Caméra vidéo

Une caméra vidéo est un instrument optique qui capture des vidéos , contrairement à une caméra de cinéma qui enregistre des images sur pellicule . Initialement développées pour l' industrie de la télévision , les caméras vidéo sont aujourd'hui largement utilisées à d'autres fins.

Les caméras vidéo sont principalement utilisées selon deux modes. Le premier, caractéristique des débuts de la diffusion télévisée, est la télévision en direct , où la caméra transmet des images en temps réel directement à un écran pour une visualisation immédiate. Quelques caméras servent encore à la production de télévision en direct, mais la plupart des liaisons en direct sont destinées à la sécurité , aux opérations militaires/tactiques et industrielles nécessitant une visualisation discrète ou à distance. Dans le second mode, les images sont enregistrées sur un support de stockage pour archivage ou traitement ultérieur ; pendant de nombreuses années, la bande vidéo a été le principal format utilisé à cette fin, mais elle a été progressivement remplacée par le disque optique , le disque dur , puis la mémoire flash . La vidéo enregistrée est utilisée dans la production télévisuelle, et plus fréquemment encore pour les missions de surveillance et de contrôle nécessitant un enregistrement automatique d'une situation en vue d'une analyse ultérieure.

Les caméras vidéo modernes présentent de nombreux modèles et usages :

• Les caméras vidéo professionnelles , comme celles utilisées en production télévisuelle , peuvent être fixes (en studio) ou mobiles (dans le cadre d'un tournage sur le terrain ). Ces caméras offrent généralement un contrôle manuel extrêmement précis à l'opérateur, souvent au détriment du fonctionnement automatisé. Elles utilisent généralement trois capteurs pour enregistrer séparément le rouge, le vert et le bleu.
• Les caméscopes combinent une caméra et un magnétoscope (ou autre dispositif d'enregistrement) en un seul appareil ; portables, ils étaient largement utilisés pour la production télévisuelle, les films amateurs , le reportage électronique (y compris le journalisme citoyen ) et autres applications similaires. Depuis le passage aux caméras vidéo numériques, la plupart des appareils photo intègrent un support d'enregistrement et sont donc également des caméscopes. Les caméras d'action offrent souvent la possibilité d'enregistrer à 360°.
• La vidéosurveillance utilise généralement des caméras PTZ (panoramique, inclinaison et zoom ) à des fins de sécurité, de surveillance et/ou de contrôle. Ces caméras sont conçues pour être petites, faciles à dissimuler et capables de fonctionner sans surveillance. Celles utilisées en milieu industriel ou scientifique sont souvent destinées à des environnements normalement inaccessibles ou inconfortables pour l'homme et sont donc renforcées pour résister à ces environnements hostiles (par exemple, les radiations , les fortes chaleurs ou l'exposition à des produits chimiques toxiques).
• Les webcams sont des caméras vidéo qui diffusent un flux vidéo en direct sur un ordinateur.
• De nombreux smartphones sont équipés de caméras vidéo intégrées et même les smartphones haut de gamme peuvent capturer des vidéos en résolution 4K.
• Des systèmes de caméras spéciaux sont utilisés pour la recherche scientifique, par exemple à bord d'un satellite ou d'une sonde spatiale , dans la recherche en intelligence artificielle et en robotique , ainsi qu'en médecine . Ces caméras sont souvent conçues pour les rayonnements non visibles, comme l'infrarouge (pour la vision nocturne et la détection thermique) ou les rayons X (pour la médecine et la vidéoastronomie ).

Les premières caméras vidéo étaient basées sur le disque mécanique de Nipkow et utilisées pour des émissions expérimentales entre les années 1910 et 1930. Dès les années 1930, des modèles entièrement électroniques, utilisant le tube cathodique , tels que l'Iconoscope de Vladimir Zworykin et le dissecteur d'images de Philo Farnsworth , ont supplanté le système de Nipkow. Ces caméras sont restées largement utilisées jusqu'aux années 1980, date à laquelle l'avènement des caméras à capteurs d'image à semi-conducteurs, comme le dispositif à transfert de charges (CCD) puis le capteur CMOS à pixels actifs , a permis de résoudre les problèmes courants des technologies à tube cathodique, tels que le marquage et les traînées d'image , et de rendre le flux de travail vidéo numérique pratique, puisque le signal du capteur est numérique et ne nécessite donc aucune conversion analogique.

La technologie des capteurs d'images à semi-conducteurs repose sur la technologie métal-oxyde-semi-conducteur (MOS) , qui trouve son origine dans l'invention du transistor MOSFET (transistor à effet de champ MOS) aux laboratoires Bell en 1959 Cette invention a conduit au développement de capteurs d'images à semi-conducteurs , notamment le CCD et, plus tard, le capteur CMOS à pixels actifs . Le premier capteur d'images à semi-conducteurs était le dispositif à transfert de charge (CCD), inventé aux laboratoires Bell en 1969 , basé sur la technologie des condensateurs MOS . Le capteur NMOS à pixels actifs a ensuite été inventé chez Olympus en 1985 , ce qui a mené au développement du capteur CMOS à pixels actifs au Jet Propulsion Laboratory de la NASA en 1993

Le développement des caméras vidéo numériques pratiques a également été rendu possible par les progrès de la compression vidéo , en raison des exigences excessivement élevées en matière de mémoire et de bande passante qu'exige la vidéo non compressée . L'algorithme de compression le plus important à cet égard est la transformée en cosinus discrète (DCT), une technique de compression avec perte proposée pour la première fois en 1972. Les caméras vidéo numériques pratiques ont été rendues possibles par les normes de compression vidéo basées sur la DCT, notamment les normes de codage vidéo H.26x et MPEG introduites à partir de 1988.

Le passage à la télévision numérique a donné un coup de pouce aux caméras vidéo numériques. Au début du XXIe siècle, la plupart des caméras vidéo étaient des caméras numériques .

Avec l'avènement de la capture vidéo numérique, la distinction entre caméras vidéo professionnelles et caméras de cinéma a disparu, le mécanisme d'enregistrement intermittent étant désormais identique. Aujourd'hui, les caméras de milieu de gamme exclusivement utilisées pour la télévision et d'autres applications (hors cinéma) sont qualifiées de caméras vidéo professionnelles.

Les premières vidéos ne pouvaient pas être enregistrées directement. La première tentative relativement concluante d'enregistrement vidéo direct remonte à 1927 avec le Phonovision de John Logie Baird , un système sur disque . Les disques étaient illisibles avec la technologie de l'époque, mais des progrès ultérieurs ont permis de récupérer la vidéo dans les années 1980. Les premières expériences d'enregistrement vidéo sur bande magnétique ont eu lieu en 1951. Le premier système commercialisé fut la bande vidéo Quadruplex, produite par Ampex en 1956. Deux ans plus tard, Ampex présenta un système capable d'enregistrer des vidéos en couleur. Les premiers systèmes d'enregistrement portables (et donc utilisables hors studio) furent les systèmes Portapak, à commencer par le Sony DV-2400 en 1967. Ce système fut suivi en 1981 par le Betacam , où l'enregistreur était intégré à la caméra, créant ainsi un caméscope.

Alors que certaines caméras vidéo sont équipées d'objectifs intégrés, d'autres utilisent des objectifs interchangeables fixés par différents systèmes de fixation. Certains systèmes, comme les Panavision PV et Arri PL, sont conçus pour le cinéma, tandis que d'autres, comme les Canon EF et Sony E, proviennent de la photographie. Il existe également des systèmes de fixation, comme la monture S, pour des applications telles que la vidéosurveillance.