Videokamerák

A fekete-fehér és a színes videokamerák az objektívük által a képfelvevõ csõre leképezett képet szabványos összetett videojellé alakítják át. Ez a tömör definíció minden kamerára igaz, a részletek azonban a kamera felhasználási területétõl függõen nagyban különböznek. A különféle ipari kamerák, a kis, amatõr célú és a professzionális stúdiókamerák optikai és elektronikus tulajdonságai a felhasználás igényének függvényei.

Egy kamera két alapvetõ részbõl, az objektívbõl és az elektronikus egységbõl áll.

Az objektív

Az objektívek fajtái, funkciói a felhasználási területtõl nagyban függenek. Ha egy tárgyat valamilyen optikai eszköz segítségével nézünk, az eszköz által leképezett kép, amit a szemünk lát, lehet reális (valóságos), ill. lehet virtuális (látszólagos). Mit is jelent ez? A 2.1. ábrán három esetet látunk. Az elsõ esetben a tárgyat szemünk közvetlenül látja, tehát a tárgyból kiiduló fénysugarak közvetlenül a szemünkbe jutnak. A második esetben a tárgyat az eszköz (esetünkben egy gyüjtõlencse) a T' pontba képezi le, és a fénysugarak onnan jutnak a szemünkbe, hiszen a tárgyat a T' pontban látjuk. Ez a kép reális, ha ui. egy ernyõt teszünk a T' pontba, az ernyõn megjelenik a tárgy képe, tehát a valóságos kép ernyõn felfogható.

2.1. ábra Egy tárgy leképezésének különbözõ esetei a) szemünk közvetlenül látja a T tárgyat;

Amíg a második esetben a tárgyról kiinduló fénysugarak a T'-ben keresztezték egymást és jutottak a szembe,

b) a gyûjtõlencse a T tárgyat a T' pontba képezi le, ahol reális képet kapunk;

a harmadik esetben, ahol egy síktükör áll a fény útjában, csak a fénysugarak meghosszabbításai keresztezik egymást, az eredeti sugarak pedig a szembe jutnak. Ekkor - tehát, ha T'-ben csak a sugarak meghosszabbításai találkoznak - beszélünk virtuális képrõl, amely ernyõvel nem fogható fel.

c) a T tárgy T' tükörképe virtuális kép

A síktükör egy tárgyról mindig virtuális képet állít elõ, a kép távolsága a tükörtõl a tükör mögött egyenlõ a tárgynak a tükörtõl mért távolságával. A tükörre ferdén beesõ fénysugarak a tükör síkjára állított merõlegeshez képest ugyanakkora szögben verõdnek vissza (2.2. ábra).

2.2. ábra A fénysugarak visszaverõdése síktükörrõl

Az optikai lencsék olyan, általában üvegbõl készült testek, amelyeknek felülete kétoldalt gömb- vagy egy gömb- és egy síkfelület. Megkülönböztetünk konvex (középen vastagabb) és konkáv (szélen vastagabb) lencséket (2.3. ábra).

2.3. ábra Különféle optikai lencsék

A lencse fõtengelye (optikai tengelye) a gömbfelületek középpontján átmenõ egyenes. A konvex vagy domború lencsék a fényt egy pontba gyûjtik, tehát gyûjtõlencsék, a konkáv vagy homorú lencsék a fényt szórják, tehát szórólencsék. A levezetés mellõzésével az ismert képlet:

ahol f a lencse fókusztávolsága; k a kép távolsága és t a tárgy távolsága a lencse síkjától. A nagyítás mértéke:

A lencserendszerek közös fõtengelyû lencsékbõl állnak, és együttes leképezésük adja az eredõ képet.

A prizma olyan átlátszó test, amelynek van két, egymással valamilyen szöget bezáró síkfelülete. A fény különbözõ anyagokban különbözõ sebességgel terjed, ennek mértéke a törésmutató. A prizmába belépõ fénysugár is emiatt törik meg, és a belépési szögtõl eltérõ szögben halad tovább. Kilépéskor ugyanez játszódik le. A sugár mindig a prizma vastagabb része felé törik meg (2.4. ábra).

2.4. ábra A prizmán keresztülhaladó fénysugár törése

Az eddig vázolt esetek ideális optikai eszközökre vonatkoztak, a valóságban azonban tehát mindig kell valamilyen hibával számolnunk. A leggyakoribbak ezek közül a különbözõ torzítások, mint a hordó-, ill. párnatorzítás, amely a tárgy geometriai képét változtatja meg (2.5. ábra).

