Cámara web

Desarrollada por primera vez en 1991, una cámara web apuntaba a la cafetera de la Sala Troyana 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 se apagó finalmente el 22 de agosto de 2001. La última imagen capturada por la cámara aún se puede ver en su página web. ^{[ 1 ] [ 2 ]} La cámara web más antigua en funcionamiento continuo, FogCam de la Universidad Estatal de San Francisco , ha estado en funcionamiento desde 1994 y sigue operativa a julio de 2026. .Se actualiza cada 20 segundos. ^{[ 3 ]}

La SGI Indy , lanzada en 1993, es la primera computadora comercial en tener una cámara de video estándar, ^{[ 4 ]} y la primera computadora de SGI en tener entradas de video estándar. ^{[ 5 ]}

La resolución máxima de entrada admitida es de 640 × 480 para NTSC o de 768 × 576 para PAL . Sin embargo, se requiere un equipo potente para capturar a cualquiera de estas resoluciones; por ejemplo, un Indy con una CPU R4600 más lenta podría requerir que se reduzca la resolución de entrada antes del almacenamiento o procesamiento. No obstante, el hardware Vino es capaz de transferir los campos de vídeo directamente al búfer de fotogramas mediante DMA con una mínima sobrecarga de CPU.

La primera webcam comercial de uso generalizado, la QuickCam en blanco y negro , llegó al mercado en 1994, creada por la empresa informática estadounidense Connectix . QuickCam estuvo disponible en agosto de 1994 para Apple Macintosh , conectándose a través de un puerto serie , a un precio de 100 dólares. Jon Garber, el diseñador del dispositivo, había querido llamarla "Mac-camera", pero el departamento de marketing de Connectix lo impidió; una versión con un puerto paralelo compatible con PC y software para Microsoft Windows se lanzó en octubre de 1995. La QuickCam original proporcionaba una resolución de 320x240 píxeles con una profundidad de escala de grises de 16 tonos a 60 fotogramas por segundo, o 256 tonos a 15 fotogramas por segundo. ^{[ 6 ]} Estas cámaras se probaron en varios lanzamientos de Delta II utilizando una variedad de protocolos de comunicación, incluidos CDMA, TDMA, GSM y HF.

Las videoconferencias a través de ordenadores ya existían, y en aquel momento el software de videoconferencia basado en cliente-servidor , como CU-SeeMe, había comenzado a popularizarse.

El primer portátil ampliamente conocido con opción de cámara web integrada, a un precio que comenzaba en US$ 12.000, fue un portátil IBM RS/6000 860 ^{[ 7 ] [ 8 ]} y su relacionado ThinkPad 850 , ^{[ 9 ]} lanzado en 1996.

Uno de los sitios de webcam más conocidos fue JenniCam , creado en 1996, que permitía a los usuarios de Internet observar constantemente la vida de su homónima, al estilo del programa de telerrealidad Gran Hermano , lanzado cuatro años después. ^{[ 10 ]} Otras cámaras se instalan con vistas a puentes, plazas públicas y otros lugares públicos, y su contenido se publica en una página web pública, de acuerdo con el concepto original de una "webcam". También se han creado sitios web agregadores que ofrecen miles de transmisiones de vídeo en directo o imágenes fijas actualizadas, lo que permite a los usuarios encontrar transmisiones de vídeo en directo según la ubicación u otros criterios.

A finales de la década de 1990, Microsoft NetMeeting era el único software de videoconferencia para PC de uso generalizado que utilizaba cámaras web. ^{[ 11 ]} En los años siguientes, los clientes de mensajería instantánea comenzaron a añadir compatibilidad con cámaras web: Yahoo Messenger introdujo esta función con la versión 5.5 en 2002, permitiendo videollamadas a 20 fotogramas por segundo mediante una cámara web. ^{[ 12 ]} MSN Messenger la incorporó en la versión 5.0 en 2003. ^{[ 13 ]}

A principios del siglo XXI, los fabricantes de hardware informático comenzaron a integrar cámaras web directamente en las pantallas de portátiles y ordenadores de sobremesa, eliminando así la necesidad de utilizar una cámara externa USB o FireWire . Gradualmente, las cámaras web se empezaron a usar más para las telecomunicaciones, o videotelefonía , entre dos o varias personas, que para mostrar una página web a un público desconocido.

