Веб-камера

редактировать
Дорогостоящая веб-камера, в основном используется для потокового онлайн-видео Обычная недорогая веб-камера, используемая на многих персональных компьютерах

A веб-камера - это видеокамера, которая передает или передает изображение или видео в реальном времени на компьютер или через него в компьютерную сеть, например Интернет. Веб-камеры обычно представляют собой небольшие камеры, которые устанавливаются на столе, прикрепляются к монитору пользователя или встроены в оборудование. Веб-камеры можно использовать во время сеанса видеочата с участием двух или более человек с разговорами, которые включают в себя живое аудио и видео. Например, камера Apple iSight, встроенная в ноутбуки Apple, iMac и ряд iPhone, может использоваться для сеансов видеочата, используя программа обмена мгновенными сообщениями iChat (теперь называется Сообщения ). Программное обеспечение веб-камеры позволяет пользователям записывать видео или передавать видео в потоковом режиме в Интернете. Поскольку для потоковой передачи видео через Интернет требуется большая полоса пропускания, в таких потоках обычно используются сжатые форматы. Максимальное разрешение веб-камеры также ниже, чем у большинства портативных видеокамер, поскольку более высокое разрешение будет уменьшено во время передачи. Более низкое разрешение позволяет веб-камерам быть относительно недорогими по сравнению с большинством видеокамер, но этот эффект подходит для сеансов видеочата.

Термин «веб-камера» (вырезанное соединение ) также может быть используется в своем первоначальном смысле видеокамера, подключенная к Интернету непрерывно в течение неопределенного времени, а не для определенного сеанса, как правило, обеспечивая обзор для всех, кто посещает его веб-страница через Интернет. Некоторые из них, например, используемые в качестве сетевых дорожных камер, представляют собой дорогие, прочные профессиональные видеокамеры.

Содержание
  • 1 Технология
    • 1.1 Датчик изображения
    • 1.2 Оптика
    • 1.3 Сжатие
    • 1.4 Интерфейс
    • 1.5 Программное обеспечение
  • 2 Характеристики
  • 3 Использование
    • 3.1 Видеонаблюдение
    • 3.2 Коммерция
    • 3.3 Видеозвонки и видеоконференции
    • 3.4 Видеобезопасность
    • 3.5 Видеоклипы и кадры
    • 3.6 Устройства управления вводом
    • 3.7 Астрофотография
    • 3.8 Профилирование лазерного луча
  • 4 История
    • 4.1 Ранняя разработка
    • 4.2 Connectix QuickCam
    • 4.3 Дальнейшие разработки
  • 5 Конфиденциальность
  • 6 Воздействие на современное общество
  • 7 Описательные имена и терминология
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Библиография
  • 11 Дополнительная литература
Технологии
Компонентами любой веб-камеры являются: датчик изображения, объектив и вспомогательные схемы. Файл: Webcam CT Transmissions.ogv Воспроизведение мультимедиа Анимированный набор рентгеновских изображений веб-камеры. Изображения, полученные с использованием промышленного компьютерного сканирования.

Веб-камеры обычно включают в себя объектив, датчик изображения, вспомогательную электронику, а также могут включать один или даже два микрофона для звука.

Датчик изображения

Датчики изображения могут быть CMOS или CCD, первый из которых преобладает для недорогих камер, но камеры CCD не обязательно превосходят по характеристикам камеры на базе CMOS в недорогом диапазоне. Большинство потребительских веб-камер способны передавать видео с разрешением VGA с частотой кадров 30 кадров в секунду. Многие новые устройства могут воспроизводить видео с разрешением мульти- мегапикселей, а некоторые могут работать с высокой частотой кадров, например, PlayStation Eye, который может воспроизводить 320 × 240 видео со скоростью 120 кадров в секунду. Wii Remote содержит датчик изображения с разрешением 1024 × 768 пикселей.

Поскольку фильтр Байера является проприетарным, любая веб-камера содержит некоторую встроенную обработку изображений, отдельную от сжатия.