2.5. ábra A hordótorzítás és a párnatorzítás szemléltetése

Az asztigmatizmus azt jelenti, hogy a tárgy egy síkjába esõ vonalai közül nem azonos síkban lesznek élesek a függõleges és a vízszintes vonalak. Színi (kromatikus) eltérés lehetséges, ha a tárgyról leképezett kép szélein vékony, színes kontúrt látunk.

Fix objektívek

Azokat az objektíveket nevezzük fix objektíveknek, amelyeknek állandó a fókusztávolságuk. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy az objektív mindig ugyanakkora nyílásszöggel "látja" a világot, az élességet viszont állíthatjuk, azaz elérhetjük, hogy az elé helyezett tárgyat az objektív élesen képezze le a képsíkra, ha a lencserendszer egyik tagját megfelelõ helyzetbe állítjuk. (Nagyon ritkán fordul elõ a videós gyakorlatban, hogy az objektív egyetlen lencsébõl áll, ekkor ennek elõre-hátra mozgatásával állítunk élességet.) Tulajdonképpen az 1/f = 1/k + 1/t optikai egyenletet "oldjuk meg" anélkül, hogy bármit kellene számolnunk, hiszen adott f fókusztávolságú lencsénk van, a tárgy adott t távolságra áll, ehhez állítjuk be a megfelelõ k képtávolságot, ami nem áll másból, mint hogy a képsíkra éles képet állítunk be, ezt látjuk a keresõben vagy a monitoron.

Az élességet állító lencsét sohasem közvetlenül elõre-hátra csúsztatással mozgatjuk, mert így nem tudnánk nagyon finom állításokat végezni. A lencsét mindig valamilyen menetes gyûrûbe építik be, és mi e menet segítségével, közvetve mozgatjuk a lencsét.

Az élességállítási lehetõség általában az objektív tulajdonságainak függvénye. Általában 1 m-tõl végtelenig terjedhet, de a különleges objektívek ennél sokkal közelebb levõ tárgyat is képesek élesen leképezni.

A fix fókusztávolságú objektívek a videós gyakorlatban kisebb jelentõséguek; elsõsorban olyan ipari kamerákra szerelik, ahol nem kell az adott látószöget, tehát a fókusztávolságot változtatni. Egy-egy speciális felvételhez szükség lehet rájuk. Az igen nagy látószögû (2,5...15 mm) objektívek adják az ún. halszemeffektust.

Az igen nagy fókusztávolságú (250...1200 mm) objektívekkel a messze levõ tárgyakról tudunk közeli felvételeket készíteni.

Zoomobjektívek

Ezeknek az objektíveknek változtatható a fókusztávolságuk. Nagyon sokféle elnevezés terjedt el: zoom-, vario- és gumiobjektív. A videokamerák szinte mindegyikét ezzel szerelik fel, akár amatõr, akár professzionális a berendezés.

Ezek az objektívek három fõ részbõl állnak: elöl van a front-lencse. Ennek mozgatásával állítható be az élesség. A lencse, hasonlóan a fix fókusztávolságú objektívekhez, itt is gyûrûvel állítható. A középsõ tag mozgatásával változik a fókusztávolság, és ezzel együtt az objektív látószöge, ez szintén egy menetes gyûrûvel állítható be. A harmadik rész, a hátsó tag áll csak rögzítetten a képsíkhoz képest (2.6. ábra).

2.6. ábra 25...250 mm gyújtótávolságú zoomobjektiv

Az objektívek fókusztávolságának mértéke a felhasználástól függ. Az amatõr célú kamerák variotartománya kisebb átfogású, általában 20...100 mm között változtatható. A félprofesszionális kameráké 10...140 mm között van, de léteznek más tartományban dolgozó objektívek is.

A blende

A blende (rekesznyílás, írisz) a képsíkra jutó fénymennyiséget szabályozza. Számszerû értéke általában 1,7...22. A kisebb érték jelenti a teljes nyílást, ekkor a blende nem áll a fény útjában. A blendét az objektív hátsó részén levõ gyûrû forgatásával állíthatjuk be a kívánt értékre. A teljes nyílás értékét nevezzük az objektív fényerejének.

A foglalat

Az objektíveket nem egységes szabvány szerint szerelhetjük fel a különbözõ kamerákra. Létezik menetes rögzítés, ahol a menet emelkedése és hossza olyan, hogy teljes becsavaráskor kerül az objektív a fókuszba. A bajonettfoglalatnál az objektívet három füllel kell a megfelelõ helyzetbe állítani, majd egy külsõ gyûrû meghúzásával lehet rögzíteni. Az amatõr célú kameráknál az objektívet rendszerint egybeépítik a kamerával, így a különbözõ objektívek egymással nem cserélhetõk.

