Cámara web
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Una cámara web es una cámara de video que está diseñada para grabar o transmitir a una computadora o red informática. Se utilizan principalmente en videotelefonía, transmisión en vivo y redes sociales, y seguridad. Las cámaras web pueden estar integradas en el hardware de la computadora o en los dispositivos periféricos y, por lo general, se conectan a un dispositivo mediante USB o protocolos inalámbricos.
Las cámaras web se han utilizado en Internet desde 1993, y la primera cámara comercial generalizada estuvo disponible en 1994. El uso inicial de cámaras web en Internet se limitaba principalmente a tomas estacionarias transmitidas a sitios web. A fines de la década de 1990 y principios de la de 2000, los clientes de mensajería instantánea agregaron soporte para cámaras web, aumentando su popularidad en las videoconferencias. Los fabricantes de computadoras también comenzaron a integrar cámaras web en el hardware de las computadoras portátiles. En 2020, la pandemia de COVID-19 provocó una escasez de cámaras web debido al aumento del número de personas que trabajan desde casa.
Historia
Desarrollo temprano (principios de la década de 1990)
Desarrollada por primera vez en 1991, una cámara web apuntaba a la cafetera Trojan Room en el Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Cambridge (inicialmente operaba a través de una red local en lugar de la web). La cámara finalmente se apagó el 22 de agosto de 2001. La imagen final capturada por la cámara todavía se puede ver en su página de inicio. La cámara web en funcionamiento continuo más antigua, la FogCam de la Universidad Estatal de San Francisco, funciona desde 1994 y sigue funcionando en octubre de 2022. Se actualiza cada 20 segundos.
La SGI Indy, lanzada en 1993, es la primera computadora comercial que tiene una cámara de video estándar y la primera computadora SGI que tiene entradas de video estándar.
La resolución de entrada máxima admitida es 640×480 para NTSC o 768×576 para PAL. Sin embargo, se requiere una máquina rápida para capturar en cualquiera de estas resoluciones; una Indy con una CPU R4600PC más lenta, por ejemplo, puede requerir que se reduzca la resolución de entrada antes del almacenamiento o procesamiento. Sin embargo, el hardware de Vino es capaz de enviar campos de video DMA directamente al búfer de cuadros con una sobrecarga de CPU mínima.
La primera cámara web comercial generalizada, la QuickCam en blanco y negro, ingresó al mercado en 1994, creada por la empresa estadounidense de computadoras Connectix. QuickCam estuvo disponible en agosto de 1994 para Apple Macintosh, conectándose a través de un puerto serie, a un costo de $ 100. Jon Garber, el diseñador del dispositivo, quería llamarlo 'Mac-cámara', pero el departamento de marketing de Connectix lo rechazó; en octubre de 1995 se lanzó una versión con un puerto paralelo compatible con PC y software para Microsoft Windows. La QuickCam original proporcionaba una resolución de 320 x 240 píxeles con una profundidad de escala de grises de 16 tonos a 60 fotogramas por segundo, o 256 tonos a 15 fotogramas por segundo. Estas cámaras se probaron en varios lanzamientos de Delta II utilizando una variedad de protocolos de comunicación, incluidos CDMA, TDMA, GSM y HF.
Ya existían las videoconferencias a través de computadoras y, en ese momento, el software de videoconferencias basado en cliente-servidor, como CU-SeeMe, había comenzado a ser popular.
La primera computadora portátil ampliamente conocida con la opción de cámara web integrada, a un precio inicial de 12 000 dólares estadounidenses, fue una computadora portátil IBM RS/6000 860 y su hermana ThinkPad 850, lanzadas en 1996.
Ingresando a la corriente principal (fines de la década de 1990)
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Uno de los sitios de cámaras web más reportados fue JenniCam, creado en 1996, que permitía a los usuarios de Internet observar la vida de su homónimo constantemente, en la misma línea que la serie de telerrealidad Gran Hermano, lanzada cuatro años después. Otras cámaras se montan con vista a puentes, plazas públicas y otros lugares públicos, y su salida está disponible en una página web pública de acuerdo con el concepto original de una 'cámara web'. También se han creado sitios web agregadores, que proporcionan miles de flujos de video en vivo o imágenes fijas actualizadas, lo que permite a los usuarios encontrar flujos de video en vivo según la ubicación u otros criterios.
A fines de la década de 1990, Microsoft NetMeeting era el único software de videoconferencia para PC de uso generalizado, que utilizaba cámaras web. En los años siguientes, los clientes de mensajería instantánea comenzaron a agregar compatibilidad con cámaras web: Yahoo Messenger introdujo esto con la versión 5.5 en 2002, lo que permite videollamadas en 20 cuadros por segundo usando una cámara web. MSN Messenger ganó esto en la versión 5.0 en 2003.