Оптика

Доступны различные линзы, наиболее распространенными в веб-камерах потребительского уровня являются пластиковые линзы , которые можно вручную перемещать и выдвигать для фокусировки камеры. Также доступны объективы с фиксированным фокусом, которые не имеют возможности регулировки. Поскольку глубина резкости системы камеры больше для небольших форматов изображений и больше для объективов с большим числом f (маленькая апертура), системы, используемые в веб-камерах, имеют достаточно большую глубина резкости: использование объектива с фиксированным фокусным расстоянием не сильно влияет на резкость изображения.

В большинстве моделей используется простая бесфокальная оптика (фиксированный фокус, заводская настройка на обычное расстояние от монитора, к которому он прикреплен к пользователю) или ручная фокусировка.

Сжатие

Цифровые видеопотоки представлены огромными объемами данных, что затрудняет их передачу (от датчика изображения, где данные постоянно создаются) и хранение.

Большинство, если не все дешевые веб-камеры поставляются со встроенными ASIC для сжатия видео в реальном времени.

Вспомогательная электроника считывает изображение с датчика и передает его на главный компьютер. Например, камера, изображенная справа, использует Sonix SN9C101 для передачи изображения через USB. Обычно каждый кадр передается в несжатом виде в формате RGB или YUV или в сжатом виде в формате JPEG. В некоторых камерах, таких как камеры для мобильных телефонов, используется CMOS-датчик с поддерживающей электроникой «на кристалле», т.е. датчик и поддерживающая электроника построены на едином кремниевом чипе для экономии площадь и производственные затраты. Большинство веб-камер имеют встроенные микрофоны, чтобы сделать видеозвонки и видеоконференции более удобными.

Интерфейс

Типичными интерфейсами, используемыми статьями, продаваемыми как «веб-камеры», являются USB, Ethernet и IEEE 802.11 ( обозначен как IP-камера ). Дополнительные интерфейсы, например, Композитное видео или S-Video также доступны.

Спецификация USB-видеоустройства класса (UVC) позволяет подключать веб-камеры к компьютерам без необходимости использования проприетарных драйверов устройств.

Программное обеспечение

Для обработки потока UVC доступно различное проприетарное, а также бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом. Можно использовать Guvcview или GStreamer и программное обеспечение на основе GStreamer для обработки потока UVC. Другой может использовать несколько USB-камер, подключенных к главному компьютеру, на котором установлено программное обеспечение, и транслировать сразу несколько потоков через (беспроводной) Ethernet, например MotionEye. MotionEye можно установить на Raspberry Pi как MotionEyeOs, а затем и на Raspbian. MotionEye также можно настроить на Debian, Raspbian - это вариант Debian.

Характеристики

Веб-камеры известны своей низкой стоимостью производства и высокой гибкостью, что делает их самой дешевой формой видеотелефонии. По мере того, как веб-камеры развивались одновременно с технологиями отображения, скоростью интерфейса USB и скоростью широкополосного доступа в Интернет, разрешение постепенно увеличивалось с 320 × 240 до 640 × 480, а некоторые теперь даже предлагают 1280 × 720 (также известное как 720p ). или разрешение 1920 × 1080 (также известное как 1080p ).

Несмотря на низкую стоимость, разрешение , предлагаемое с 2019 года, впечатляет, поскольку теперь предлагаются веб-камеры низкого уровня. разрешение 720p, веб-камеры среднего уровня с разрешением 1080p и веб-камеры высокого класса с разрешением 4K при 60 кадрах в секунду.

Веб-камеры стали источником проблем с безопасностью и конфиденциальностью, поскольку некоторые встроенные веб-камеры могут удаленно активироваться шпионским ПО. Чтобы решить эту проблему, многие веб-камеры поставляются с физической крышкой объектива.

Использование

Наиболее популярное использование веб-камер - это создание видеосвязи, позволяющих компьютерам действовать как видеофоны или станции видеоконференцсвязи.. Среди других популярных применений - наблюдение за безопасностью, компьютерное зрение, видеотрансляция и запись видео из социальных сетей.

Видеопотоки, предоставляемые веб-камерами, могут использоваться для ряда целей, каждая с использованием соответствующего программного обеспечения:

Видеонаблюдение

Веб-камеры могут быть установлены в таких местах, как детские сады., офисы, магазины и частные зоны для контроля безопасности и общей активности.

