Videokamera

Videokamera on kamera, joka tallentaa liikkuvaa kuvaa ja ääntä elektronisesti. Se voi olla analoginen, jolloin tallennusvälineenä käytetään analogista videonauhaa tai digitaalinen, jolloin tallennusvälineenä käytetään digitaalista videonauhaa, DVD-levyä, muistikorttia tai kiintolevyä.
Analoginen videokamera voidaan kytkeä televisioon SCART-, komposiittivideo- tai S-video-liitännällä. Digitaalinen videokamera voidaan kytkeä tietokoneeseen esimerkiksi FireWire-liitännällä; kameran FireWire-liitäntä voi olla yksisuuntainen (out) tai kaksisuuntainen (in ja out). Useissa digitaalisissa videokameroissa on myös analogiset liitännät, joiden avulla kamera on liitettävissä analogisiin laitteisiin, kuten videonauhuriin tai televisioon.
Periaatteessa kaikkia tähän päivään saakka valmistettuja elektronisia kameroita voidaan kutsua yhteisellä nimellä videokamera, koska niiden toimintaperiaate on samanlainen. Videokamera yleistyi nimityksenä enemmän siinä vaiheessa, kun niitä alettiin valmistaa kevytrakenteisina ja niitä tuli saataville kuluttajienkin käyttöön. Tätä ennen videokameroiden ollessa raskaita ja suurikokoisia niistä käytettiin nimitystä televisiokamera, koska niitä käytettiin pääasiassa TV-tuotannossa.

Videokameran synty

Ensimmäisen täysin elektronisen videokameran kehitti ja konstruktoi venäläissyntyinen sähköinsinööri ja keksijä Vladimir Zworykin vuonna 1923. Hänen suunnittelemansa videokamera oli samalla perusta nykyisen elektronisen televisiotekniikan toiminnalle. Zworykinin videokamerassa käytettiin melko erikoisenmuotoista, lasista katodisädeputkea, jonka sisään asennettu valoherkkä kuvaelementti muutti sen pinnalle heijastuneen kuvan elektroniseksi signaaliksi. Samalla Zworykin keksi hajottaa optisen kuvan osiin eli vaakasuuntaisiin kuvajuoviin, jolloin kokonainen kuva voitiin siirtää vain yhtä sähköistä johdintietä vastaanottimeen. Katodisädeputkea alettiin kutsua kuvaikonoskoopiksi, kun Zworykinin videokameroiden teollinen tuotanto aloitettiin.
Zworykinin videokamerassa käytetyn katodisädeputken toiminta on hyvin samanlainen kuin itse TV-vastaanottimen kuvaputki. Putken elektronitykillä synnytetyllä ohuella elektronisuihkulla "piirretään" vaakajuovia valoherkkään elementtiin, joka yhdessä säteen ja siihen kohdistuvan valon kanssa tuottaa säteen kohdalla valonvoimakkuudesta riippuvaisen sähköjännitteen. Elektronisäteen liikettä ohjataan putken ulkopuolella olevilla keloilla, jonka magneettisuus muuttaa säteen kulkusuuntaa.

