Для общего понимания типичного устройства документ-камеры достаточно подробно рассмотреть его на примере одной модели. В качестве такой модели мы выбрали DOKO DC1320M как отвечающую самым современным требованиям по функциональным возможностям и при этом отличающуюся разумной стоимостью. С этой точки зрения это одно из лучших предложений на российском рынке. Важно отметить, что эта камера пришла на смену модели DOKO DC817M, отличаясь от последней главным образом более высоким разрешением и улучшенной оптикой.

^{DOKO DC1320M — настольная документ-камера с поддержкой 4K UHD разрешения и 22-кратным оптическим зумом.}

Данная модель относится к наиболее востребованному в современных аудиториях типу портативных камер с механическим штативом, с отличным зум-объективом и высокоразрешающей регистрирующей матрицей, а также полноценным набором входов-выходов, позволяющих как напрямую отображать изображения через видеопроектор на большом экране или интерактивной доске, так и передавать их в компьютер.

Несмотря на существенные отличия во внешнем виде, технических характеристиках и стоимости документ-камеры различных производителей конструктивно весьма схожи и состоят из трех основных узлов:

• основание с набором входных-выходных разъемов и панелью управления,
• штатив, соединяющий основание с камерной головкой и обеспечивающий перемещение последней относительно предмета (объекта) наблюдения,
• камерная головка с оптикой и регистрирующей матрицей, отвечающих за формирование изображения наблюдаемого предмета.

 

В качестве иллюстрации приведем принципиальную схему DOKO DC1320M:

1 – камерная головка с оптическим объективом и регистрирующей матрицей;

2 – светодиодная лампа подсветки (3 уровня яркости), достаточно яркая чтобы обеспечить необходимое освещение предмета в затемненных условиях;

3 – кнопка включения/выключения лампы;

4 – светодиодный индикатор состояния камеры, горит красным в режиме ожидания и голубым в рабочем режиме камеры;

5 и 19 – приемники ИК сигнала с пульта дистанционного управления;

6 – панель управления камеры;

7 – встроенный 3” LCD дисплей, используемый как для просмотра видео и изображений, так и для подсветки фотослайдов;

8 – слот для SD карт;

9 – USB порт для подключения камеры к компьютеру;

10 – переключатель ТВ стандарта (NTSC/PAL) видеовыхода;

11 – слот безопасности; 12 и 13 – VGA вход и выход;

14 и 15 – HDMI вход и выход;

16 – видео и аудио выходы;

17 – микрофонный вход;

18 – разъем питания (5 вольт).

 

Теперь рассмотрим и обсудим наиболее важные элементы и свойства данной камеры, связанные с ее конструкцией. В первую очередь обратим внимание, что ее механический штатив является не только складным (как у большинства других моделей), но и поворотным.

При этом сама камерная головка также может вращаться на 180 градусов относительно своей оси крепления. Тем самым обеспечивается 4 степени свободы перемещения, что позволяет гибко изменять положение камерной головки и наводить ее на объект наблюдения в широких пределах.

Справедливости ради необходимо отметить, что у других портативных моделей с механическим штативом обычно также обеспечивается 3-4 степени свободы, но за счет возможности вращения камерной головки по двум осям плюс складывания штатива (без его разворота), что менее практично.

Анализируя камерную головку любой документ-камеры, в первую очередь необходимо обратить внимание на параметры ее оптики и регистрирующей CMOS матрицы. На рынке представлено довольно много моделей с фиксированным фокусным расстоянием объектива (обычно это расстояние обозначают малой буквой f). Это существенно упрощает его конструкцию, соответственно удешевляет камеру. Но расплатой за подобную экономию является ограниченные возможности по увеличению изображения наблюдаемого предмета. Фактически, единственным способом повышения его детализации является физическое приближение камерной головки к предмету.

Но это не всегда удобно, да и возможно лишь в ограниченных пределах. Более эффективным способом является оптическое увеличение, достигаемое за счет изменения фокусного расстояния объектива. Так, например, в DOKO DC1320M фокусное расстояние может меняться в диапазоне 4.7-61.1 мм, что соответствует 13-кратному оптическому увеличению (зуму). Понятно, что подобные вариообъективы (их еще иногда называют зум-объективами) сложны и дороги, но оно того стоит. Важно напомнить, что чем больше оптическое увеличение, тем строже ограничение на минимальное разрешенное расстояние до объекта наблюдения, при котором объектив еще обеспечивает резкое изображение объекта. Так вот у DC1320M допустимое расстояние составляет 3 см (на практике и при 2 см изображение еще может быть резким).

Что касается регистрирующей матрицы, то для обеспечения на VGA выходе камеры базового разрешения 1024х768 достаточно иметь матрицу всего с 0,8 мегапикселями. Однако современные камеры оснащаются пяти, восьми и даже тринадцати мегапиксельными приемниками (у DOKO DC1320M именно 13 Мп). Это позволяет, с одной стороны, потенциально увеличивать выходное разрешение до ультравысокого 3840x2160 (стандарт 4K UHD). С другой, сохранять высокоразрешающие изображения в памяти камеры и затем передавать их в компьютер и использовать в различных приложениях (в частности, для распознавания текстов по получаемым таким образом цифровым копиям документов).

