გსურდათ თქვენი სატელევიზიო მაუწყებლობის გაშვება? ვებკამერა ამაში გეხმარებათ. ერთი ამ მცირე ცალთვალა კამერის დახმარებით, რომელსაც კომპიუტერთან აკავშირებთ, თქვენ სურათების გადაცემა შეგიძლიათ თქვენი ან თქვენი სახლის მთელს მსოფლიოში. ვებკამერა ციფრული კამერის მსგავსია და მუშაობს მსგავსად, მაგრამ ციფრული კამერისგან განსხვავებით მისი მიზანია შედარებით მცირე, კომპაქტური ციფრული ფოტოების შექმნა და ატვირთვა ვებ გვერდებზე, ან გაგზავნა ინტერნეტის გამოყენებით. საკმაოდ ადვილად ჟღერს, მაგრამ როგორ მუშაობს ვებკამერები? მოდით ვნახოთ დეტალურად!

როგორ მუშაობს ვებკამერა?

ვებკამერა კომპაქტური ციფრული კამერაა, რომლის გამოყენებაც შეგიძლიათ კომპიუტერზე ვიდეოს და სურათების რეალურ დროში ჩვენება. ციფრული კამერის მსგავსად, იწერს ლინზის დახმარებით, სურათის სენსორის მიკროჩიპის გამოყენებით ან CMOS სურათის სენსორით. სურათის სენსორი აკონვერტებს სურათს ციფრულ ფორმატში – ნოლების და ერთების ერთობლიობა, რომელსაც კომპიუტერი კითხულობს. ციფრულისგან განსხვავებით ვებკამერას არ აქვს ჩაშენებული მეხსიერების ჩიპი ან ფლეშ ბარათის სლოტი: არ საჭიროებს დამახსოვრებას შექმნილია დანახვა გაგზავნისთვის პირდაპირ ზუსტ დროში. ამიტომაც ვებკამერებს აქვთ USB კაბელები. კაბელი აწვდის ვებკამერას ძაბვას კომპიუტერიდან და იღებს ციფრულ ინფორმაციას, რომელსაც ვებკამერა სურათის სენსორით იწერს და აგზავნის კომპიუტერში, საიდანაც ის შემდეგ ინტერნეტში მოგზაურობს.

როგორ მუშაობს სურათის სენსორის ჩიპი?

ვებკამერა იყენებს სურათის სენსორის ჩიპს მოძრავი სურათების დასაფიქსირებლად და აკონვერტებს მათ ნაკადებად ციფრებში, რომელიც იტვირთება ინტერნეტში. სურათის სენსორის ჩიპი არის ვებკამერის გული.

გარე კეისის მოხსნის შემდეგ ნახავთ, რომვებჯამერა პლასტმასის ლიზნაზე მეტია, ლინზა პირდაპირ ელექტრონულ დაფაზე ზის, მისი ფოკუსის კონტროლირება შესაძლებელია მოძრაობით:

ლინზის მოხსნის შემდეგ ხედავთ სურათის სენსორს (CCD ან CMOS ჩიპს): ოთხკუთხა ნივთია დაფის ცენტრში. მცირე მწვანე ცენტრალური ნაწილი მგრძნობიარეა სინათლის მიმართ: სხვა ჩიპის ნაწილი აკავშირებს სინათლის დეტექტორს მთლიან დაფასთან:

როგორ აკონვერტებს სურათის სენსორი სურათს ციფრულ ფორმატში?

ციფრული ფოტოს გადაღება ხდება შემდეგნაირად, სინათლე უმიზნებს ლინზას. შემომავალი სურათი ურტყამს სურათის სენსორს, რომელიც ყოფს მას ინდივიდუალურ პიქსელებად, რომელიც კონვერტირდება ციფრულ ფორმაში. CCD და CMOS ჩიპები სურათის სენსორები თავიანთ საქმეს განსხვავებულად აკეთებენ. ორივე აკონვერტებს სინათლეს ელექტროენერგიად. მაგრამ CCD არის ანალოგური ოპტიკური ჩიპი, რომელიც აკონვერტებს სინათლეს ელექტრონულ სიგნალებად, რომლებიც ერთ ან რამდენიმე ჩიპზე იგზავნება და ციფრულად იქცევა. CMOS ჩიპი ყველაფერს ერთად აკეთებს: იჭერს სინათლის სხივს აქცევს ციფრულ სიგნალად ერთი ჩიპის დახმარებით. ანუ ციფრული მოწყობილობაა და უფრო სწრაფადაც მუშაობს.

საბაზისო პროცესი ორივე სენსორისთვის ერთია: შემომავალი სურათი კონვერტირდება ციფრულ პიქსელებად. სენსორი ზომავს პიქსელზე მომავალ სინათლეს. ინფორმაცია იქცევა ციფრად და ინახება მეხსიერების ჩიპზე კამერაში. აქცევს ციფრების გრძელ კომბინაციად. ყოველი ციფრი აღწერს ერთ პიქსელს სურათის, როგორი მუქი თუ ნათელია ის და რა ფერისაა.

ნაბიჯნაბიჯ კი ეს პროცესი შემდეგნაირად გამოიყურება:

1. ობიექტის სინათლე (ველოსიპედი) ხვდება კამერის ლინზას.

2. სურათის სენსორი კამერაში ყოფს სურათს მილიონობით პიქსელებად (უჯრებად). კამერის დისპლეი გიჩვენებთ სურათს, რომელსაც სენსორი აღიქვამს.

3. სენსორი ზომავს ფერს და სინათლეს ყოველი პიქსელის.

4. ფერი და სიკაშკაშე ინახება ბინურალურად ანუ ციფრებით (0-ების და 1-ების კომბინაციით) კამერის მეხსიერებაში. როდესაც დაუკავშირებთ კამერას კომპიუტერს, ეს ციფრები გადაიგზავნება კაბელის საშუალებით.

ვინ მოიგონა სურათის სენსორები?

CCD 1969 წელს კანადელმა ვილვარდ ს. ბოილმა და ამერიკელმა ჯორჯ უ. სმიტმა ბელის ლაბორატორიაში შექმნეს. ბოილი და სმიტი ცდილობდნენ შეექმნათ ახალი კომპიუტერის მეხსიერება, მაგრამ რეალურად შექმნეს  ციფრული სურათის შენახვის ფორმა.

CCD-ის (სინათლის ენერგიის ელექტრონულ ენერგიად ქცევას) 1905 წელს უკავშირებენ ფოტოელექტრულ ეფექტს, რომელიც ალბერტ აინშტაინის ერთ-ერთი წარმატებული აღმოჩენა იყო. აინშტაინმა აჩვენა თუ როგორ შეიძლება სინათლემ ენერგია გასცეს, როდესაც ზედაპირს დაეჯახება რაიმე მატერიის და ელექტრონებს შეძვრის, რომლებიც ელექტრონულ ძაბვას ანუ შესაბამის ინტენსიურობის შემომავალ სინათლეს შექმნიან. 1921 წელს აინშტაინმა ნობელის პრიზი მიიღო ფიზიკაში ამ ნაშრომით. ბოილმა და სმიტმა თავიანთი კვალი ისტორიაში დატოვეს 90 წლის შემდეგ 2009 წელს მიიღეს ნობელის პრემია ფიზიკაში, რომელიც გაიზიარეს ოპტიკურ-ბოჩკოვანი საკითხის მეცნიერ ჩარლს კაოსთან ერთად.

პასუხის დატოვება