Az objektlvek szolgáltatásai

Manapság egy kamera - akár amatõr célú, akár professzionális - automatikákkal van felszerelve. Az egyik ilyen az automata blende (fényrekesz). A blende gyûrûjére egy fogaskereket szerelnek, amelyet egy miniatur motor hajt. A motor a vezérlést a kamera elektronikai áramkörébol kapja, aszerint, hogy a képen (amit az objektív elõállított) mekkora a fénymennyiség. Ez az automatika általában átlagot mér, és ennek az átlagnak megfelelõen szabályozza a blende nyitását vagy zárását. Nem veszi figyelembe, ha egy világosabb fénypontot akarunk ábrázolni a képen, az elektronika mindig visszahúzza a blendét az általa kiszámított átlagra, sötétebbre véve ezzel a kép többi részét. Hogy elkerüljük ezt a kellemetlen hatást, egyenletes megvilágításra törekedjünk, vagy ha "effektesen" világítunk, ne használjuk az automatikát. A blende automatikája elsõsorban a riport jellegû felvételeknél jut nagy szerephez, ahol az élesség és a zoom állítása éppen elég gond, így ott kiválóan használható. A legkorszerûbb professzionális kameráknál az automatika a képen belüli legvilágosabb pontot (csúcsfényt) méri. Ilyen berendezéssel helyes részletvisszaadást kapunk "effektes" megvilágítás esetében is.

A videokamerák objektívje szinte mindig motoros zoommal van felszerelve. Ez egy kis doboz az optika oldalán (ebbe építik egyébként a blendemozgató motort is), amelyben szintén egy kis motor van. Ez fogaskeréken át mozgatja az objektív középsõ tagját tartalmazó gyûrût. A megfelelõ vezérlõbillentyû lenyomásával változtathatjuk a vario állását. Egyes típusok esetében a nyomás mértéke a variózás sebességét is állítja.

Néhány amatõr célú videokamerát automata élességállító rendszerrel is felszereltek. Az egyik rendszer azon alapul, hogy egy éles képnek mindig nagyobb a kontrasztértéke, mint ugyanannak a képnek életlenül. Ezért szabályozáskor az automatika a kontrasztot figyeli, és ennek változása függvényében szabályozza az objektív élességállító gyûrûjét. A másik elv ultrahangos vagy infravörös távolságmérésen alapul. Az automata mindig a keresõjében levõ képtartalomra állít élességet, annak ellenére, hogy mi esetleg nem oda, hanem egy háttérben vagy elõtérben álló figurára komponáltunk. Ilyen esetben ki kell kapcsolni az automatikát, és kézzel kell az élességet beállítani. A SONY Betamovie kamerája esetében az automatika lekapcsolása után nyomógombbal az automatika rövid idõre bekapcsolható, a kamerát arra a képrészletre fordítva, amelyre az élességet állítani kívánjuk. A gomb benyomásával az automatika beállítja az élességet, majd kikapcsol. Igy a kívánt képkompozícióban az igényelt képrészlet lesz éles.

A szûrõk

A szûrõk feladata, hogy a leképezett képet megfelelõen korrigálják. Korrekcióra lehet szükség a színhõmérsékleti problémák vagy a túl erõs fény miatt, továbbá bizonyos effektusok létrehozásához is.

Színhõmérséklet-szûrõk

A színhõmérsékletrõl az 1. fejezetben már bõvebben esett szó. Itt csak annyit említünk meg, hogy a kamerát mindig a világító fényforrás színhõmérsékletének megfelelõen kell beállítani. A kamerákba általában beépítik a napfényhez vagy a kékes színû fényforrásokhoz szükséges szûrõt, vagy ha ezt kivesszük, világítsunk mûfénnyel (sárgás fényforrás). A gyakorlatban a kamerán - közvetlenül az objektív mögött -egy tárcsát forgathatunk el a fény útjában. A jelölések különbözõek, de egyértelmûek; a sárgás fény használatát izzólámpa vagy 3200 K jelöli, a napfényszûrõt stilizált nap, ill. 4500 K (egyes esetekben 5500 K vagy e körüli érték) jelzi. A pontosabb érték nem lényeges, a kamera egy másik automatikája (fehéregyensúly, l. késõbb) ezt korrigálja. A helyes színvisszaadás érdekében a két alapérték beállítását, ill. használatát semmiképpen sem szabad elmulasztanunk.