Del 2000 al presente
A principios del siglo XXI, los fabricantes de hardware de computadoras comenzaron a incorporar cámaras web directamente en las pantallas de computadoras portátiles y de escritorio, eliminando así la necesidad de usar una cámara USB o FireWire externa. Gradualmente las cámaras web se empezaron a utilizar más para telecomunicaciones, o videotelefonía, entre dos personas, o entre varias personas, que para ofrecer la visualización de una página Web a un público desconocido.
Por menos de 100 dólares estadounidenses en 2012, se puso a disposición una cámara web espacial tridimensional que producía videos y fotos en una imagen anaglífica 3D con una resolución de hasta 1280 × 480 píxeles. Tanto el emisor como el receptor de las imágenes deben usar gafas 3D para ver el efecto de la imagen tridimensional.
Las cámaras web se consideran un accesorio esencial para el trabajo remoto, principalmente para compensar el procesamiento de video de menor calidad con la cámara integrada de la computadora portátil promedio. Durante la pandemia de COVID-19, hubo escasez de cámaras web. La mayoría de las computadoras portátiles antes y durante la pandemia se fabricaron con cámaras con una calidad de grabación máxima de 720p, en comparación con el estándar de la industria de 1080p o 4K visto en teléfonos inteligentes y televisores del mismo período. La acumulación de nuevos desarrollos para cámaras web incorporadas es el resultado de una falla de diseño con las computadoras portátiles que son demasiado delgadas para admitir los módulos de cámara de 7 mm para caber en su interior, en lugar de recurrir a ~ 2,5 mm. Además, los componentes de la cámara son más caros y no hay un alto nivel de demanda de esta característica, empresas como Apple no han actualizado sus cámaras web desde 2012. Los teléfonos inteligentes comenzaron a usarse como una opción de respaldo o reemplazo de la cámara web, con kits que incluyen iluminación y trípodes o descargables. aplicaciones
Tecnología
Sensor de imagen
Los sensores de imagen pueden ser CMOS o CCD; el primero es dominante para las cámaras de bajo costo, pero las cámaras CCD no necesariamente superan a las cámaras basadas en CMOS en el rango de precios bajos. La mayoría de las cámaras web de consumo son capaces de proporcionar vídeo con resolución VGA a una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas por segundo. Muchos dispositivos más nuevos pueden producir video en resoluciones de varios megapíxeles, y algunos pueden ejecutarse a altas velocidades de cuadro, como PlayStation Eye, que puede producir video de 320 × 240 a 120 cuadros por segundo.
A medida que las cámaras web evolucionaron simultáneamente con las tecnologías de visualización, las velocidades de interfaz USB y las velocidades de Internet de banda ancha, la resolución aumentó gradualmente de 320 × 240 a 640 × 480, y algunas ahora incluso ofrecen 1280 × 720 (también conocido como 720p) o 1920 × Resolución 1080 (también conocida como 1080p). A pesar del bajo costo, la resolución ofrecida a partir de 2019 es impresionante, ahora las cámaras web de gama baja ofrecen resoluciones de 720p, las cámaras web de gama media ofrecen una resolución de 1080p y las cámaras web de gama alta ofrecen una resolución de 4K a 60 fps.
Óptica
Hay varios lentes disponibles, el más común en las cámaras web para consumidores es un lente de plástico que se puede mover manualmente hacia adentro y hacia afuera para enfocar la cámara. También están disponibles lentes de foco fijo, que no tienen posibilidad de ajuste. Como la profundidad de campo de un sistema de cámara es mayor para formatos de imagen pequeños y es mayor para lentes con un número f grande (apertura pequeña), los sistemas utilizados en cámaras web tienen una profundidad de campo suficientemente grande que el uso de un la lente de enfoque fijo no afecta en gran medida la nitidez de la imagen.
La mayoría de los modelos utilizan ópticas sencillas sin foco (enfoque fijo, configurado de fábrica para la distancia habitual desde el monitor al que está sujeto al usuario) o enfoque manual.
Las cámaras web pueden venir con diferentes preajustes y campos de visión. Los usuarios individuales pueden utilizar un FOV horizontal de menos de 90° para oficinas en el hogar y transmisión en vivo. Las cámaras web con un campo de visión horizontal de hasta 360° se pueden usar en habitaciones de tamaño pequeño a mediano (a veces incluso en habitaciones grandes). Dependiendo de los usuarios' Para propósitos, las cámaras web en el mercado pueden mostrar toda la habitación o solo los alrededores en general.
Software interno
Como el filtro bayer es propietario, cualquier cámara web contiene algún procesamiento de imagen integrado, independiente de la compresión. Los flujos de video digital están representados por enormes cantidades de datos, lo que sobrecarga su transmisión (desde el sensor de imagen, donde los datos se crean continuamente) y su almacenamiento por igual. La mayoría, si no todas, las cámaras web baratas vienen con ASIC incorporado para comprimir video en tiempo real.
