Kamera jest podstawowym elementem wszystkich systemów przetwarzania obrazu w szczególności, a jej głównym składnikiem jest analizator obrazu (ang. imager), urządzenie, które przetwarza optyczny obraz sceny na sygnał elektryczny. W technice multimedialnej interesują nas kamery telewizyjne i video.

Można wymienić dwa podstawowe rodzaje kamer telewizyjnych:

• Filmowe;
• Do nadawania na żywo.

Kamery do nadawania na żywo wytwarzają sygnały video, obrazów wewnętrznych i zewnętrznych, pochodzące z analizatorów optycznych. Kamery te dzielimy na:

• Kamery studyjne;
• Kamery zewnętrzne;
• Przenośne.

Kamery studyjne są zaprojektowane tak, by dostarczać optymalne osiągi w kontrolowanym otoczeniu wewnątrz budynku, zazwyczaj kosztem rozmiaru, wagi i możliwości przenoszenia. Osiągi kamer zewnętrznych są zbliżone lub identyczne z osiągami kamer studyjnych, ale obudowy ich elementów składowych są tak skonstruowane, że kamery te są przenośne. Kamery ENG, EFP, SNG dostarczały możliwość przenoszenia i osiągały rozmiary nawet do trzymania w ręce. W większości przypadków przenośne kamery są połączone z rekorderem - połączenie to nazywane jest "kamkorderem" (ang. camcorder).

Kamery filmowe wytwarzają sygnały telewizyjne z analizatorów filmowych lub "slajdowych". Wykorzystanie filmu jako źródła programów wideo zmniejsza się w takim stopniu jak wzrasta liczba programów produkowanych i nagrywanych na taśmie, wynikiem tego są udoskonalenia wykonania kamer CCD oraz rekorderów.

Kamery różnią się przede wszystkim w zależności od rodzaju analizatorów. Technologia budowy analizatorów zmieniła się kolosalnie w czasie ostatnich 45 lat, a jej rozwój składa się z etapów, których schemat pokazano poniżej.

Pierwsze analizatory były skanerami chwilowymi. Tworzyły raster na ruchomej scenie lub klatce filmowej poprzez skanowanie jej plamką światła Lampa elektronowa wyłapywała światło odbite lub przepuszczone przez raster i wytwarzała sygnał elektryczny. Dysk Nipkowa, pierwszy analizator obrazu (ang. imager), był skanerem mechanicznym.

Kolejnym rozwiązaniem był już skaner elektroniczny w postaci tzw. dysektora obrazu Farnsworth'a.

Pierwszym przełomem w technologii analizatorów obrazu stało się wprowadzenie fotoemisyjnych lamp pamięciowych. Lampy te emitują elektrony ze swojej swiatłoczułej powierzchni, a następnie magazynują w postaci ładunku elektrycznego. Rozkład tego ładunku jest funkcją rozkładu oświetlenia analizowanej sceny.

Ikonoskop, wynaleziony przez V. K. Zworykina przed 2-gą wojną światową, był pierwszą fotoemisyjną lampą pamięciową i dowiódł możliwość stworzenia telewizji elektronicznej. Wytwarzany prze niego obraz był silnie zaszumiony, urządzenie było trudne w obsłudze, oraz jego czułość była zbyt mała jak dla czujnika czynnego.

Następcą Ikonoskopu stał się ortikon obrazowy. Urządzenie to miało zadawalającą czułość, ale było również trudne w obsłudze.

Wady ikonoskopu i ortikonu obrazowego doprowadziły do zastąpienia lamp fotoemisyjnych lampami fotoprzewodzącymi. Lampy fotoprzewodzące wykorzystały zmiany w pozornej rezystancji elektrycznej fotoprzewodnika w momencie oświetlenia światłem. Są one mniejsze, tańsze i prostsze w obsłudze, oraz charakteryzują się mniejszymi szumami niż ikonoskopy czy ortikony obrazowe.

Pierwszą lampą fotoprzewodzącą, która została dopuszczona do sprzedaży był widikon, który został przedstawiony w Stanach Zjednoczonych we wczesnych latach 50-tych. Jego czułość początkowo była zbyt mała dla czujników czynnych, ale były wykorzystywane w filmie przez ponad 30 lat.

W latach 60-tych pojawiła się nowa lampa fotoprzewodząca - plumbikon. Posiadał wystarczającą czułość dla czujników czynnych przy jednoczesnym zachowaniu innych pożądanych cech lamp fotoemisyjnych, przez co w latach 70-tych wyparł ortikon obrazowy. Następna lampa fotoprzewodząca - satikon została przedstawiona w 1974 roku.

Warto zwrócić uwagę na zasadę działania lampy fotoprzewodzącej, gdyż uzmysławia ona dobrze zasadę przetwarzania rozkładu luminancji sceny na przebieg elektryczny. Działo elektronowe lampy emituje wiązkę elektronów w kierunku jej powierzchni czołowej pokrytej warstwą fotoprzewodzącą. Emisja odbywa się w ten sposób, że powierzchnia warstwy jest skanowana (przemiatana) wiązką elektronów linia po linii. Elektrony odbierane przez warstwę fotoprzewodzącą powodują przepływ prądu pomiędzy działem a elektrodą sygnałową. Impedancja warstwy zależy od jej miejscowego oświetlenia. Tak, więc chwilowy prąd płynący przez elektrodę sygnałową jest proporcjonalny od miejscowego oświetlenia lamy obrazowaną sceną.

Lampy fotoprzewodzące różnią się rodzajem zastosowanego materiału warstwy (patrz tabela).

Nazwa	Data wprowadzenia	Typ
widikon	1952	lampa fotoprzewodząca (trójsiarczek antymonu)
plumbikon	1963	lampa fotoprzewodząca (tlenek ołowiu)
satikon	1974	lampa fotoprzewodząca (półprzewodnikowy stop selenu)

Analizatory obrazu z lampami pamięciowymi są nadal w użyciu, chociaż prawdopodobnie w ciągu kilku następnych lat zostaną one zastąpione tzw. czujnikami CCD.

Ostatnim przełomem w rozwoju analizatorów obrazu stało się wprowadzenie w latach siedemdziesiątych analizatorów półprzewodnikowych, a szczególnie elementów CCD (charge-coupled-devices - układy o sprzężeniu ładunkowym). Ich szybki rozwój jest wynikiem szeregu zalet szczególnie w porównaniu z lampami fotoprzewodzącymi). Do najważniejszych można zaliczyć:

• Małe wymiary;
• Brak układów odchylających;
• Pobierana małą moc, (możliwość zasilania z niewielkich akumulatorów);
• Wysoka czułość;
• Wieloletnia trwałość;
• Brak wymagania ciągłych regulacji;
• Kamery z przetwornikiem CCD są mało wrażliwe na wstrząsy, polaelektromagnetyczne i szkodliwe efekty silnego oświetlenia.

Z powyższych względów przetworniki CCD znajdują szereg zastosowań. Do głównych można zaliczyć:

• W telewizji: kamery telewizyjne;
• Systemy obrazów statycznych;
• Cyfrowe aparaty fotograficzne;
• Kamery internetowe;
• W astronomii: ultra wrażliwe detektory;
• W technice wojskowej.