Коммерция

Веб-камеры использовались для дополненной реальности в Интернете. Одна из таких функций состоит в том, что веб-камера действует как «волшебное зеркало», позволяющее онлайн-покупателю просматривать виртуальный товар на себе. Webcam Social Shopper является одним из примеров программного обеспечения, которое использует веб-камеру таким образом.

Видеозвонок и видеоконференции

Веб-камеры могут быть добавлены в мгновенный обмен сообщениями, сервисы текстового чата, такие как AOL Instant Messenger и VoIP, такие как Skype, теперь достигли уровня прямой видеосвязи один на один через Интернет. миллионы обычных пользователей ПК по всему миру. Улучшенное качество видео помогло веб-камерам вторгнуться в традиционные системы видеоконференцсвязи. Новые функции, такие как автоматическое управление освещением, улучшения в режиме реального времени (ретуширование, разглаживание морщин и вертикальное растяжение), автоматическое отслеживание лица и автофокус, помогают пользователям, обеспечивая существенное удобство использования, еще больше увеличивая популярность веб-камеры.

Функции и производительность веб-камеры могут зависеть от программы, операционной системы компьютера, а также от возможностей процессора компьютера. Поддержка видеозвонков также была добавлена ​​в несколько популярных программ обмена мгновенными сообщениями.

Видеобезопасность

Веб-камеры можно использовать в качестве камер видеонаблюдения. Доступно программное обеспечение, позволяющее камерам, подключенным к ПК, отслеживать движение и звук, записывая их при обнаружении. Эти записи затем можно сохранить на компьютер, отправить по электронной почте или загрузить в Интернет. В одном широко разрекламированном случае компьютер отправил по электронной почте изображения грабителя во время кражи компьютера, что позволило владельцу предоставить полиции четкое изображение лица грабителя даже после того, как компьютер был украден.

Несанкционированный доступ к веб-камерам может вызвать серьезные проблемы с конфиденциальностью (см. Раздел «Конфиденциальность» ниже).

В декабре 2011 года Россия объявила, что 290 000 веб-камер будут установлены на 90 000 избирательных участков для наблюдения за президентскими выборами в России в 2012 г..

Видеоклипы и кадры

Веб-камеры можно использовать для снимайте видеоклипы и фотоснимки. Для этого можно использовать различные широко используемые программные инструменты, такие как PicMaster и приложение Microsoft Camera (для использования с операционными системами Windows ), Photo Booth (Mac ) или Cheese (в системах Unix ). Более полный список см. В разделе Сравнение программного обеспечения веб-камеры.

Устройства управления вводом

Специальное программное обеспечение может использовать видеопоток с веб-камеры, чтобы помочь или улучшить контроль пользователя над приложениями и играми. Возможности видео, включая лица, формы, модели и цвета, можно наблюдать и отслеживать для создания соответствующей формы управления. Например, положение одного источника света можно отслеживать и использовать для имитации указателя мыши, налобный фонарь позволит выполнять вычисления без помощи рук и значительно улучшит доступность компьютера. Это может быть применено к играм, обеспечивая дополнительный контроль, улучшенную интерактивность и эффект присутствия.

FreeTrack - бесплатное приложение для отслеживания движения веб-камеры для Microsoft Windows, которое может отслеживать специальную модель, закрепленную на голове, с шестью степенями свободы и выводить данные в мышь, клавиатура, джойстик и игры с поддержкой FreeTrack. Удалив ИК-фильтр веб-камеры, можно использовать ИК-светодиоды, которые имеют то преимущество, что они невидимы невооруженным глазом и не отвлекают пользователя. TrackIR - коммерческая версия этой технологии.

EyeToy для PlayStation 2, PlayStation Eye для PlayStation 3 и Xbox Камера Live Vision и датчик движения Kinect для Xbox 360 - цветные цифровые камеры, которые использовались в некоторых играх в качестве устройств ввода управления.

