Веб-камера— это видеокамера, которая передает или передает свое изображение в реальном времени на компьютер или через компьютер в компьютерную сеть. Когда «захвачено» компьютером, видеопоток может быть сохранен, просмотрен или отправлен в другие сети через такие системы, как Интернет, и отправлен по электронной почте в виде вложения. При отправке в удаленное местоположение видеопоток может быть сохранен, просмотрен или отправлен туда. В отличие от IP-камеры (которая подключается через Ethernet или Wi-Fi ), веб-камера обычно подключается с помощью кабеля USB или аналогичного кабеля или встроена в компьютерное оборудование, например, ноутбуки.
Характеристики
Веб-камеры известны своей низкой стоимостью производства и их высокой гибкостью, что делает их самой дешевой формой видеотелефонии. Несмотря на невысокую стоимость, предлагаемая в настоящее время резолюция (2015 г.) довольно впечатляющая: с недорогими веб-камерами, предлагающими разрешения 320 × 240, средние веб-камеры с разрешением 640 × 480 и высококачественные веб-камеры, предлагающие 1280 × 720 (aka 720p ) или даже разрешение 1920 × 1080 (ака 1080p ).
Они также стали источником проблем безопасности и конфиденциальности, поскольку некоторые встроенные веб-камеры могут быть удаленно активированы шпионскими программами.
Использование
Наиболее популярным использованием веб-камер является создание видео-ссылок , позволяющих компьютерам выступать в качестве видеофонов или станций видеоконференций . Other popular uses include security surveillance, computer vision , video broadcasting, and for recording social videos. Другие популярные приложения включают в себя наблюдение за безопасностью, компьютерное зрение , видеовещание и запись социальных видеороликов.
Видеопотоки, предоставляемые веб-камерами, могут использоваться для ряда целей, каждый из которых использует соответствующее программное обеспечение:
Здравоохраниние
Большинство современных веб-камер способны захватывать частоту артериального пульса с помощью простого алгоритмического трюка. Исследователи утверждают, что этот метод является точным до ± 5 уд / мин.
Мониторинг видео
Веб-камеры могут быть установлены в таких местах, как детские сады, офисы, магазины и частные районы для мониторинга безопасности и общей деятельности.
Торговля
Веб-камеры использовались для онлайн-экспериментов с дополненной реальностью. Одна из таких функций имеет действие веб-камеры как «волшебное зеркало», позволяющее интернет-покупателю просматривать виртуальный элемент самостоятельно. Веб-камера Social Shopper является одним из примеров программного обеспечения, которое использует веб-камеру таким образом.
Видеоконфиренции
Веб-камера может быть добавлена к обмену мгновенными сообщениями , службам текстового чата, таким как AOL Instant Messenger , и услугам VoIP, таким как Skype , индивидуальная живая видеосвязь через Интернет, теперь достигла миллионов пользователей ПК в мире. Улучшенное качество видео помогло веб-камерам посягать на традиционные системы видеоконференций. Новые функции, такие как автоматическое управление освещением, усовершенствования в режиме реального времени (ретушь, сглаживание морщин и вертикальное растягивание), автоматическое отслеживание лица и автофокусировка, помогают пользователям, обеспечивая существенную простоту использования, еще больше увеличивая популярность веб-камер.
Возможности и производительность веб-камеры могут варьироваться в зависимости от программы , операционной системы компьютера , а также от возможностей процессора компьютера. Поддержка видеозвонков также была добавлена в несколько популярных программ обмена мгновенными сообщениями.
Безопасность видео
Веб-камеры могут использоваться в качестве камер безопасности. Программное обеспечение доступно, чтобы камеры, подключенные к ПК, следили за движением и звуком, записывая их, когда они обнаружены. Эти записи затем могут быть сохранены на компьютере, отправлены по электронной почте или загружены в Интернет. В одном хорошо освещенном случае компьютер отправил электронные письма грабителя во время кражи компьютера, что позволило владельцу дать полиции четкую картину лица грабителя даже после того, как компьютер был украден.
