Введение

Профессиональная видеокамера (часто называемая телевизионной, хотя область её применения вышла за рамки телевидения) – это высококлассное устройство для создания электронных движущихся изображений (в отличие от кинокамеры, которая ранее записывала изображения на пленку). Изначально разработанные для использования в телевизионных студиях или передвижных телевизионных станциях, они теперь также применяются для съёмки музыкальных клипов, видеофильмов, выпускаемых сразу на видео (см. цифровую кинокамеру), корпоративных и образовательных роликов, свадебной съёмки и других целей. С 2000-х годов большинство профессиональных видеокамер стали цифровыми (вместо аналоговых). Разрыв между профессиональными видеокамерами и кинокамерами сократился с появлением в конце 2010-х годов HD цифровых видеокамер с сенсорами, сопоставимыми по размеру с 35-миллиметровыми кинокамерами, а также с расширенным динамическим диапазоном (широтой экспозиции) и цветопередачей, приближающейся к качеству киноплёнки. В настоящее время камеры HDTV, предназначенные для вещательного телевидения, новостей, спортивных трансляций, съёмки мероприятий и других проектов, таких как реалити-шоу, классифицируются как профессиональные видеокамеры. Цифровая кинокамера предназначена для съёмки фильмов или художественных телесериалов и записи файлов, которые впоследствии подвергаются цветокоррекции на этапе постпродакшна. Видеосигнал с профессиональной видеокамеры может транслироваться в прямом эфире или предназначен для быстрой обработки с минимальной или отсутствующей необходимостью корректировки цвета и экспозиции.