La electrónica de soporte lee la imagen del sensor y la transmite a la computadora host. La cámara que se muestra a la derecha, por ejemplo, usa un Sonix SN9C101 para transmitir su imagen a través de USB. Normalmente, cada cuadro se transmite sin comprimir en RGB o YUV o comprimido como JPEG. Algunas cámaras, como las cámaras de los teléfonos móviles, utilizan un sensor CMOS con componentes electrónicos de soporte 'en matriz', es decir, el sensor y los componentes electrónicos de soporte están integrados en un solo chip de silicio para ahorrar espacio y costos de fabricación. La mayoría de las cámaras web cuentan con micrófonos incorporados para que las videollamadas y las videoconferencias sean más convenientes.
Interfaz y software externo
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Las interfaces típicas utilizadas por los artículos comercializados como una "cámara web" son USB, Ethernet e IEEE 802.11 (denominada cámara IP). Otras interfaces como p. También estaban disponibles video compuesto, S-Video o FireWire. La especificación de clase de dispositivo de video USB (UVC) permite la interconectividad de las cámaras web con las computadoras sin la necesidad de controladores de dispositivos patentados.
Hay varios programas de código abierto, gratuitos y propietarios disponibles para manejar el flujo de UVC. Se podría usar Guvcview o GStreamer y el software basado en GStreamer para manejar la transmisión UVC. Otro podría usar múltiples cámaras USB conectadas a la computadora host en la que reside el software y transmitir múltiples transmisiones a la vez a través de Ethernet (inalámbrico), como MotionEye. MotionEye puede instalarse en una Raspberry Pi como MotionEyeOs o también en Raspbian posteriormente. MotionEye también se puede configurar en Debian, Raspbian es una variante de Debian. Tenga en cuenta que MotionEye V4.1.1 (21 de agosto) solo puede ejecutarse en Debian 10 Buster (antiguo estable) y Python 2.7. Las versiones más nuevas, como 3.X, no son compatibles en este momento según Ccrisan, fundador y autor de MotionEye.
Se pueden emplear varias herramientas de software de uso generalizado para tomar videos e imágenes, como PicMaster y la aplicación Camera de Microsoft (para usar con sistemas operativos Windows), Photo Booth (Mac) o Cheese (con sistemas Unix).). Para obtener una lista más completa, consulte Comparación de software de cámara web.
Usos
El uso más popular de las cámaras web es el establecimiento de enlaces de video, lo que permite que las computadoras actúen como videoteléfonos o estaciones de videoconferencia. Por ejemplo, la cámara iSight de Apple, que está integrada en las computadoras portátiles de Apple, los iMac y la mayoría de los iPhone, se puede usar para sesiones de chat de video, usando el programa de mensajería instantánea Messages. Otros usos populares incluyen vigilancia de seguridad, visión por computadora, transmisión de video y para grabar videos sociales.
Videotelefonía
Las cámaras web se pueden agregar a la mensajería instantánea, los servicios de chat de texto como AOL Instant Messenger y los servicios de VoIP como Skype, la comunicación de video en vivo uno a uno a través de Internet ahora ha llegado a millones de usuarios de PC en todo el mundo. La calidad de video mejorada ha ayudado a las cámaras web a invadir los sistemas de videoconferencia tradicionales. Las nuevas funciones, como los controles automáticos de iluminación, las mejoras en tiempo real (retoque, suavizado de arrugas y estiramiento vertical), el seguimiento automático de rostros y el enfoque automático, ayudan a los usuarios al proporcionar una facilidad de uso sustancial, lo que aumenta aún más la popularidad de las cámaras web.
Las cámaras web también pueden fomentar el trabajo remoto, lo que permite a las personas trabajar de forma remota a través de Internet. Este uso fue crucial para la supervivencia de muchas empresas durante la pandemia de COVID-19, cuando se desalentaba el trabajo de oficina en persona. Empresas, escuelas e individuos han confiado en las videoconferencias en lugar de gastar en viajes de negocios para reuniones. Además, la cantidad de cámaras y software de videoconferencia se ha multiplicado desde entonces debido a su popularidad.
Las características y el rendimiento de la cámara web pueden variar según el programa, el sistema operativo de la computadora y también según las capacidades del procesador de la computadora. El soporte de videollamadas también se ha agregado a varios programas populares de mensajería instantánea.
Las cámaras web permiten chats de vídeo y transmisiones web en tiempo real y económicos, tanto para aficionados como para profesionales. Se utilizan con frecuencia en citas en línea y para servicios personales en línea ofrecidos principalmente por mujeres cuando hacen camgirl. Sin embargo, la facilidad de uso de la cámara web a través de Internet para chatear por video también ha causado problemas. Por ejemplo, el sistema de moderación de varios sitios web de chat de video como Omegle ha sido criticado por ser ineficaz, con contenido sexual aún rampante. En un caso de 2013, la transmisión de fotos y videos de desnudos a través de Omegle de una adolescente a un maestro de escuela resultó en un cargo de pornografía infantil.