En 2012, por menos de 100 dólares estadounidenses, se puso a disposición una cámara web espacial tridimensional que producía vídeos y fotos en imágenes anaglifas 3D con una resolución de hasta 1280 × 480 píxeles. Los espectadores debían usar gafas 3D para apreciar el efecto tridimensional. ^{[ 14 ]}

Con la generalización del trabajo remoto , las cámaras integradas de los portátiles promedio a veces se consideraban inadecuadas. En consecuencia, durante la pandemia de COVID-19 , se produjo una escasez de cámaras web externas en el comercio minorista. ^{[ 15 ]} La mayoría de los portátiles antes y durante la pandemia se fabricaban con cámaras que alcanzaban una calidad de grabación máxima de 720p, en comparación con el estándar de la industria de 1080p o 4K que se veía en los teléfonos inteligentes y televisores del mismo período. ^{[ 16 ]} El retraso en el desarrollo de nuevas cámaras web integradas es el resultado de un defecto de diseño, ya que los portátiles eran demasiado delgados para albergar los módulos de cámara de 7 mm en su interior, recurriendo en su lugar a ~2,5 mm. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Además, los componentes de la cámara son más caros y no ha habido un alto nivel de demanda para esta función. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Los teléfonos inteligentes comenzaron a usarse como una opción de respaldo o reemplazo de la cámara web, con kits que incluían iluminación y trípodes o aplicaciones descargables. ^{[ 21 ]}

Los sensores de imagen pueden ser CMOS o CCD , siendo los primeros los predominantes en 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 webcams de consumo son capaces de proporcionar video 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 funcionar a altas velocidades de fotogramas como PlayStation Eye , que puede producir video de 320×240 a 120 fotogramas por segundo. ^{[ 22 ]} La mayoría de los sensores de imagen provienen de Omnivision o Sony .

A medida que las cámaras web evolucionaron simultáneamente con las tecnologías de visualización, las velocidades de la 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 una resolución de 1280×720 (también conocida como 720p ) o 1920×1080 (también conocida como 1080p ). ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} A pesar del bajo costo, la resolución ofrecida a partir de 2019 es impresionante, con cámaras web de gama baja que ofrecen resoluciones de 720p , cámaras web de gama media que ofrecen una resolución de 1080p y cámaras web de gama alta que ofrecen una resolución 4K a 60 fps.

Existen diversos tipos de lentes, siendo la más común en las webcams de consumo una lente de plástico que se puede ajustar manualmente para enfocar. También hay lentes de enfoque fijo , que no permiten ningún ajuste. Dado que la profundidad de campo de un sistema de cámara es mayor para formatos de imagen pequeños y para lentes con un número f grande (apertura pequeña), los sistemas utilizados en las webcams tienen una profundidad de campo suficientemente amplia como para que el uso de una lente de enfoque fijo no afecte significativamente la nitidez de la imagen.

La mayoría de los modelos utilizan ópticas sencillas sin enfoque fijo (enfoque fijo, ajustado de fábrica para la distancia habitual entre el monitor y el usuario) o enfoque manual.

Las cámaras web ofrecen diferentes configuraciones predefinidas y campos de visión . Para oficinas en casa y transmisiones en directo, los usuarios pueden optar por un campo de visión horizontal inferior a 90°. Las cámaras web con un campo de visión horizontal de hasta 360° son ideales para habitaciones pequeñas y medianas (e incluso grandes). Según las necesidades del usuario, las cámaras web disponibles en el mercado pueden mostrar toda la habitación o solo el entorno.

Dado que el filtro Bayer es propietario, cualquier webcam incorpora algún tipo de procesamiento de imagen , independiente de la compresión. Las transmisiones de vídeo digital se representan mediante enormes cantidades de datos, lo que dificulta tanto su transmisión (desde el sensor de imagen, donde se generan continuamente los datos) como su almacenamiento. La mayoría de las webcams económicas, si no todas, incluyen un ASIC integrado para realizar la compresión de vídeo en tiempo real.

La electrónica de soporte lee la imagen del sensor y la transmite al ordenador. La mayoría de las webcams incluyen un controlador que traduce el vídeo a través de USB de Sonix, Suyin, Ricoh , Realtek u otros. Normalmente, cada fotograma se transmite sin comprimir en RGB o YUV , o comprimido como JPEG . Algunas cámaras, como las de los teléfonos móviles , utilizan un sensor CMOS con electrónica de soporte integrada en el chip; es decir, el sensor y la electrónica de soporte están construidos en un único chip de silicio para ahorrar espacio y costes de fabricación. La mayoría de las webcams incorporan micrófonos para facilitar las videollamadas y las videoconferencias .

Las interfaces típicas utilizadas por los dispositivos comercializados como "webcams" son USB , Ethernet e IEEE 802.11 (denominadas cámaras IP ). También estaban disponibles otras interfaces, como vídeo compuesto , S-Video o FireWire . La especificación UVC ( USB Video Device Class ) permite la interconexión de webcams con ordenadores sin necesidad de controladores propietarios.

Existen diversos programas, tanto propietarios como de código abierto, para gestionar la transmisión UVC. Se puede utilizar Guvcview o GStreamer y software basado en GStreamer. Otra opción es usar varias cámaras USB conectadas al ordenador donde se ejecuta el software y transmitir múltiples flujos simultáneamente a través de Ethernet (inalámbrica), como MotionEye. MotionEye se puede instalar en una Raspberry Pi como MotionEyeOS o posteriormente en Raspbian. También se puede configurar en Debian, una variante de Raspbian. MotionEye V4.1.1 (agosto de 2021) solo funciona en Debian 10 Buster (oldstable) y Python 2.7. Según Ccrisan, fundador y autor de MotionEye, las versiones más recientes, como la 3.X, no son compatibles actualmente.