Несанкционированный доступ к веб-камерам может привести к серьезным проблемам конфиденциальности (см. Раздел «Конфиденциальность» ниже).
Видеоролики и фотографии
Веб-камеры могут использоваться для записи видеоклипов и фотографий. Для этого можно использовать различные программные инструменты, такие как PicMaster (для использования с операционными системами Windows ), Photo Booth ( Mac ) или Cheese (с Unix- системами). Для получения более полного списка см. Сравнение программного обеспечения веб-камеры.
Устройства ввода и управления
Специальное программное обеспечение может использовать видеопоток с веб-камеры, чтобы помочь или улучшить контроль пользователя приложений и игр. Возможности видео, включая лица, фигуры, модели и цвета, можно наблюдать и отслеживать, чтобы создать соответствующую форму управления. Например, положение одного источника света можно отследить и использовать для эмуляции указателя мыши, головной свет, обеспечивающий громкую связь, позволит значительно улучшить доступность компьютера. Это может быть применено к играм, обеспечивая дополнительный контроль, улучшенную интерактивность и погруженность.
FreeTrack — бесплатное приложение для отслеживания движения веб-камеры для Microsoft Windows, которое может отслеживать специальную головную модель с шестью степенями свободы и выходными данными для мыши, клавиатуры, джойстика и игр с поддержкой FreeTrack. Удалив ИК-фильтр веб-камеры, можно использовать ИК-светодиоды, которые имеют то преимущество, что они невидимы для невооруженного глаза, устраняя отвлечение от пользователя. TrackIR — коммерческая версия этой технологии.
EyeToy для PlayStation 2 , PlayStation Eye для PlayStation 3 и камеры Xbox Live Vision и датчика движения Kinect для Xbox 360 и являются цветными цифровыми камерами, которые были использованы в качестве управляющих устройств ввода в некоторых играх.
Маленькие веб-камеры на базе ПК доступны как автономные исполняемые файлы, так и внутри окон веб-браузера с использованием Adobe Flash.
Астрофотография
С очень низким уровнем освещенности несколько конкретных моделей веб-камер очень популярны, чтобы сфотографировать ночное небо астрономами и астрографами. В основном, это камеры с ручной фокусировкой и содержат старую матрицу CCD вместо сравнительно новой матрицы CMOS. Объективы камер удаляются, а затем они прикрепляются к телескопам для записи изображений, видео, неподвижных или обоих. В более новых методах видео с очень слабыми объектами берутся на пару секунд, а затем все кадры видео «сложены» вместе, чтобы получить неподвижное изображение респектабельного контраста.
Профилирование лазерного луча
CCD-сигнал веб-камеры линейно пропорционален входящему свету. Поэтому веб-камеры подходят для записи профилей лазерного луча после удаления объектива. Разрешение профилировщика 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. Тем не менее, цветной пиксель состоит из четырех черно-белых пикселей, каждый из которых оснащен цветным фильтром (подробнее см. Фильтр Байера ). Хотя эти цветные фильтры хорошо работают в видимом, они могут быть довольно прозрачными в ближнем инфракрасном диапазоне. Переключая веб-камеру в режим Байера, можно получить доступ к информации о единичных пикселях, и возможно разрешение менее 3 мкм.
История
Раннее развитие
Сначала он был разработан в 1991 году, веб-камера была указана на кофейне Trojan Room в отделе компьютерных наук Кембриджского университета (первоначально работающем через локальную сеть, а не в Интернете). Камера была выключена 22 августа 2001 года. Окончательное изображение, снятое камерой, можно просмотреть на главной странице. В 2004 году самая старая веб-камера, которая все еще функционировала, была FogCam в Университете штата Сан-Франциско , которая непрерывно работала с 1994 года.