Szürkeszûrõk

A szürke- (semleges) szûrõk, mint nevük is utal rá, nincsenek hatással a kép színére, csak a fénymennyiségre. A fényt a blende segítségével csökkenthetjük. Ez azonban - különféle mûvészi szempontok miatt - nem mindig megengedhetõ. A blende zárásával megnõ a mélységélesség (l. késõbb), ez egyes esetekben zavaró. Ilyenkor használjuk a szürkeszûrõket, amelyekbõl egyet általában be is építenek a kamera szûrõi közé.

Egyéb szûrõk, elõtétek

Ezeket a szûrõket különbözõ hatások elérésére szerelik fel az objektív elé. A legtöbb kamera nincs ellátva azzal a lehetõséggel, hogy egyszerûen egy szûrõt helyezzünk az objektív elé, ezért megfelelõ szûrõtartót kell készítenünk.

A starfilter (csillagszûrõ) az apró fénypontokat, pl. spotlámpák fényét sugárszerûen szétszórja. A fogfilter (ködszûrõ) - nevébõl adódóan - ködös, homályos képet ad. A különbözõ lágyítószûrõk bizonyos szabványsorba vannak foglalva, és a képet különféle értékek szerint lágyítják. A képsokszorozó elõtétek apró prizmákból állnak, és úgy törik a beesõ fénysugarakat, hogy az objektívre már négy, nyolc, esetleg még több kép jut. Léteznek még különféle torzítóelõtétek, amelyek a képet vízszintes vagy függõleges irányban nyújtják stb. -ezekkel különleges hatások érhetõk el.

A keresõ

Kétféle keresõtípus létezik, optikai és elektronikus. Az optikai keresõrendszert ma már szinte egyetlen kameratípus sem használja, régebben is csak az amatõr célú kameráknál használták. Az objektívbõl jövõ fényt egy félig áteresztõ tükörre vetítették, így a kép a képfelvevõ csõre és a keresõlupéra is leképezõdött. Az operatõr ugyanazt a képet látta, mint ami a képfelvevõ csõre került. (Azt a rendszert, ahol egy külön objektív - vagy csak egy lencse - adta a képet a keresõ számára, és a keresõben, ill. a képfelvevõ csövön levõ kép nem volt ugyanaz (ilyen rendszer található egyes olcsó Super 8-as kameráknál) csak a videózás hõskorában használták. Napjainkban a szolgáltatás rendkívül alacsony szintje és az elektronikus keresõ árának kedvezõ alakulása miatt teljesen eltûnt.)

Az elektronikus keresõ mérete attól függ, hogy a kamerát hordozható vagy stúdiókameraként használják-e. A hordozható kivitel - ahol a kamera az operatõr vállán van - kisméretû monitort igényel, amelyet úgy szerelnek fel a kamera oldalára, hogy az pontosan az operatõr szeméhez illeszkedjék. Természetesen egyúttal a megfelelõ beállítási lehetõséget is biztosítják.

A stúdiókban üzemelõ kamerákra nagyobb képméretû monitorokat szerelnek, képcsõátlójuk általában 5 coll. Hátulra, a kamera tetejére építik, olyan rögzítéssel, hogy a kamera helyzetétõl függetlenül (bizonyos szöghatáron belül) a keresõ minden irányban elmozdítható legyen, elõsegítve ezzel az alsó, felsõ stb. gépállásokban is kényelmes használatát.

A keresõ tulajdonképpen kisméretû monitor. Szinte kizárólag fekete-fehér keresõket építenek, a gyakorlatban nincs szükség színes üzemre, hiszen a keresõn a kompozíciót és az élességet kell állítani, a színek helyességét vagy automatika biztosítja, vagy - stúdióüzemben - a kameravezérlõ egységgel (l. késõbb) korrigálhatjuk manuálisan kívánalmainknak megfelelõen.

A keresõmonitor tehát speciális fekete-fehér monitor. Az amatõr gyakorlatban a speciális jelzõ kevesebbet fed, ott ugyanis az alapvetõ funkción - ti. a keresõ üzemmódon - kívül a monitor általában nem "tud" mást. A félprofesszionális és a stúdiótechnikában a monitoron különbözõ mérõjelek és mérõábrák segítségével a kamera beállítható. Ezekkel a kamerák beállításának áttekintésekor foglalkozunk részletesebben.

Felbontás

A felbontás az a jellemzõ, amely megmutatja, hogy milyen közeli két pontot tud még megkülönböztetni a képfelvevõ csõ. Megkülönböztetünk vízszintes és függõleges felbontást. A függõleges felbontás függ a képet alkotó sorok számától. A tv-rendszerek Európában általában 625 sort, Amerikában és Japánban 525 sort, Angliában régen 405, ma 625, a francia rendszerben 819 sort alkalmaznak. Ezek a sorszámok a rendszerek eltérítési megoldásaiból adódnak, nem az áramkörök minõségének függvényei. Az adott számok azt jelentik, hogy egy teljes képet (tehát két félképet) az elektronsugár hány sorral tapogat le.