Para grabar vídeos y tomar fotos se pueden utilizar diversas herramientas de software de uso común, como PicMaster y la aplicación Cámara de Microsoft (para sistemas operativos Windows ), Photo Booth ( Mac ) o Cheese (para sistemas Unix ). Para obtener una lista más completa, consulte la Comparación de software para webcam .

Las cámaras web se pueden integrar en servicios de mensajería instantánea , chat de texto como AOL Instant Messenger y servicios VoIP como el ya desaparecido Skype , lo que ha permitido que la comunicación de vídeo en directo uno a uno a través de Internet llegue a millones de usuarios de PC en todo el mundo. La mejora en la calidad de vídeo ha contribuido a que las cámaras web se abran paso entre los sistemas tradicionales de videoconferencia. Nuevas funciones como el control automático de la iluminación, las mejoras en tiempo real (retoque, suavizado de arrugas y estiramiento vertical), el seguimiento facial automático y el autoenfoque facilitan enormemente el uso de las cámaras web, lo que ha incrementado aún más su popularidad.

Las cámaras web también fomentan el teletrabajo , permitiendo a las personas trabajar a distancia a través de internet. Este uso fue crucial para la supervivencia de muchas empresas durante la pandemia de COVID-19 , cuando se desaconsejaba el trabajo presencial en la oficina. Empresas, escuelas y particulares recurrieron a las videoconferencias en lugar de gastar en viajes de negocios para reuniones. Además, el número de cámaras y software para videoconferencias se ha multiplicado desde entonces debido a su popularidad.

Las funciones y el rendimiento de la cámara web pueden variar según el programa , el sistema operativo y la capacidad del procesador . Además, se ha añadido la función de videollamada a varios programas populares de mensajería instantánea .

Las cámaras web permiten realizar videollamadas y transmisiones en directo a bajo costo y en tiempo real , tanto para aficionados como para profesionales. Se utilizan con frecuencia en citas online y para servicios personales online ofrecidos principalmente por mujeres que realizan transmisiones en directo . Sin embargo, la facilidad de uso de las cámaras web a través de internet para videollamadas también ha generado problemas. Por ejemplo, el sistema de moderación de varios sitios web de videollamadas, como Omegle, ha sido criticado por su ineficacia, y el contenido sexual sigue siendo muy común. ^{[ 30 ]} En un caso de 2013, la transmisión de fotos y vídeos desnudos a través de Omegle de una adolescente a un profesor resultó en una acusación de pornografía infantil . ^{[ 31 ]}

La popularidad de las cámaras web entre los adolescentes con acceso a Internet ha generado preocupación sobre el uso de las mismas para el ciberacoso . ^{[ 32 ]} Las grabaciones de cámaras web de adolescentes, incluidos los menores de edad, se publican con frecuencia en foros web y tablones de imágenes populares como 4chan . ^{[ 33 ] [ 34 ]}

Las cámaras web pueden utilizarse como cámaras de seguridad . Existe software que permite a las cámaras conectadas a un ordenador detectar movimiento y sonido, grabándolos cuando se detectan. Estas grabaciones pueden guardarse en el ordenador, enviarse por correo electrónico o subirse a Internet. En un caso muy conocido, ^{[ 35 ]} un ordenador envió por correo electrónico imágenes del ladrón durante el robo, lo que permitió al propietario proporcionar a la policía una imagen clara del rostro del ladrón incluso después de que el ordenador hubiera sido robado.

En diciembre de 2011, Rusia anunció que se instalarían 290 000 cámaras web en 90 000 colegios electorales para supervisar las elecciones presidenciales rusas de 2012. [ ^{36 ] Las} cámaras web pueden instalarse en lugares como guarderías, oficinas, tiendas y áreas privadas para supervisar la seguridad y la actividad general.

Con capacidad para capturar imágenes en condiciones de muy poca luz, algunos modelos específicos de webcams son muy populares entre astrónomos y astrofotógrafos para fotografiar el cielo nocturno. En su mayoría, se trata de cámaras de enfoque manual que incorporan un sensor CCD antiguo en lugar del sensor CMOS, relativamente más moderno. Se retiran los objetivos de las cámaras y luego se acoplan a telescopios para grabar imágenes, vídeos, fotografías o ambas. En técnicas más recientes, se graban vídeos de objetos muy débiles durante un par de segundos y luego se combinan todos los fotogramas para obtener una imagen fija con un contraste aceptable. ^{[ 37 ]}

La respuesta del CCD de una cámara web es linealmente proporcional a la luz incidente. ^{[ 38 ]} Por lo tanto, las cámaras web son adecuadas para registrar perfiles de haces láser, una vez retirada la lente. La resolución de un perfilador de haces láser depende del tamaño del píxel. Las cámaras web comerciales suelen estar diseñadas para registrar 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 blancos y negros, cada uno equipado con un filtro de color (para más detalles, véase el filtro Bayer ). Aunque estos filtros de color funcionan bien en el espectro 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  se logró una resolución inferior a 3 μm. ^{[ 39 ]}