Небольшие игры для ПК с веб-камерой доступны как в виде отдельных исполняемых файлов, так и в окнах веб-браузера с использованием Adobe Flash.

Астрофотография

С очень низким -легкость, несколько конкретных моделей веб-камер очень популярны для фотографирования ночного неба астрономами и астрономами. В основном это камеры с ручной фокусировкой, которые содержат старую матрицу ПЗС вместо сравнительно новой матрицы КМОП. Объективы камер снимаются, а затем они присоединяются к телескопам для записи изображений, видео, фотографий или того и другого. В более новых технологиях видео очень слабых объектов снимается на пару секунд, а затем все кадры видео «складываются» вместе, чтобы получить неподвижное изображение приличного контраста.

Профилирование лазерного луча

Отклик ПЗС веб-камеры линейно пропорционален падающему свету. Таким образом, веб-камеры подходят для записи профилей лазерного луча после снятия линзы. Разрешение профилометра лазерного луча зависит от размера пикселя. Коммерческие веб-камеры обычно предназначены для записи цветных изображений. Размер цветного пикселя веб-камеры зависит от модели и может находиться в диапазоне от 5 до 10 мкм. Однако цветной пиксель состоит из четырех черных и белых пикселей, каждый из которых оснащен цветным фильтром (подробнее см. фильтр Байера ). Хотя эти цветные фильтры хорошо работают в видимом диапазоне, они могут быть довольно прозрачными в ближнем инфракрасном диапазоне. Переключив веб-камеру в режим Байера, можно получить доступ к информации об отдельных пикселях, и стало возможным разрешение ниже 3 мкм.

История

Ранняя разработка

Впервые разработанная в 1991 году, веб-камера была направлена ​​на кофейник Trojan Room на факультете компьютерных наук Кембриджского университета (первоначально работавший через локальную сеть, а не через Интернет). Наконец, 22 августа 2001 года камеру отключили. Окончательное изображение, снятое камерой, все еще можно просмотреть на ее домашней странице. Самая старая постоянно работающая веб-камера, FogCam Государственного университета Сан-Франциско, работает с 1994 года и должна была быть отключена в августе 2019 года. После широкого освещения новостей о запланированном завершении FogCam, SFSU согласился продолжайте обслуживать FogCam и продолжайте ее работу.

Connectix QuickCam

Первая коммерческая веб-камера, черно-белая QuickCam, появилась на рынке в 1994 году и была создана американской компьютерной компанией Connectix. QuickCam был доступен в августе 1994 года для Apple Macintosh с подключением через последовательный порт по цене 100 долларов. Джон Гарбер, разработчик устройства, хотел назвать его «камерой Mac», но отдел маркетинга Connectix отверг его предложение; версия с ПК-совместимым параллельным портом и программным обеспечением для Microsoft Windows была выпущена в октябре 1995 года. Оригинальная QuickCam обеспечивала разрешение 320x240 пикселей с глубиной оттенков серого 16 оттенков при 60 кадрах в секунду или 256 оттенков со скоростью 15 кадров в секунду. Эти камеры были протестированы при нескольких запусках Delta II с использованием различных протоколов связи, включая CDMA, TDMA, GSM и HF.

В 2010 году Time Magazine назвал QuickCam одним из лучших компьютерных устройств всех времен.

Видеоконференцсвязь через компьютеры уже существовала, а в то время Программное обеспечение для видеоконференцсвязи на основе клиент-сервер, такое как CU-SeeMe, начало становиться популярным.

Более поздние разработки

Одним из наиболее широко освещаемых веб-сайтов был JenniCam, созданный в 1996 году, который позволял пользователям Интернета постоянно наблюдать за жизнью своего однофамильца, в том же духе, что и реалити-сериал Большой Брат, запущенный четыре года спустя. Другие камеры устанавливаются с видом на мосты, площади и другие общественные места, их изображение публикуется на общедоступной веб-странице в соответствии с первоначальной концепцией «веб-камеры». Были также созданы веб-сайты-агрегаторы, которые предоставляют тысячи видеопотоков в реальном времени или обновленные неподвижные изображения, позволяя пользователям находить видеопотоки в реальном времени на основе местоположения или других критериев.