История

Самыми ранними видеокамерами были механические сканеры, использовавшиеся в 1920-х и 1930-х годах в эпоху механического телевидения. Усовершенствования электронно-лучевых трубок в 1930-х годах положили начало эре электронного телевидения. Ранее камеры были очень большими устройствами, почти всегда состоящими из двух секций. В секции камеры размещались объектив, предусилители трубки и другая необходимая электроника, и она соединялась многожильным кабелем большого диаметра с остальной частью электроники камеры, обычно установленной в отдельной комнате студии или в передвижном телевизионном центре. Головная часть камеры не могла самостоятельно генерировать видеосигнал. Видеосигнал передавался в студию для коммутации и трансляции. К 1950-м годам миниатюризация электроники достигла такого уровня, что некоторые монохромные камеры могли работать автономно и даже быть ручными. Однако студийная конфигурация осталась прежней, с большим кабельным жгутом, передающим сигналы обратно в блок управления камерой (CCU). CCU, в свою очередь, использовался для настройки и управления функциями камеры, такими как экспозиция, синхронизация системы, уровни видео и черного. Первые цветные камеры (1950-е годы в США, начало 1960-х годов в Европе), в частности серия RCA TK 40/41, были гораздо сложнее из-за трех (а в некоторых моделях четырех) электронно-лучевых трубок, и их размер и вес значительно увеличились. Камеры первого поколения состояли из головной части (корпуса камеры, содержащего объектив и электронно-лучевые трубки, который держали на плече или на теле перед оператором), соединенной кабельным жгутом с рюкзачным блоком CCU. Ikegami HL 33, RCA TKP45 и Thomson Microcam были портативными двухкомпонентными цветными камерами, представленными в начале 1970-х годов. Для съемок вне студии для записи видеосигнала камеры по-прежнему требовался отдельный видеомагнитофон. Обычно это был портативный катушечный видеомагнитофон на 1 дюйм или портативный видеомагнитофон U-matic на 3/4 дюйма. Обычно оператор камеры нес две части камеры, а оператор видеомагнитофона – портативный видеомагнитофон. С появлением RCA TK76 в 1976 году операторы камер наконец-то смогли носить на плечах камеру в одном корпусе, содержащую всю электронику для вывода композитного видеосигнала вещательного качества. Для записи видеосигнала по-прежнему требовалось отдельное устройство записи. Камеры для съемки новостей (ENG) заменили 16-мм кинокамеры для производства телевизионных новостей с 1970-х годов, поскольку стоимость съемки на пленку была значительно выше, чем съемка на перезаписываемую ленту. Портативная видеозапись также позволила значительно быстрее завершать новостные сюжеты по сравнению с необходимостью химической обработки пленки перед ее показом или монтажом. Однако некоторые новостные репортажи для еженедельных новостных журналов продолжали использовать 16-мм кинокамеры до 1990-х годов. Сначала все эти камеры использовали датчики на основе электронно-лучевых трубок, но в середине 1980-х годов появились датчики с зарядовой связью (CCD), которые имели множество преимуществ. Ранние камеры с CCD не могли сравниться по цвету и разрешению со своими трубчатыми аналогами, но преимущества технологии CCD, такие как меньший размер и вес камер, лучшее и более стабильное изображение (не подверженное выгоранию или остаточному изображению) и отсутствие необходимости в регистрации, привели к быстрому развитию камер с CCD. Как только они стали конкурировать и предлагать превосходное изображение по сравнению с датчиками на электронно-лучевых трубках, они начали вытеснять камеры на основе электронно-лучевых трубок, которые к началу 1990-х годов практически вышли из употребления. В конечном итоге, камеры с постоянно соединенным с головной частью записывающим устройством стали нормой для ENG. В студийных камерах электроника камеры уменьшилась, а датчики CCD заменили электронно-лучевые трубки. Толстые многожильные кабели, соединяющие головную часть камеры с CCU, в конце 1970-х годов были заменены коаксиальными кабелями – тонким видеокабелем, который передавал несколько видеосигналов, аудио и сигналы управления и мог прокладываться на расстояние в несколько километров. По мере уменьшения внутренних компонентов камеры электроника больше не определяла размер корпуса, однако коробчатая форма осталась, поскольку необходимо было разместить большие студийные объективы, телесуфлеры, электронный видоискатель (EVF) и другое оборудование, необходимое для студийной и спортивной съемки. Камеры для съемки вне студии часто монтировались в студийных конфигурациях внутри защитной клетки. Эта клетка поддерживала дополнительное студийное оборудование. В конце 1990-х годов, с началом вещания HDTV, были представлены HDTV-камеры, подходящие для новостей и универсального использования. Хотя они обеспечивали гораздо более высокое качество изображения, их общая работа была идентична их предшественникам стандартной четкости. Были введены новые методы записи для камер, чтобы заменить видеокассеты – безкассетные камеры. Ikegami и Avid представили EditCam в 1996 году, основанный на сменных жестких дисках. Panasonic представила камеры P2. Они записывали сигнал DVCPro на сменные флэш-памяти. Было представлено несколько других систем записи на устройствах хранения данных, в частности XDCAM от Sony. Sony также представила SxS (S by S) – стандарт флэш-памяти, соответствующий стандарту ExpressCard, разработанному Sony и Sandisk. В конечном итоге флэш-память во многом заменила другие носители информации. В 2000-х годах крупные производители, такие как Sony и Philips, представили цифровые профессиональные видеокамеры. Эти камеры использовали датчики CCD и записывали видео в цифровом формате на флэш-память. За ними последовали цифровые HDTV-камеры. По мере совершенствования цифровых технологий и в связи с переходом на цифровое телевидение цифровые профессиональные видеокамеры стали доминировать в телевизионных студиях, ENG, EFP и даже в других областях с 2010-х годов. Датчики CCD в конечном итоге были заменены датчиками CMOS.