Ellentétben a függõlegessel, a vízszintes felbontás mértéke teljességgel jellemzi az adott kamerát, ill. magát a kamerában levõ csövet, ill. képfelbontó eszközt, hiszen a videojelek átviteléhez szükséges sávszélességet a képfelbontó eszköz utáni bármelyik egység könnyedén biztosítani tudja.

Nézzük most csak a 625 sor felbontású rendszereket! A sávszélesség, ill. a maximálisan elérhetõ felbontás meghatározásához alkalmazott módszert más sorfelbontású rendszerekre analóg módon használhatjuk. A 625 soros rendszerekben a tv-kép méreteinek aránya 4 : 3. Ez azt jelenti, hogy ennek az oldalaránynak megfelelõen maximálisan 4 x 625/3 = 833 képpont szükséges soronként, ha ugyanolyan vízszintes felbontást akarunk elérni, mint amilyen a függõleges. Két, egymás melletti képpontot úgy tudunk egymástól legkönynyebben megkülönböztetni, ha az egyik képpont fekete, az utána következõ pedig fehér. Ekkor 416,5 képpontpárost kapunk. Mivel a tv-rendszer másodpercenként 15 625 sort továbbít (a soreltérítés frekvenciája 15 625 Hz), egy másodperc alatt 416,5 x 15 625 6,5 millió fekete-fehér képpontpáros a maximum, amelyet ez a rendszer továbbítani képes, vagyis a rendszer legnagyobb sávszélessége 6,5 MHz.

A gyakorlatban ezt az elméleti értéket a kamerák meg sem közelítik. Az olyan kamerák, amelyek rendelkeznek RGB kimenettel, a színcsatornák kimenetein elérhetik ezt a felbontást. A PAL és a SECAM rendszerû kamerák esetében a színkódolási rendszer 4 MHz felett sávkorlátozást alkalmaz, ezért ezeknél a kameráknál a legjobb esetben is csak az elméleti felbontás kétharmada érhetõ el. Bár az 1. fejezetben érintettük ezt a témakört, az emberi szem felbontóképességével kapcsolatosan még egy érdekes dolgot kell megemlíteni. Amikor a színes tv-rendszerek kifejlesztése folyt, arra a következtetésre jutottak, hogy a szem felbontóképessége a színekre vonatkozóan sokkal gyengébb, mint a fekete-fehér képek árnyalataira, ezenkívül színek látásakor két egymástól különbözõ színû képpontot is attól függõen képes jobban vagy kevésbé szétválasztani, milyen színû a két képpont. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a szem a narancs-kékeszöld színpárt tudja a legkönnyebben, a kékeslila-sárgászöld színpárost pedig a legkevésbé megkülönböztetni.

A szem színfelbontó képessége a fekete-fehér-felbontóképességnek kb. a harmada. Mivel a színes tv-rendszerek külön kezelik a fekete-fehér (világosság-) információt és külön a színinformációt - ezt a fekete-fehér készülékkel való kompatibilitás érdekében teszik -, célszerûen az összetett videojel elõállítása elõtt a színcsatornában a színkülönbségi jelekre sávkorlátozást alkalmaznak, ami a színes jel kódolásakor jelent könnyebbséget. A korlátozás értéke rendszertõl függõen különbözõ értékû lehet, általában azonban 1 MHz körüli értéket használnak. Ez azonban a képen nem látható, a felbontást nem befolyásolja.

CCD felvevõ

A legmodernebb képfelvevõ eszköz napjainkban, amely optikai képbõl elektromos jelet alakít át. A CCD rövidítése az angol Charge Coupled Device, azaz a "töltéscsatolt eszköz" szókapcsolatból ered. 

A CCD felvevõ félvezetõ alapú eszköz, amelyet vonalas vagy mátrixformában elrendezve építenek fel. Szilícium egykristályra épített MOS félvezetõ elemeket tartalmaz. A képet optikai úton a CCD felületére képezzük le, ahol a fényinformáció elektromos töltéssé alakul át (fotoelektromos jelenség). A fényérzékeny lemezre esõ fény fotonjai ütköznek a Si kristály elektronjaival, energiájukat átadják, így a Si atomból elektronok tudnak kiszakadni, és szabad töltéshordozóvá válnak.