Connectix QuickCam
Первая коммерческая веб-камера, черно-белая QuickCam , вышла на рынок в 1994 году, созданная американской компьютерной компанией Connectix (которая продала свою линейку продуктов Logitech в 1998 году). QuickCam был доступен в августе 1994 года для Apple Macintosh , подключаясь через последовательный порт по цене 100 долларов США. Джон Гарбер, разработчик устройства, хотел назвать его «Mac-камерой», но был отменен отделом маркетинга. Версия с ПК-совместимым параллельным портом и программным обеспечением для Microsoft Windows была запущена в октябре 1995 года. Оригинальная QuickCam обеспечивала разрешение 320×240 пикселей с глубиной серого в 16 оттенков со скоростью 60 кадров в секунду или 256 оттенками со скоростью 15 кадров в секунду. Эти кулачки были протестированы на нескольких запусках Delta II с использованием различных протоколов связи, включая CDMA, TDMA, GSM и HF.
В 2010 году журнал Time Magazine назвал QuickCam одним из лучших компьютерных устройств всех времен.
Видеоконференции через компьютеры уже существовали, и в то время клиентское серверное программное обеспечение для видеоконференций, такое как CU-SeeMe, стало популярным.
Поздние изменения
Одним из наиболее распространенных сайтов веб-камеры был JenniCam, созданный в 1996 году, который позволил пользователям Интернета постоянно следить за жизнью своего тезки, в том же духе, что и сериал « Большой брат» реальности , запущенный четырьмя годами позже. Другие камеры монтируются с видом на мосты, общественные площади и другие общественные места, их выход доступен на общедоступной веб-странице в соответствии с оригинальной концепцией «веб-камеры». Также созданы веб-сайты Aggregator, обеспечивающие тысячи живых видеопотоков или обновляемых фотографий, позволяющих пользователям находить потоки видео в реальном времени на основе местоположения или других критериев.
Примерно в начале XXI века производители компьютерной техники начали создавать веб-камеры непосредственно на экранах ноутбуков и настольных компьютеров, тем самым устраняя необходимость использования внешней камеры USB или FireWire. Постепенно веб-камеры стали использоваться больше для телекоммуникаций или видеотелефонии между двумя людьми или несколькими людьми, чем для того, чтобы предлагать представление на веб-странице неизвестной публике.
За менее чем 100 долларов США в 2012 году появилась трехмерная космическая веб-камера, создающая видео и фотографии в 3D- анаглифическом изображении с разрешением до 1280 × 480 пикселей. Оба отправителя и получателя изображений должны использовать 3D-очки, чтобы увидеть эффект трехмерного изображения.
Веб-камеры обычно включают в себя объектив, датчик изображения , электронику поддержки и могут также включать в себя микрофон для звука. Доступны различные объективы, наиболее распространенные в веб-камерах потребительского класса — пластиковая линза, которую можно вкручивать и выталкивать, чтобы сфокусировать камеру. Также доступны объективы с фиксированным фокусом , которые не предусматривают регулировки. Поскольку глубина поля системы камеры больше для небольших форматов изображений и больше для объективов с большим f-числом (малая апертура), системы, используемые в веб-камерах, имеют достаточно большую глубину резкости, что использование линзы с фиксированным фокусом не влияет на резкость изображения в значительной степени.
Датчики изображения могут быть CMOS или CCD , первая из которых является доминирующей для недорогих камер, но камеры CCD не обязательно превосходят камеры на базе CMOS в диапазоне низких цен. Большинство пользовательских веб-камер способны обеспечить видео с разрешением VGA со скоростью кадров 30 кадров в секунду. Многие новые устройства могут воспроизводить видео в разрешениях с несколькими мегапикселями , а некоторые из них могут работать с высокой частотой кадров, таких как PlayStation Eye , которые могут воспроизводить 320 × 240 видео со скоростью 120 кадров в секунду.