Примерно на рубеже 21 века производители компьютерного оборудования начали встраивать веб-камеры непосредственно в ноутбуки и экраны настольных компьютеров, тем самым устраняя необходимость в использовании внешнего USB или FireWire камера. Постепенно веб-камеры стали использоваться больше для связи или видеотелефонии между двумя людьми или между несколькими людьми, чем для предоставления просмотра веб-страницы неизвестной публике.

Менее чем за 100 долларов США в 2012 году стала доступна веб-камера в трехмерном пространстве, позволяющая воспроизводить видео и фотографии в 3D анаглифическом изображении с разрешением до 1280 × 480 пикселей. И отправитель, и получатель изображений должны использовать 3D-очки, чтобы увидеть эффект трехмерного изображения.

Конфиденциальность

Многие пользователи не хотят постоянной экспозиции, для которой изначально предназначались веб-камеры, а скорее предпочитаю уединение. Такая конфиденциальность теряется, когда вредоносное ПО позволяет злоумышленникам активировать веб-камеру без ведома пользователя, предоставляя хакерам видео- и аудиотрансляцию в реальном времени. Это вызывает особую озабоченность у многих портативных компьютеров, поскольку такие камеры обычно нельзя физически отключить, если они были захвачены такой программой троянским конем или другими подобными шпионскими программами.

Камеры, такие как старые внешние камеры Apple iSight, включают крышки объектива, чтобы предотвратить это. Некоторые веб-камеры имеют встроенные проводные светодиодные индикаторы, которые загораются, когда камера активна, иногда только в режиме видео. Однако вредоносное ПО может обойти индикатор и тайно активировать камеру, как это продемонстрировали исследователи на примере встроенной камеры MacBook в 2013 году.

Различные компании продают скользящие крышки объектива и наклейки, которые позволяют пользователям модифицировать компьютер или смартфон, чтобы закрыть доступ к объективу камеры по мере необходимости. Одна такая компания сообщила, что с 2013 по 2016 год продала более 250 000 таких изделий. Однако подойдет любой непрозрачный материал. Среди известных пользователей - бывший директор ФБР Джеймс Коми.

. Мошеннический процесс попытки взломать веб-камеру человека и активировать ее без разрешения владельца веб-камеры получил название camfecting. Дистанционно активированная веб-камера может использоваться для просмотра всего, что находится в поле зрения веб-камеры, иногда даже самого владельца веб-камеры. Камфирование чаще всего осуществляется путем заражения компьютера жертвы вирусом, который может предоставить хакеру доступ к веб-камере жертвы. Эта атака специально нацелена на веб-камеру жертвы, отсюда и название camfecting - объединение слов cam и заражение.

В январе 2005 г. некоторые запросы поисковой системы были опубликованы на онлайн-форуме, которые позволяют любому найти тысячи Panasonic - и Axis high -конечные веб-камеры при условии, что у них есть веб-интерфейс для удаленного просмотра. Многие такие камеры работают в конфигурации по умолчанию, которая не требует никакого пароля входа в систему или подтверждения IP-адреса, что делает их доступными для просмотра кем-либо.

В деле Роббинс против Школьного округа Нижнего Мериона «WebcamGate» 2010 года истцы обвинили двух средних школ в пригороде Филадельфии тайно шпионить за учениками - тайно дистанционно активируя веб-камеры iSight, встроенные в школу- выпустили ноутбуки MacBook, которые студенты использовали дома, и тем самым нарушили их права на конфиденциальность. Школьные власти признали, что тайно сделали более 66 000 фотографий, включая снимки учеников в уединении их спален, в том числе с подростками в разной степени раздетости. Школьный совет причастен к этому быстро отключил их шпионскую программу для ноутбуков после того, как родители подали иски против совета и различных лиц.