Хронология

1926–1933 годы "камеры" представляли собой тип сканера с механическим диском, использующий принцип летящего луча. В 1936 году появилась камера RCA с иконоскопом. В 1946 году студийная камера RCA TK 10 использовала 3-дюймовую трубку Image Orthicon (IO) с 4-линзовой головкой. RCA TK 30 (1946) широко применялась как полевая камера. TK 30 – это, по сути, TK 10 с портативным блоком управления камерой. Камера Dumont Marconi MK IV (1948) использовала трубку Image Orthicon. Первая камера Marconi была представлена в 1938 году. Камеры EMI из Великобритании использовались в США в начале 1960-х годов, например, EMI 203/4. Позднее, в 60-х годах, появились EMI 2000 и EMI 2001. В 1950 году появление лампы Видикон позволило создавать более компактные камеры. В 1952 году появились первые "портативные камеры" Walkie Lookie. Трубки Image Orthicon продолжали использоваться до появления Plumbicon. RCA TK 40 считается первой цветной телевизионной камерой, предназначенной для трансляций в 1953 году. RCA сохраняла лидерство на рынке высококачественных камер вплоть до выпуска (1978) TK 47 – последней высококлассной ламповой камеры RCA. В 1954 году студийная камера RCA TK 11 использовала 3-дюймовую трубку Image Orthicon (IO) с четырехлинзовой головкой. RCA TK 31 (1954) широко применялась как полевая камера. TK 31 – это, по сути, TK 11 с портативным блоком управления камерой. Существует определенное сходство между TK 11/TK 31 и более ранними моделями TK 10/TK 30. Компания Ikegami представила первую по-настоящему портативную ручную телевизионную камеру в 1962 году. Линейка камер Philips Norelco также была очень популярна, включая модели PC 60 (1965), PC 70 (1967) и PCP 90 (1968, ручная). Крупнейший американский телеканал CBS был одним из первых заметных покупателей камер PC 60 и PC 70. Позже Philips/BTS Broadcast Television Systems Inc. выпустила линейку камер LDK, в том числе последнюю высококлассную ламповую камеру LDK 6 (1982). В 1965 году компания Philips изобрела лампу Plumbicon, которая обеспечивала более четкое изображение для ламповых камер. Компания BTS представила свою первую ручную камеру с ПЗС-матрицей (CCD) LDK90 в 1987 году. Компания Bosch Fernseh продавала линейку высококлассных камер (KCU, KCN, KCP, KCK) в США, завершив ее ламповой камерой KCK 40 (1978). Компания Image Transform (в Универсал-Сити, Калифорния) использовала специально модифицированную 24-кадровую KCK 40 для своей системы "Image Vision". Она имела полосу пропускания 10 МГц, что почти вдвое превышало полосу пропускания NTSC. Это была специализированная видеосистема, предшествовавшая HDTV. На пике своей популярности эта система использовалась для съемок "Монти Пайтон Live at the Hollywood Bowl" в 1982 году. Это была первая крупномасштабная аналоговая видеозапись высокого разрешения, прошедшая постобработку с использованием киноплёнки для вывода на плёнку. В 2000-х годах крупные производители, такие как Sony и Philips, представили цифровые телевизионные камеры на основе флэш-памяти. С 2010-х годов эти цифровые камеры стали наиболее широко используемыми из всех существующих систем.

Типы использования

Большинство профессиональных камер используют оптический призмальный блок непосредственно за объективом. Этот призмальный блок (трихроическая сборка, состоящая из двух дихроических призм) разделяет изображение на три основных цвета – красный, зеленый и синий, направляя каждый цвет в отдельное устройство с соединенными зарядами (ПЗС) или датчик активных пикселей (CMOS-датчик изображения), установленный на поверхность каждой призмы. Некоторые высококлассные потребительские камеры также используют эту технологию, создавая изображение с более высоким разрешением и лучшей цветопередачей, чем обычно возможно при использовании только одного видеоприемника. В конструкциях как с одним датчиком и фильтром Байера, так и с тремя датчиками, слабый сигнал, создаваемый датчиками, усиливается перед преобразованием в аналоговые сигналы для использования в видоискателе, а также в цифровые сигналы для передачи и записи. Аналоговые выходы обычно представляли собой либо композитный видеосигнал, объединяющий информацию о цвете и яркости в один выход, либо компонентный видеосигнал R Y B Y Y, передаваемый через три отдельных разъема.