A 2.9. ábra a CCD vázlatos metszetét és a vezérlés idõdiagramját mutatja.

Az háromfázisú vezérlés hatására az elektródák alatti energiaminimumok - gödrök - a vezérlés függvényében vándorolni tudnak. A töltéshordozó elektronok összegyûlnek a gödrökben, és a gödrökkel együtt vándorolnak. Így valósul meg a töltésáramlás.

A fényinformáció fogadása (töltésfelhalmozás) és a töltésállapot kiolvasása nem mehet végbe egyszerre. Az átvitelt két fázisban kell végrehajtani. Az érzékelõ- és tárolóelemeket mátrixban célszerû elhelyezni. Az elsõ fázisban a fényérzékelõ cellák a fénnyel arányos töltést halmoznak fel, a második fázisban a tárolócellák veszik át a töltést, majd ebbõl állítható elõ a szabványos összetett videojel.

A kiolvasás kétféle lehet: képek (félképek) vagy sorok szerinti. Az elsõ esetben (2.10. ábra) az érzékelõelemek mellett ugyanolyan struktúrában egy tárolómátrix van felépítve. A fényérzékelõ elemeket csatornaközökkel választják el, ezzel meggátolják az elemek közötti kölcsönhatást. A függõleges kioltás ideje alatt a vezérlõjel hatására a fényérzékelõ területrõl a megfelelõ elektromos információ átíródik a tárolóterületre. Ezután újra kezdõdik a töltésfelhalmozás az érzékelõterületen, miközben a horizontális regiszterbe sorban átíródnak a tárolóterület egyes sorai. Minden sorkioltás alatt egy sor íródik át. Az aktív soridõben a horizontális regiszterbe párhuzamosan beírt információ soros információvá alakul, és ezután kerül a már idõben soros jel a kimeneti jelfeldolgozó áramkörbe, amely a videojelet állítja elõ. Minden töltésmozgatás a már korábban említett háromfázisú vezérlésen alapul.

Soronkénti kiolvasásnál más a helyzet. A struktúrát a 2.11. ábra mutatja be. Az érzékelõelemek ugyanolyan mátrixelrendezésûek, mint a félképkiolvasó rendszernél. A tárolórendszer azonban vertikális regisztereket is tartalmaz. Az érzékelõelemek függõleges oszlopokat alkotnak, mellettük minden oszlophoz hozzá van rendelve egy-egy vertikális tárolóregiszter. Félképváltáskor egy impulzus hatására pl. a páros, a következõ félképnél a páratlan sorok információi átíródnak a vertikális regiszterekbe, majd a sorkioltások alatt az egyes információegységek átlépnek a horizontális tárolóregiszterbe. Egy sorido alatt ebbõl a regiszterbol lép ki a már szekvenciális információ a kimeneti jelfeldolgozó áramkörbe. A vízszintes képelemek száma 380 körüli, ezért a kiolvasó órajel frekvenciája igen magas, 7 MHz körüli.

A CCD érzékelõvel felépített színes kamerákban a három alapszínhez három külön érzékelõt, ill. hozzájuk tartozó áramkört használnak. A színkódolástól függõ áramkörök természetesen hasonlóak a képfelvevõ csövekkel felépített kamerák áramköreihez.

A CCD érzékelõvel felépített színes videokameráknak számos elõnyös tulajdonságuk van a csöves kamerákkal szemben. Ezek a következõk: kis méret, mechanikai stabilitás, kis vezérlõfeszültség, kis teljesítményfelvétel. Fizikai felépítése folytán - és az eltérítõrendszer hiánya miatt is - a szolgáltatott kép geometriai torzítása elenyészõ, a jel megközelíti a broadcast minõséget, azaz az adásminõséget, zaja, sötétárama igen kicsi. Elõnyös tulajdonságai miatt a jövõben minden bizonnyal egyre több professzionális és amatõr szintû kamerába fogják beszerelni.

A kamerák elektronikus egységei

Az eddigiekben áttekintettük, hogyan kerül az objektív által leképezett kép a képfelvevõ eszköz felületére, és hogyan alakítja át a csõ (vagy CCD felvevõ) az optikai képet elektromos jellé. A továbbiakban azt tárgyaljuk, hogyan lesz a jellemez kivezetésén megjelenõ igen kis elektromos jelbõl szabványos összetett videojel.

Már láttuk, hogy hogyan épül fel az összetett videojel. Áttekintésképpen: fekete-fehér kamerák esetében a képinformációt, tehát a kép világosságtartalmát pontról pontra, ill. sorról sorra a világosságjel (Y jel) hordozza. Ehhez jön hozzá a kép- és sorszinkronjel a sor- és képkioltással. Színes kameráknál erre a jelre kerül rá a színsegédvivõ és a színszinkronjel.

