيرة للأطياف.

(3) تأخير قليل ـ احتفاظ الكاميرا بالصورة السابقة.

(4) إحلال جيد للصورة 450 خطاً تليفزيونياً.

(5) تيار قليل للون الأسود.

(6) هذه النوعية من الكاميرات لها حساسية خاصة للون الأحمر، والأشعة تحت الحمراء.

د. جهاز تصوير السيليكون Silicon Imaging Device SID

يُعد هذا الجهاز مصمتاً. وأداؤه متوافق مع الكاميرا 2/3 بوصة V idicon. والجهاز طوله1.2بوصة، وعرضه 0.79 بوصة، ويعد هذا الجهاز ذاتي المسح، ولا يحتاج إلى شعاع إلكتروني لمسح الصورة. (أُنظر صورة جهاز صورة السيليكون).

هـ. كاميرا الترينيكون Trinicon Tube

وهي كاميرا ملونة ولا تحتاج سوى صمام واحدة لالتقاط صورة الفيديو الملونة. وهذه الكاميرات عالية الجودة وأقل حجماً، ومعظمها يمكن حمله، وهذه الكاميرا تستخدم صماماً يسمى Trinicon، وهي أسهل تشغيلاً وصيانة من الكاميرات، التي تستخدم ثلاثة صمامات لالتقاط الصورة الملونة. ويعد صمام Trinicon Vidicon مصمماً خصيصاً باستخدام الانحراف المغناطيسي للمسح. ويوفر Trinicon خرجين، إشارة البريق، وإشارة ألوان تتابعيه يتم التعامل معها بعد ذلك كإشارة فيديو قياسية ملونة.

و. كاميرات التليفزيون الملونة:

تستخدم كاميرات التليفزيون الملونة طريقة فصل الألوان الأساسية الثلاثة، وتحتاج إلى ثلاثة صمامات كاميرا، وفي بعض الكاميرات يُستخدم صمام رابع لتحسين إشارة الأبيض والأسود وبالتالي التفاصيل الدقيقة للألوان. وعدا عدد الصمامات المستخدمة في الكاميرات الألوان فإن التمييز بينها يتم بناء على النظام الضوئي المستخدم. وكل الضوء الساقط على عدسة الكاميرا ينفصل إلى شعاع لكل صمام كاميرا، ويصاحب انقسام الشعاع الساقط مرايا ومنشورات وعدسات مرتبة في وحدة تسمى مقسم الشعاع.

ز. كاميرات الأستوديو الملونة

تستخدم كاميرات الأستوديو الملونة ثلاثة صمامات قطرها 2/3 بوصة بليميكون، وهذه الكاميرات مستقرة جداً وذات اعتمادية كبيرة، وتستحمل الصدمات والاهتزازات، وتعمل في مدى كبير من درجات الحرارة والرطوبة وتتكون من دوائر متكاملة.

ح. كاميرات CCD

مع التطور الكبير في الآونة الأخيرة، تم استخدام في الكاميرات التليفزيونية الملونة، (أنظر شكل CCD)، وكذلك الكاميرات المستخدمة للأغراض المنزلية. وتستخدم هذه الكاميرات نظام الشحنات لعناصر الصورة Pixels، بكسل، وتفريغ هذه الشحنات بنظام خط بعد الخط، وذلك بواسطة استخدام وحدات تسجيل كهربائية صغيرة.

وعنصر الإحساس بالصورة مكون من مساحة للصورة مكونة من أعمدة رأسية من عناصر الصورة، وعنصر حساس للضوء، ووحدات تسجيل كهربائية وبالتالي تكون هذه المساحة مشحونة حسب الضوء المنعكس من الصورة الملتقطة، ويتم تفريغ عناصر الصورة بحركة الشحنات، عموداً يلي عموداً إلى عناصر التسجيل الرأسية، ثم بعد ذلك إلى عنصر التسجيل الأفقي، (أُنظر شكل خرج المسجلات).

ويوجد نوع آخر يسمى ناقل الإطارات، ويعمل بطريقة مشابهة للنوع الأول، ولكن بوسيلة تسجيل إضافية متوسطة، مما يتيح نقل شحنات الصورة بطريقة أسرع من خلال المسجلات الرأسية، مما يقلل من تلطيخ الصورة. وهناك أنواع كثيرة من كاميرات CCD تستخدم عدسات متناهية الصغر لتحسين حساسية الصورة.

3. كاميرات الفيديو للمحترفين

إن استخدام التطور الهائل في التقنيات الخاصة بالكاميرات الحديثة، مكننا من الحصول على صورة فائقة الجودة، سواء كانت هذه الكاميرات تستخدم أسلوب العمل بالطريقة التناظرية أو الرقمية، وقد أمكن استخدام CCD بأنواعها المختلفة، وكذا الثورة الكبيرة في استخدام التكوين الرقمي لإشارة الفيديو ووسائل وأسلوب ضغطها من التعامل مع هذه الإشارة بأجهزة الحاسب بسهولة، وفيما يلي بعض الخصائص الهامة لهذه الكاميرات.

أ. استخدام CCD 2/3 بوصة يُمكن الإطارات من الانتقال بمعدل حتى1000 بكسل، وبنسبة بين طول وعرض للصورة 3:4 أو 9:16 وعدد الخطوط الرأسية نفسها.

ب. عدم وجود تغير في الرؤية الأفقية.

ج. نظرية انتقال الإطارات تمنع التلطيخ في الصورة.

د. يُمكن عكس المسح الأفقي.

هـ. اختيار آلي لشاشة المراقبة للنظام 3:4 أو9:16.

و. ذكاء آلي مستمر في اختيار مستوى الأسود، والظلال السوداء، أو مستوى إشارة الفيديو، وبالتالي لا يتطلب وقتاً في عملية الضبط.