La popularidad de las cámaras web entre los adolescentes con acceso a Internet ha generado preocupación sobre el uso de cámaras web para el acoso cibernético. Las grabaciones de cámaras web de adolescentes, incluidos los menores de edad, se publican con frecuencia en foros web populares y tablones de imágenes como 4chan.
Monitoreo
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Las cámaras web se pueden usar como cámaras de seguridad. El software está disponible para permitir que las cámaras conectadas a la PC observen el movimiento y el sonido, grabando ambos cuando se detectan. Estas grabaciones se pueden guardar en la computadora, enviar por correo electrónico o cargar en Internet. En un caso muy publicitado, una computadora envió por correo electrónico imágenes del ladrón durante el robo de la computadora, lo que permitió que el propietario le diera a la policía una imagen clara del rostro del ladrón incluso después de que la computadora había sido robada.
En diciembre de 2011, Rusia anunció que se instalarían 290 000 cámaras web en 90 000 colegios electorales para monitorear las elecciones presidenciales rusas de 2012. Se pueden instalar cámaras web en lugares como guarderías, oficinas, tiendas y áreas privadas para monitorear la seguridad y la actividad general.
Astrofotografía
Con capacidad para condiciones de muy poca luz, algunos modelos específicos de cámaras web son muy populares para fotografiar el cielo nocturno entre astrónomos y fotógrafos astronómicos. En su mayoría, estas son cámaras de enfoque manual y contienen una matriz CCD antigua en lugar de una matriz CMOS comparativamente más nueva. Las lentes de las cámaras se quitan y luego se conectan a los telescopios para grabar imágenes, videos, fotografías o ambos. En las técnicas más nuevas, se toman videos de objetos muy débiles durante un par de segundos y luego todos los fotogramas del video se "apilan" juntos para obtener una imagen fija de contraste respetable.
Perfilado por rayo láser
La respuesta CCD de una cámara web es linealmente proporcional a la luz entrante. Por lo tanto, las cámaras web son adecuadas para registrar perfiles de rayos láser, después de quitar la lente. La resolución de un perfilador de rayos láser depende del tamaño del píxel. Las cámaras web comerciales suelen estar diseñadas para grabar imágenes en color. El tamaño del píxel de color de una cámara web depende del modelo y puede estar en el rango de 5 a 10 µm. Sin embargo, un píxel de color consta de cuatro píxeles en blanco y negro, cada uno equipado con un filtro de color (para obtener más información, consulte el filtro de Bayer). Aunque estos filtros de color funcionan bien en el visible, pueden ser bastante transparentes en el infrarrojo cercano. Al cambiar una cámara web al modo Bayer, es posible acceder a la información de los píxeles individuales y fue posible una resolución inferior a 3 µm.
Problemas de privacidad
Muchos usuarios no desean la exposición continua para la que se diseñaron originalmente las cámaras web, sino que prefieren la privacidad. Dicha privacidad se pierde cuando el malware permite que los piratas informáticos maliciosos activen la cámara web sin el conocimiento del usuario, proporcionando a los piratas informáticos una transmisión de audio y video en vivo. Esta es una preocupación particular en muchas computadoras portátiles, ya que tales cámaras normalmente no se pueden desactivar físicamente si son secuestradas por un programa Trojan Horse u otros programas spyware similares.
Las cámaras como las cámaras iSight externas más antiguas de Apple incluyen cubiertas de lentes para evitar esto. Algunas cámaras web tienen indicadores LED cableados incorporados que se encienden cuando la cámara está activa, a veces solo en modo de video. Sin embargo, es posible que el malware eluda el indicador y active la cámara de forma subrepticia, como demostraron los investigadores en el caso de la cámara integrada de un MacBook en 2013.
Varias empresas venden cubiertas deslizantes para lentes y adhesivos que permiten a los usuarios actualizar una computadora o un teléfono inteligente para cerrar el acceso a la lente de la cámara según sea necesario. Una de esas empresas informó haber vendido más de 250 000 artículos de este tipo entre 2013 y 2016. Sin embargo, cualquier material opaco funcionará igual de bien.
El proceso de intentar piratear la cámara web de una persona y activarla sin el permiso del propietario de la cámara web se denomina camfecting, un acrónimo de cam e infecting . La cámara web activada de forma remota se puede usar para ver cualquier cosa dentro del campo de visión de la cámara web. La mayoría de las veces, la modificación se lleva a cabo infectando la computadora de la víctima con un virus informático.
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