Камеры студии

Большинство телевизионных камер устанавливаются на пол, как правило, с пневматическими или гидравлическими механизмами, называемыми пьедесталами, для регулировки высоты и положения в студии. Камеры в многокамерной системе контролируются устройством, известным как блок управления камерой (CCU), к которому они подключаются через триаксиальный, оптоволоконный или почти устаревший многожильный кабель. Блок CCU, вместе с genlock и другим оборудованием, размещается в центральной аппаратной комнате (CAR) телевизионной студии. Инженеры изображения затем используют пульт дистанционного управления в комнате управления производством (PCR) для каждой камеры, чтобы сбалансировать изображение. При использовании за пределами традиционной телевизионной студии, например, при выездном вещании (OB), камеры часто устанавливаются на штативы, которые могут быть оснащены колесами или не иметь их (в зависимости от модели штатива). Первые модели использовали аналоговые технологии, но сейчас они устарели и заменены цифровыми моделями. Студийные камеры достаточно легкие и компактные, чтобы их можно было снять с пьедестала и заменить объектив на меньший для ручной съемки на плече оператора, однако они по-прежнему не имеют встроенного устройства записи и требуют подключения кабелем. Камеры также могут быть установлены на штатив, тележку или кран, что делает их гораздо более универсальными, чем предыдущие поколения студийных камер. Эти камеры оснащены индикатором готовности к эфиру – небольшой сигнальной лампой, которая показывает как оператору, так и тем, кого снимают, что камера находится "в эфире", то есть ее сигнал используется для трансляции "основной программы" в данный момент.

Камеры EFP

Электронные внестудийные камеры похожи на студийные в том, что в основном используются в многокамерных прямых трансляциях, но применяются вне студийной обстановки – для съёмки концертов, спортивных мероприятий и освещения новостей о специальных событиях в прямом эфире. Эти универсальные камеры можно носить на плече или устанавливать на штативы и краны, используя большие зум-объективы с очень длинным фокусным расстоянием, предназначенные для студийных камер. Эти камеры не имеют встроенной функции записи и передают сигнал на передвижную телевизионную станцию (ПТС) по оптоволоконному, триаксиальному, радиочастотному каналу или практически устаревшему многожильному кабелю.

Другие

Камеры с дистанционным управлением обычно представляют собой очень маленькие головки камер, предназначенные для работы с помощью дистанционного управления. Несмотря на свои небольшие размеры, они часто демонстрируют характеристики, близкие к более крупным камерам ENG и EFP. Камеры блочной конструкции получили свое название из-за того, что головка камеры представляет собой небольшой блок, зачастую меньший по размеру, чем сам объектив. Некоторые блок-камеры являются полностью автономными, в то время как другие содержат только сенсорный блок и его предусилители, что требует подключения к отдельному блоку управления камерой для функционирования. Все функции камеры можно контролировать дистанционно, и часто предусмотрена возможность управления фокусом и зумом объектива. Эти камеры устанавливаются на поворотные платформы и могут быть размещены в стационарном положении, например, на вершине столба или башни, в углу студии, или за баскетбольным кольцом. Также их можно устанавливать на роботизированные платформы, на концы камерных кран-балок и кранов, или использовать в подвесных системах на тросах, как показано на иллюстрации. Камеры, напоминающие помаду, получили свое название из-за того, что их объектив и сенсорный блок вместе имеют размер и форму, схожие с футляром для помады. Они либо жестко крепятся в небольших пространствах, например, в гоночном автомобиле, либо устанавливаются на конце штанги-держателя микрофона. Сенсорный блок и объектив соединены с остальной электроникой камеры длинным тонким многожильным кабелем. Настройки камеры регулируются с помощью отдельного блока, а настройки объектива обычно устанавливаются после монтажа камеры.