Еще одной важной функцией камерной головки является возможность автоподстройки ее параметров (объектива и матрицы) с целью достижения наилучшего качества (резкости) формируемого изображения. Это включает в себя функции автофокусировки (AF), автоэкспозиции (AE) и нередко автобаланса белого (AWB). Однако любой автомат работает по некому усредненному алгоритму и может немного «ошибаться», особенно при недостатке освещения или малоконтрастной сцене. Именно поэтому у современных камер также предусмотрена возможность тонкой ручной подстройки, в частности изменения в небольших пределах эффективного фокусного расстояния. В DOKO DC1320M для этого на пульте управления предусмотрены специальные кнопки ручной фокусировки.

^{Пульт ДУ DOKO DC1320M предоставляет доступ ко всем базовым функциям, а также настройкам камеры.}

На панель управления любой документ-камеры обычно выводятся кнопки для быстрого включения ее наиболее востребованных режимов или выполнения частых операций. Обычно эти же кнопки дублируются на ИК-пульте дистанционного управления. Однако, полноценный режим управления камерой чаще осуществляется через экранное меню. Для его вызова и на панели и на пульте имеется кнопка MENU, по нажатию которой на экране появляется развернутое диалоговое меню с возможностью выбора всех доступных параметров.

Набор входных-выходных разъемов DOKO DC1320M на первый взгляд типичен.

HDMI и VGA выходы главным образом предназначены для передачи формируемых изображений с камеры на внешний монитор или видеопроектор. Поддерживаются два VGA разрешения c классическим соотношением сторон 4:3 - 1024х768 (XGA) и 1600х1200 (UXGA). Что касается HDMI выхода, то имеется выбор из двух HD разрешений с широкоформатным соотношением 16:9 - 1280х720 и 1920х1080, а также поддерживается ультравысокое разрешение 3840x2160 (UHD). Важно подчеркнуть, что данный набор перекрывает возможности большинства современных видеопроекторов (в том числе используемых в образовательных учреждениях). В то же время имеющиеся на камере VGA и HDMI входы предполагают подключение к соответствующему VGA или HDMI выходу компьютера (ноутбука) и служат для передачи (транслирования) образа компьютерного экрана через камеру на внешний монитор (в том числе даже в случае выключенной камеры).

Этот режим сквозной передачи (Pass Through) весьма удобен. Он позволяет мгновенно переключаться с реального изображения предмета, формируемого камерой, на изображение с компьютера, в том числе заранее подготовленное. На панели и пульте управления камеры имеются соответствующая кнопка переключения. Подобное «чередование» изображений расширяет возможности представления необходимой визуальной информации в процессе обучения или презентации. Справедливости ради необходимо подчеркнуть, что если функция VGA Pass Through реализована у большинства камер, но вот HDMI Pass Through встречается нечасто.

Что касается композитного видеовыхода, то по большей части он является «пережитком» прошлого, когда телевизионные мониторы являлись практически безальтернативными устройствами отображения. Сегодня их роль сходит на нет, компьютерные мониторы и видеопроекторы обеспечивают более качественную картинку. Но будучи ранее обязательными, исторически видео выходы все еще сохраняются в большинстве современных моделей, в том числе у DOKO DC1320M.

У многих современных моделей документ-камер, имеются встроенные микрофон и динамик, но их качество обычно оставляет желать лучшего, так что использовать их имеет смысл лишь для общего контроля. Именно поэтому наличие у DOKO DC1320M входа для внешнего микрофона, также как и аудио выхода для подключения внешних динамиков являются важной и полезной функцией, позволяющей использовать во время визуальной презентации полноценное звуковое сопровождение.

Обязательным элементом любой современной документ-камеры является USB порт для ее подключения к компьютеру.

При этом обычно доступны два основных режима использования камеры. В первом она видится компьютером как обычная РС камера (web-камера) и позволяет в реальном времени отображать на компьютерном экране (в специальном окне просмотра) живое изображение, при необходимости захватывать и сохранять на жестком диске компьютера как отдельные кадры, так и видео. Во втором отображение с камеры отключается, но компьютер получает доступ к ее памяти – как к некому внешнему диску. Именно так выполнено у DOKO DC1320M.

Любая современная камера обладает собственной встроенной памятью, главным образом предназначенной для записи и хранения захваченных кадров и даже коротких видеороликов. Это действительно полезно и удобно, поскольку позволяет при проведении урока или презентации отображать из памяти камеры ранее захваченные изображения редких или требующих особо бережного обращения предметов, отсутствующих на момент презентации. Или представить аудитории запись видео сложного, опасного или дорогостоящего физического или химического процесса.