A látható színek tartományát gyakorlatilag három, alkalmasan választott alapszínnel elõ lehet állítani. Ez a három alapszín a vörös, a zöld és a kék (l. az 1. fejezetet). E három alapszín megfelelõ súlyozásával a fehér szín is elõállítható. Tehát a világosságjel - amelynek átvitele a színes rendszerekben a kompatibilitás feltétele - a következõ súlyozással állítható elõ:

Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B.

Az egyenletben R a vörös, G a zöld, B a kék alapszínjelet jelenti.

A professzionális kamerák elengedhetetlen része a színsávábra-generátor. A színsávábra jele egy mérõjel, amelyet elektronikusan állítanak elõ a három alapszínbõl. A három alapszín és a három kiegészítõ (komplementer) szín (ahol két alapszín összege szerepel), valamint a fehér (a három szín súlyozott összege) és a fekete sáv (színjelhiány) adja az ábrát, amellyel a teljes átviteli lánc vizsgálható (2.18. ábra).

2.18. ábra A teljes átviteli rendszer vizsgálatára alkalmas PAL szinsávábra

Az egyes színsávokhoz tartozó alapszín-összetevõk értékét, ill. a sávok világosságát a 2.1. táblázat foglalja össze.

2.1. táblázat Az egyes színsávokhoz tartozó alapszín-összetevõk, ill. világosságérték

Minden többcsöves kamera elektronikus része rendelkezik olyan áramkörrel, amely a kon vergenciát biztosítja. Mit is jelent ez? A kamera két, ill. három csöve külön-külön rendelkezik vízszintes és függõleges eltérítõrendszerrel. A kifogástalan színes képhez az szükséges, hogy a két (három) eltérítés egymással szinkronban mûködjön. Nem elég azonban a frekvencia- és fázisazonosság, az eltérítõrendszereknek minden idõpillanatban ugyanazt a képpontot kell letapogatniuk. Ennek beállítása, jusztírozása lehet manuális, ill. automatikus.

A színes videokamerák helyes színvisszaadását biztosítja a fehéregyensúlyt (white balance) beállító áramkör. Mint korábban szó volt róla, a világítás adott színhõmérsékletének megfelelõ szûrõt kell a kamera elé tenni, azaz sárgás fényforrásnál (3200 K) szabad állás van, nem kell szûrõ, mert erre a színhõmérsékletre van érzékenyítve a kamera, kékes fényforrásnál (kb. 5500 K) sárga szûrõt helyezünk a kamera elé. Ezzel mintegy konvertáljuk a "kék" állapotot a "sárga" állapotra. Ez azonban nem elég, mert az adott szûrõtõl eltérõ színhõmérsékletû fényforrás vagy egyéb beállítás miatt a fehér színû tárgy a képernyõn nem lesz valóban fehér. Ekkor van szükség a fehéregyensúly állítására, ami történhet manuálisan (potenciométerekkel) vagy automatikával, a kamerában gyárilag beállított értékhez szabályozva.

A kamerák elektronikájának energiaellátását egy kis- és egy nagyfeszültségû tápegység biztosítja. Az elõbbi az áramkörök nagy részének, az utóbbi a vízszintes és függõleges eltérítésnek biztosít tápfeszültséget. Magát a tápegységeket hordozható esetben akkumulátorok, stúdióüzemben külsõ egységek látják el tápfeszültséggel. A legújabb videokamerák elektronikája a legkorszerûbb kis fogyasztású integrált áramkörökbõl épül fel, így az akkumulátorok még a professzionális háromcsöves kameráknál is igen kis méretûek és kis (3...8 Ah) kapacitásúak lehetnek.

Kameravezérlõ egység (Camera Control Unit - CCU)

Ez az egység meghatározott funkciókban távvezérlést tesz lehetõvé. Professzionális és félprofesszionális kamerákban is használják, minden olyan esetben, amikor több kamera dolgozik egyszerre, és a vezérlõegységen keresztül állíthatók be egymáshoz képest a berendezések. Ilyenkor egy központi helyrõl állítható be a kamerák fehéregyensúlya, feketeegyensúlya, a feketeszint (pedestal), továbbá ezen a berendezésen keresztül lehet létrehozni a genlock (közösen szinkronizált) üzemmódot. Lehetõség van a videojel szintjének beállítására a normális képtõl egészen nullaszintig, ami a feketeszintet (vagyis a sötét képernyõt) jelenti. Ezzel az operatõrtõl függetlenül szükség szerint módosítható a videojel kivezetése a vezérlõben.