Katodisädeputket

Videokameroissa käytettiin hyvin pitkään katodisädeputkia kuvanottokomponenttina. Luonnollisesti niiden tuottama videokuva oli aluksi mustavalkoista. Ajan kuluessa niitä kehiteltiin yhä pienempikokoisiksi, jolloin voitiin valmistaa myös kohtuukokoisia valvontakameroita teollisuuden käyttöä varten.
Kuvaikonoskoopista seuraava yleinen katodisädeputkimalli oli kuvaortikon, jonka lasiputki oli malliltaan täysin suora. Pituutta ortikonputkella oli noin puoli metriä.
Kun televisiokuvaan tuli värit mukaan, tarvittiin videokamerassa yhden putken sijasta peräti kolme erillistä kuvaelementtiputkea, jokaiselle RGB-perusvärille omansa. Se aiheutti TV-kameroiden koon kasvamista, vaikka perustarkoituksena olikin saada niistä entistä pienempiä.
Viimeisin versio kameraputkista oli Vidicon-putki, jolla oli pituutta vain tulitikkurasian verran. Sen tuottama kuva ei ollut kuitenkaan verrattavissa kuvaortikonin laadukkaaseen videokuvaan, joten siksi Vidicon-putkia käytettiinkin enemmän pienikokoisissa valvontakameroissa ja kannettavissa kotivideokameroissa. Värillistä videokuvaa varten Vidiconista kehiteltiin kotivideokameroihin Saticon- ja Plumbicon-kameraputkia.
Katodisädeputkien käytössä oli omat tietyt puutteensa. Sen valoherkkä elementti oli usein hidas reagoimaan nopeisiin liikkeisiin, joista näkyvin esimerkki on kuvassa kirkkaan valopisteen vaelluksesta perään jäävä pyrstö. Niiden häipyminen kuvasta kesti muutaman sekunnin. Mustavalkoisissa ortikonputkissa suora vastavalo aiheutti ympärilleen mustan alueen ja pitkään kuvaaminen samaa liikkumatonta kohdetta kuvan "kiinnipalamisen", joka näkyi videokuvassa negatiivisena ennen palautumista. Kaikilla katodisädeputkilla oli yhteistä se, että niillä ei saanut koskaan kuvata suoraan aurinkoa kohti. Kirkas ja voimakasta lämpösäteilyä sisältävä auringonvalo poltti kameraputken kuvaelementtiin jäljen välittömästi ja pysyvästi.

CCD-kenno

1980-luvulla kaikissa videokameroissa alkoivat yleistyä puolijohdetekniikalla valmistetut CCD-kennot, joilla vanhanmalliset katodisädeputket voitiin korvata pois käytöstä. Kameraputkiin verrattuna CCD-kennot reagoivat nopeasti liikkeisiin jättämättä kuvaan häntiä. Lisäksi ne ovat käyttövalmiita välittömästi ilman kameraputkien vaatimaa hehkutusaikaa, tarvitsevat toimiakseen huomattavasti vähemmän sähkövirtaa ja pienempää jännitettä sekä pystyvät kuvaamaan huonommassakin valaistuksessa.
Ammattitason videokameroissa käytetään edelleen kolmea erillistä kennoa jokaista perusväriä varten, jolloin videokuvan värientoistossa saadaan värikontrasti syvemmäksi ja värisävyt enemmän todellista vastaaviksi. Kuluttajakäyttöön myytävissä kameroissa kennoja on yleensä yksi, jossa jokaista perusväriä kuvaavat kuvapiste-elementit ovat yhdistettynä samassa kennossa. Nykyään harrastelijatason videokameroissakin on ryhdytty käyttämään ammattilaisten tapaan kolmea kuvakennoa.
Nykyisellä CCD-kennojen valmistustekniikalla yksikenno- ja kolmikennokameroiden värien toistossa on hyvin vähäisiä silmin havaittavia eroja. Kolmen erillisen kennon käytössä kuvapisteiden määrää voidaan käyttää enemmän ja kuvan yksityiskohdat saadaan terävimmiksi. Sen lisäksi värillinen videokuva hämärässä valaistuksessa kuvattuna on yksikennokameraa selkeämpi.

Kameranauhurit

Nykyiset videokamerat ovat kaikki poikkeuksetta varustettuja myös videonauhurilla niiden pienentyneen rakenteen ansiosta. Nauhuriosa voi olla integroituna kameran rakenteeseen tai kuten ammattitason Betacam-kameroissa toisiinsa yhteen liitettäviä erillisosia. Digitaalisissa videokameroissa käytetään nykyisin enemmän integroitua rakennetta. Aluksi kameran ja nauhurin yhdistelmästä käytettiin nimitystä kameranauhuri, mutta nykyään puhutaan pelkästä videokamerasta.