^{Объектив с 22Х оптическим увеличителем позволяет DOKO DC1320M демонстрировать мелкие предметы без потери детализации.}

Обсуждая возможность хранения во внутренней памяти изображений с камеры, необходимо понимать следующее:

(1) Память бывает энергозависимая (volatile) и соответственно энергонезависимая (non-volatile). Как следует из названия, только последняя позволяет сохранять свое содержимое при отключении питания, т.е. хранить записанные изображения до тех пор, пока они не будут удалены самим пользователем. В случае энергозависимой памяти для сохранения захваченных изображений камеру придется держать включенной. К счастью, сегодня большинство документ-камер (в том числе DOKO DC1320M) использует именно энергонезависимую (non-volatile) память.

(2) Размер записываемых в память камеры изображений может не совпадать с разрешением регистрирующей CMOS матрицы. У некоторых моделей в силу специфичной организации внутренней обработки изображений с матрицы это размер фиксированный и определяется базовым выходным разрешением камеры. Т.е. вне зависимости от используемой матрицы он будет всегда составлять, например, 1280х1024. Но у большинства камер он все же может выбираться из нескольких разрешенных, максимальный из которых как раз и будет определяться эффективным разрешением CMOS матрицы. Так, например, в DOKO DC1320M используется 13 мегапиксельная CMOS матрица, и при этом доступен выбор разрешения кадров как 13М/5М/2М/0.8М. При объеме встроенной памяти в 120МБ можно записывать до 35 кадров с максимальным числом пикселей 4160х3120 и более 500 с разрешением 1024х768.

В силу ограниченности объема встроенной памяти максимальное число записываемых в нее полноразмерных изображений обычно не превышает нескольких десятков, а длительность видео – несколькими минутами. На практике для большинства случаев этого достаточно, однако для некоторых задач желательно иметь под рукой полноценный банк изображений из многих сотен кадров. Именно в связи с этим современные модели стали оснащаться слотами для сменных карт памяти (SD, microSD) и/или дополнительными USB портами для подключения флеш-накопителей (флеш-дисков). Именно такой слот для SDHC карт имеет DOKO DC1320M, что позволяет расширять емкость ее памяти до 32 Гбайт. Важно отметить, что запись видео может производиться только на SD карту, при ее отсутствии эта функция оказывается недоступной.

Одним из частых применений документ-камеры является показ увеличенных изображений с микроскопа, например, на уроке биологии. Технически для этого необходимо плотно и надежно состыковать камерную головку с окуляром, для чего служат специальные переходные адаптеры.

К сожалению, не для всех моделей камер они реализованы. Однако для DOKO DC1320M такие адаптеры имеются, и более того – полноценный набор под разные диаметры окуляров входит в ее стандартный комплект поставки.

DOKO DC1320M обладает еще несколькими важными особенностями, выгодно отличающими ее от других моделей. Во-первых, как это уже отмечалось, это наличие встроенного микрофона и динамиков. Конечно, их качество не профессиональное, но достаточно приличное чтобы без использования дополнительной аппаратуры осуществлять запись со звуком и просмотр видеоклипов, что действительно удобно. Но более существенным отличием DOKO DC1320M является наличие собственного ЖК (LCD) дисплея. Его размер небольшой, всего 7,5 см (3 дюйма) по диагонали, но он весьма функционален. Его очевидное применение – просмотр захваченных кадров и видеоклипов без подключения внешних мониторов (и без внешних динамиков). При этом он позволяет проигрывать даже видео. Но это далеко не все! Существует еще одна возможность его использования, а именно в качестве экрана подсветки фотослайдов и других полупрозрачных пленок и последующего формирования камерой их изображений.

Важной характеристикой современной документ-камеры является набор встроенных (аппаратно реализуемых) презентационных эффектов. При умелом использовании они позволяют эффективно преобразовывать отображаемые изображения (как формируемые камерой текщие изображения так и ранее записанные в память), выделять и привлекать внимание аудитории к их важным элементам, осуществлять наглядное сравнение текущего и ранее записанного. Надо признать, что у DOKO DC1320M этот набор эффектов довольно стандартен (хотя для большинства задач достаточен) – от фиксации (заморозки) текущего изображения до его отображения в негативном или ч/б варианте, от функции картинка-в-картинке до светового выделения прямоугольной области или наоборот – формирования на изображении маскирующей маски.

В заключение целесообразно еще раз перечислить наиболее важные особенности модели DOKO DC1320M как одного из лучших представителей современных документ-камер:

• поддержка по HDMI высокого выходного разрешения вплоть до 4К (3840х2160);
• высокая четкость формируемых и сохраняемых изображений за счет регистрирующей матрицы с 13 мегапикселями;
• поворотно-складной штатив с 4 степенями свободы, обеспечивающий надежность, устойчивость и гибкость настройки поля зрения камеры;
• реализация режима проходящего (сквозного) видеосигнала не только по VGA, но и HDMI интерфейсу;
• наличие встроенного ЖК экрана, используемого как для просмотра захваченных кадров и видео, так и для подсветки фотослайдов;
• возможность не только автофокусировки, но и тонкой ручной настройки фокуса;
• наличие набора адаптеров для подключения камеры к различным микроскопам.

 

------