Электроника поддержки считывает изображение с датчика и передает его на главный компьютер. Например, камера, изображенная справа, использует Sonix SN9C101 для передачи изображения через USB. Как правило, каждый кадр передается несжатым в RGB или YUV или сжат как JPEG. Некоторые камеры, такие как камеры для мобильных телефонов , используют CMOS-датчик с поддерживающей электроникой «на матрице», то есть датчик и опорная электроника построены на одном кремниевом чипе, чтобы сэкономить пространство и затраты на производство. Большинство веб-камер оснащены встроенными микрофонами, чтобы сделать видеовызовы и видеоконференции более удобными.
Спецификация класса USB-видеоустройства (UVC) позволяет подключать веб-камеры к компьютерам без необходимости использования проприетарных драйверов устройств. Microsoft Windows XP SP2, Linux и Mac OS X (с октября 2005 года) имеют встроенную поддержку UVC и не требуют дополнительных драйверов устройств, хотя они часто устанавливаются для добавления дополнительных функций.
Конфиденциальность
Многие пользователи не желают постоянного воздействия, для которого веб-камеры были изначально предназначены, но предпочитают конфиденциальность. Такая конфиденциальность теряется, когда вредоносное ПО позволяет злоумышленникам активировать веб-камеру без ведома пользователя, предоставляя хакерам живое видео и аудио-канал. Это особенно опасно для многих портативных компьютеров, поскольку такие камеры обычно не могут быть физически отключены, если они захвачены такой программой Trojan Horse или другими подобными программами-шпионами.
Камеры, такие как старые внешние камеры iSight от Apple, включают крышки объективов, чтобы помешать этому. Некоторые веб-камеры имеют встроенные жесткие светодиодные индикаторы, которые загораются, когда камера активна, иногда только в режиме видео. Тем не менее, вредоносное ПО может обойти индикатор и активировать камеру беспристрастно, как показали исследователи в случае встроенной камеры MacBook в 2013 году.
Различные компании продают скользящие обложки и наклейки, которые позволяют пользователям модифицировать компьютер или смартфон, чтобы закрыть доступ к объективу камеры по мере необходимости. Одна из таких компаний сообщила о продаже более 250 000 таких предметов с 2013 по 2016 год. Однако любой непрозрачный материал будет работать. Среди выдающихся пользователей — бывший директор ФБР Джеймс Коми.
Мошеннический процесс попыток взломать веб-камеру человека и активировать его без разрешения владельца веб-камеры был назван camfecting. Удаленная веб-камера может использоваться для просмотра всего, что находится в поле зрения веб-камеры, а иногда и владельца веб-камеры. Катфекция чаще всего осуществляется путем заражения компьютера жертвы вирусом, который может обеспечить доступ к хакеру на веб-камеру жертвы. Эта атака специально нацелена на веб-камеру жертвы, и, следовательно, имя камеры , портманте слова кулачок и заражение.
В январе 2005 года некоторые поисковые запросы были опубликованы в онлайн-форуме, которые позволяют любому находить тысячи высококачественных веб-камер Panasonic и Axis при условии, что у них есть веб- интерфейс для удаленного просмотра. Многие такие камеры работают по умолчанию, что не требует ввода пароля или проверки IP-адреса , что делает их доступными для просмотра.
В деле « Robbins v. Lower Merion School District » «WebcamGate», истцы обвинили в том, что две пригородные школы Филадельфии тайно шпионили за учениками — тайно отдаленно активируя веб-камеры iSight, встроенные в выпущенные на компьютере ноутбуки MacBook, которые студенты использовали дома, и тем самым нарушают их права на неприкосновенность частной жизни. Школьные власти признались, что тайно хватают более 66 000 фотографий, в том числе кадры студентов в уединении их спален, в том числе с подростками в разной степени раздевания. В школьном совете быстро отключили свою программу шпионских программ для ноутбуков после того, как родители подали иски против правления и разных лиц.