ز. ضغط الإضاءة العالية، وبمعدل ديناميكي، يصل لأكثر من 600%.

ح. تصحيح التجاعيد، ومجهز بأوضاع آلية لضبط صورة البشرة.

ط. عدسة قياسية 2/3 بوصة.

ي. وزن قليل، ويمكن حمل الكاميرا، ومعها جهاز تسجيل أو من دون جهاز التسجيل.

ك. يمكن حمل الكاميرا أو استخدام حامل خاص بها.

ل. خاصية المسح النظيف تسمح بالتقاط شاشة الحاسب الآلي، وكذلك باقي شاشة المشاهدة، ومن دون اهتزاز للصورة، ويتم ذلك بواسطة مصراع كاميرا متغير تمكنه من التقاط هذه الصور، والتي تعمل بنظام مسح رأسي 103.51 هرتز في حالة النظام Pal، ومن 61.1 إلى 151 هرتز في النظام NTSC.

وتتميز كاميرات الفيديو بالآتي: (أُنظر صورة كاميرا استديو)

أ. بجودة عالية للصورة سواء كانت نسبة عرض الصورة إلى إرتفاعها9:16 أو3:4، ويمكن التنقل بواسطة مفتاح إلكتروني أي 9:16 إلى 3:4 والعكس دون فقد في جودة الصورة.

ب. تتمتع هذه الكاميرات بانحلال ديناميكي كبير، وثمة فائدة كبيرة هي قدرة هذه الكاميرات في الحصول على إضاءة كبيرة للصورة.

ج. عدم وجود تأخير في الصورة، مما يعطى صورة بكفاءة عالية، وخصوصاً في أثناء العرض أو التسجيل البطيء.

د. تصل حساسية هذه الكاميرات إلى 2000 وحدة إضاءة ـ لكس ـ على بعد ثمانية أقدام وبنسبة إشارة إلى الضوضاء في حالة نظام PAL 60 ديسبل، وفي نظام NTSC62 ديسبل.

هـ. مبينات تعديل البؤرة الرقمية تسمح بسرعة إعادة تركيز الصور الملتقطة في البؤرة مرة ثانية، وخصوصاً عند تصوير لقطات متفرقة.

و. وجود ملفات قياسية تسمح بسرعة إعادة ضبط الكاميرا، وبالتالي سرعة إنتاج المادة المصورة.

ز. يمكن نقل هذه الملفات من كاميرا إلى أخرى، مما يجعلها متعددة الاستعمالات.

ح. وجود وحدة تحكم مركزية يمكن أن تضبط جميع الكاميرات المستخدمة معها في التصوير وذلك في عملية واحدة.

ط. التحكم الآلي في مستويات اللون الأسود، وكذلك الظلال السوداء وضبطها آلياً.

ى. الضبط البسيط المطلوب للكاميرا هو توازن اللون الأبيض فقط.

ك. وجود مصحح ديناميكي للظلال البيضاء، ويستخدم لذلك قاعدة بيانات ذكية لتخزين الملفات الخاصة لمختلف العدسات، ويحتوى كل ملف على المواصفات الخاصة للعدسة المستخدمة وبعدها البؤري، ومعلومات وضع حدقة العدسة.

ل. وللحصول على تصوير بجودة الأفلام، تستخدم عملية ضغط للكاميرا بقرب الخاصية الخطية فوق نقطة معينة تسمى Knee، حيث يطبق نظام الضغط هذا عند الحاجة إليه، ويكون متناسباً مع الإضاءة العالية، وتكون الصورة الملتقطة بجودة صورة السينما.

م. إمكانية الحصول على صندوق أشكال Letter Box Format بطريقة إلكترونية، وهذه الإمكانية تحدد عدد الخطوط الأفقية الفعالة، والحجم الرأسي، في إشارة خرج الفيديو وتعطى حرية الاختيار بين نسبة عرض وطول الصورة؛ لتكون بحجم 3:4 أو 9:16 أو 10:16 أو 11:16.

ن. نظام تحكم رقمي بسيط بواسطة وحدة تحكم، يتم ربطها بالكاميرا بواسطة زوج من الأسلاك، وبواسطتهما يتم التحكم الكامل في متغيرات الكاميرا. وللتطبيقات الآلية يمكن التوصيل بواسطة منفذ رقمي متتال RS232، وبمعدل سرعة تصل إلى 9و6 ك بت/ث.

س. إمكانية الحصول على إشارة فيديو رقمية، وذلك في حالات الأستوديوهات الرقمية بمنفذ فيديو رقمي متتال قياسي، وبخرج 10 بت 2:2:4 لمركبات الفيديو 270 ميجا بت/ث.

ع. تزود هذه الكاميرات بمرشحات ضوئية تسمح بعمل مؤثرات لحظية متعددة.

ف. جودة عالية جداً في الصوت، وكذلك إمكانية الاتصال بين المحطة الرئيسية وعامل الكاميرا لتنفيذ التعليمات الخاصة بالتصوير Talkback System.

ص. إمكانية التحكم المركزي في الكاميرات سلكياً، ولمسافة تصل إلى 2400 م، وحيز ترددي كامل لإشارة الفيديو الأحمر والأخضر والأزرق RGB، وبحيز 6 ميجا،و7 ميجا،و6 ميجا على التوالي، وهذه الميزة مهمة في التحكم عن بعد Remote Control في الكاميرات في حالة التصوير على مسافات بعيدة.

ق. إمكانية الحصول على نقاء الصورة، وبجودة عالية، وذلك بواسطة مفتاح الألوان.

ر. مجهزة بدوائر خاصة لتمنع تأثير تداخل الألوان.