A vezérlõegység fontos feladata a kábelveszteség kompenzációja. Mivel a kamera és a vezérlõegység közötti távolság akár több száz méter is lehet, a fellépõ jelcsillapítás és idõkésés megfelelõ áramköri úton kompenzálható. A kábelkompenzáló áramkört a felvételkor a helyszínnek megfelelõen arra az értékre kell beállítani, hogy milyen hosszú kábelt használunk. Az áramkör annak megfelelõen korrigálja az átvitelt.

A kamerák üzembe helyezése, beállítása

Bár a legmodernebb színes videokamerák egyre több olyan automatikával rendelkeznek, amelyek megkímélik a felhasználót a hosszadalmas beállítási mûveletektõl, néhány dolgot mégis tudnunk kell ahhoz, hogy lehetõségeinkhez képest megfelelõ minõségû képet kapjunk.

Az amatõr célú kameráknál általában kevesebb lehetõségünk van a beállításra. Rendszerint csak a fehéregyensúlyt kell, ill. lehet beállítani. Ennek során elõször fényforrásunknak megfelelõ szûrõállásba kapcsoljuk a kamerát. Ezután a fehéregyensúly állítógombját lenyomva néhány másodpercre - miközben a kamerával egy fehér felületet, pl. egy papírlapot nézünk - a kamera automatikusan beállítja az adott megvilágításnak megfelelõ fehéregyensúlyt. Ezt az értéket akár több napra is képes megjegyezni, beépített memóriája segítségével, amelyet egy miniatûr akkumulátor lát el feszültséggel, a kamera tápfeszültségének kikapcsolása után is.

Néhány kameránál még ennyit sem kell tennünk. Ha biztosak vagyunk a fényforrás színhõmérsékletében, pl. csak izzólámpás megvilágítást használunk, amelynek értéke 3200 K körüli, használhatjuk a fehéregyensúlyt beállító automatika elõválasztott (preset) üzemét. Ekkor a gyárilag beállított értékekre áll a kamera, és ezt jegyzi meg.

A professzionális kamerák esetében már több mûveletet kell végrehajtanunk. A fehéregyensúly állítását itt is el kell végeznünk, ugyanolyan módon, ahogyan ismertettük. A beállítás manuálisan is elvégezhetõ. Ekkor a kezelõszervekkel saját ízlésünk szerint állíthatjuk be a kívánt értéket, és ez az üzemmód ad lehetöséget különféle elszínezésekre, valamelyik szín kiemelésére vagy elnyomására, ahogy azt az adott szituáció kívánja.

A professzionális és félprofesszionális kamerák esetében feketeszint-beállításra is szükség lehet, különösen a többkamerás felvételeknél. Mégpedig azért, hogy a kamerák képei keverhetõk legyenek egymással, és a képek tónusai közel azonosak legyenek.

 Genlock üzem

Több videoberendezés együttes üzemének feltétele az, hogy szinkrongenerátoraik minden pillanatban - a frekvenciát és a fázist tekintve - azonosan üzemeljenek. Az egymástól független szinkrongenerátorok ezt a feltételt nem teljesítik, ezért egy központi szinkrongenerátor látja el függõleges és vízszintes szinkronjelekkel, valamint a színsegédvivõvel az összes üzemelõ videoberendezést.

A kamerák egy részének csak "genlock in" vagy "ext sy in" külsõ szinkronbemenete van a szinkronjelek fogadására. A szinkronizáció ezért úgy történik, hogy a központi szinkrongenerátor ún. black burstöt állít elõ. Ez olyan összetett videojel, amelybõl hiányzik a képtartalom, annak a helyén feketeszint van. Ebbõl az összetett szinkronjelbõl azután a kamerák szinkrongenerátorainak megfelelõ részei leválasztják a maguk vezérlõjeleit, és szinkronizálják magukat a bejövõ jelhez.

Ha nem rendelkezünk központi szinkrongenerátorral, és kameráink egy kivételével alkalmasak külsõ szinkron (genlock) üzemre (természetesen ez az egy is lehet szinkronizálható, de ez most nem lényeges), ennek a kamerának a videojelét kinevezve mester-(master-) szinkronnak, és csatlakoztatva a többi (slave-) kamerához, szintén genlock üzemet állíthatunk elõ. A kamerák szinkrongenerátorai ugyanis képesek az összetett videojelre is megfelelõen szinkronizálni, annak szinkronjeltartományát hasznosítva. Ezt az üzemet azonban egyéb hibái miatt a professzionális stúdiókban kerülik.