Влияняние на современное общество
Веб-камеры позволяют недорого, в режиме реального времени видеочат и веб-трансляции , как в любительских, так и в профессиональных целях. Они часто используются в онлайн-знакомствах и для онлайн-персональных услуг, предлагаемых в основном женщинами во время видео. Тем не менее, простота использования веб-камеры через Интернет для видеочата также вызвала проблемы. Например, система модерации различных веб-сайтов видеочата, таких как Omegle , подвергалась критике как неэффективная, а сексуальный контент все еще бушевал. В случае , 2013, передача обнаженных фото и видео через Omegle от девочки — подростка в школьные учительница привела к детской порнографии бесплатно.
YouTube — популярный веб-сайт, на котором размещается много видеороликов, сделанных с помощью веб-камер. Новостные веб-сайты, такие как BBC, также производят профессиональные видеоролики в реальном времени, используя веб-камеры, а не традиционные камеры.
Веб-камеры могут также поощрять дистанционную работу , позволяя людям работать из дома через Интернет, а не путешествовать в их офис.
Популярность веб-камер среди подростков с доступом в Интернет вызвала озабоченность по поводу использования веб-камер для кибер-издевательств. Записи веб-камер подростков, в том числе несовершеннолетних подростков, часто публикуются на популярных веб-форумах и графических досках, таких как 4chan.
Терминология
Видеофонные звонки (также: видеозвонки и видеочат ), отличаются от видеоконференций тем, что они ожидают обслуживания отдельных лиц, а не групп. Однако это различие становится все более размытым технологическими улучшениями, такими как повышенная пропускная способность и сложные программные клиенты, которые могут разрешать нескольким абонентам при вызове. В обычном повседневном использовании термин видеоконференция теперь часто используется вместо видеозвонка для двухточечных вызовов между двумя единицами. Как видеофонные звонки, так и видеоконференции также часто упоминаются как видеосвязь .
Веб-камеры — это популярные, относительно недорогие устройства, которые могут предоставлять потоковые видео и аудио потоки через персональные компьютеры и могут использоваться со многими программными клиентами для видеозвонков и видеоконференций.
Инфракрасная акриловая проекция
Прозрачный акриловый лист используется в качестве экрана задней проекции для отображения информации. Края акрилового листа подсвечиваются инфракрасными светодиодами, а инфракрасные камеры фокусируются на задней стороне листа. Объекты, размещенные на листе, обнаруживаются камерами. Когда лист прикасается пользователем, деформация приводит к утечке инфракрасного света, который достигает максимума в точках максимального давления, указывая местоположение контакта пользователя. Таблетки Microsoft PixelSense используют эту технологию.
Система видеоконференций, как правило, выше, чем видеофон, и расширяет возможности. Видеоконференция (также известная как видеоконференция ) позволяет двум или более местам связываться посредством живых, одновременных двусторонних видео- и аудиопередач. Это часто достигается за счет использования многоточечного блока управления (централизованной системы распределения и управления вызовами) или аналогичной нецентрализованной многоточечной функции, встроенной в каждый блок видеоконференций. Опять же, усовершенствования технологий обошли традиционные определения, разрешив многопользовательскую видеоконференцию через веб-приложения. Отдельная статья веб-страницы посвящена видеоконференции.
Система телеприсутствия представляет собой высококачественную систему видеоконференцсвязи и услуги, обычно используемые корпоративными офисами корпоративного уровня. В конференц-залах Telepresence используются современные конструкции помещений, видеокамеры, дисплеи, звуковые системы и процессоры в сочетании с широкополосными передачами высокой и высокой пропускной способности.
Типичное использование различных технологий, описанных выше, включает вызов или конференц-связь на основе «один на один», «один-ко-многим» или «много-ко-многим» для личного, делового, образовательного, глухого видеорелейного обслуживания и телемедицинских, диагностических и реабилитационное использование или услуги. На постоянной основе создаются или развиваются новые услуги, использующие видеозвонки и видеоконференции, такие как преподаватели и психологи, проводящие онлайн-сеансы, [38] личные видеозвонки для заключенных, заключенных в тюрьмы , и видеоконференции для решения проблем авиационной техники на объектах технического обслуживания.