Влияние на современное общество

Веб-камеры позволяют проводить недорогой видеочат в реальном времени и интернет-вещание, как в любительских, так и в профессиональных целях. Они часто используются в онлайн-свиданиях и для личных онлайн-услуг, предлагаемых в основном женщинами, девушками на веб-сайте. Однако простота использования веб-камеры через Интернет для видеочата также вызывает проблемы. Например, система модерации различных веб-сайтов видеочатов, таких как Omegle, подверглась критике как неэффективная, а контент сексуального характера по-прежнему широко распространен. В случае 2013, передача обнаженные фото и видео через Omegle от девочки-подростка в школьной учительницы привели к детской порнографии плата.

YouTube является популярным веб-сайт хостинг много видео, сделанные с использованием веб-камеры. Новостные веб-сайты, такие как BBC, также создают профессиональные новостные видео в прямом эфире с использованием веб-камер, а не традиционных камер.

Веб-камеры также могут способствовать дистанционной работе, позволяя людям работать из дома через Интернет, а не ехать к ним в офис.

Популярность веб-камер среди подростков с доступом в Интернет вызвала обеспокоенность по поводу использования веб-камер для кибер-издевательств. Записи с веб-камеры подростков, в том числе несовершеннолетних подростков, часто публикуются на популярных веб-форумах и имиджбордах, таких как 4chan.

Описательные имена и терминология

Звонки по видеотелефону (также: и видеочат ), отличаются от видеоконференцсвязи тем, что рассчитаны на обслуживание отдельных лиц, а не групп. Однако это различие становится все более размытым с технологическими усовершенствованиями, такими как увеличенная полоса пропускания и сложные программные клиенты, которые позволяют использовать несколько абонентов для вызова. В повседневном использовании термин видеоконференцсвязь теперь часто используется вместо видеозвонка для двухточечных вызовов между двумя устройствами. И видеозвонки, и видеоконференцсвязь теперь также обычно называют видеосвязью.

Веб-камеры - это популярные, относительно недорогие устройства, которые могут передавать потоковое видео и аудио в реальном времени через персональные компьютеры и могут использоваться со многими программными клиентами как для видеозвонков, так и для видеоконференций.

A Система видеоконференцсвязи обычно дороже, чем видеофон, и имеет более широкие возможности. Видеоконференция (также известная как видеотелеконференция) позволяет двум или более местам обмениваться данными посредством одновременной двусторонней передачи видео и звука в реальном времени. Это часто достигается за счет использования многоточечного блока управления (централизованная система распределения и управления вызовами) или аналогичных нецентрализованных многоточечных функций, встроенных в каждый блок видеоконференцсвязи. Опять же, технологические усовершенствования позволили обойти традиционные определения, разрешив многостороннюю видеоконференцию через веб-приложения. Отдельная статья на веб-странице посвящена видеоконференцсвязи.

A система телеприсутствия - это высокопроизводительная система и услуга видеоконференцсвязи, обычно используемая в корпоративных офисах корпоративного уровня. В конференц-залах Telepresence используются самые современные конструкции комнат, видеокамеры, дисплеи, звуковые системы и процессоры, а также передача с высокой или очень высокой пропускной способностью.

Типичное использование различных технологий, описанных выше, включает вызовы или конференц-связь по принципу «один на один», «один ко многим» или «многие ко многим» для личного, делового, образовательного, видео для глухих. Использование или услуги Relay Service и телемедицины, диагностики и реабилитации. Новые услуги с использованием видеозвонков и видеоконференцсвязи, такие как преподаватели и психологи, проводящие онлайн-сессии, личные видеозвонки заключенным, содержащимся в пенитенциарных учреждениях, и видеоконференцсвязь для решения инженерных проблем авиакомпаний на ремонтных предприятиях, создаются или развиваются на постоянной основе.

См. Также
Ссылки
Библиография
  • Mulbach, Lothar; Бокер, Мартин; Пруссог, Анджела. "Дистанционное присутствие в видеокоммуникациях: исследование стереоскопии и индивидуального зрительного контакта", Human Factors, июнь 1995 г., том 37, № 2, стр. 290, ISSN 0018-7208, номер документа Gale: GALE | A18253819. На сайте General Science eCollection (подписка) 23 декабря 2011 г.
Дополнительная литература
На Викискладе есть материалы, связанные с Веб-камерами.

.

Последняя правка сделана 2021-06-20 10:32:01
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте