Published in: التحكم الآلي

الكاميرا المعلقة بالأسلاك – آلية تحريكها، مكونات نظامها وتكلفتها

Author د. عماد الدين قلالة

Published on: 4 مايو، 2024

د. عماد الدين قلالة

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

إذا سبق لك أن شاهدت حدثاً رياضيًا كبيرًا على شاشة التلفزيون، مثل: مباريات كرة القدم الاحترافية، فربما تكون قد شاهدت بنظراتٍ متقطعة جهازاً محمولاً جواً يطفو برشاقةٍ فوق الملعب معلّقاً بعدة أسلاكٍ رقيقة إنها الكاميرا المعلقة بالأسلاك (Cable suspended Camera)، وتسمّى أحياناً الكاميرا العنكبوتية (Spidercam) أو الكاميرا الطائرة (FlyCam).  

تمكّننا الكاميرا المعلّقة بالأسلاك من مشاهدة الأحداث الرياضية بمشاهد رؤية متكاملة من أعلى ووسط الملعب، وتتميز بقدرتها على النزول إلى أعلى، وخلف، وأمام، ويمين، ويسار اللاعب الرياضي لأخذ، والتقاط الصور القريبة ومن اتجاهاتٍ متعددة.

مقارنةً مع طرق التصوير والعرض الجانبية القديمة، فإن الكاميرا المعلقة بكابلات تشبه تقريبًا التواجد داخل تجمّعٍ أو حشدٍ من الناس، وبذلك تقدم الكاميرا المعلّقة بكابلاتٍ عدة مزايا، مثل: تصوير الأحداث الرياضية من السماء، والنزول إلى المساحات المفتوحة في أرضية الملعب، وتقديم رؤية شاملة لما يحدث في الأسفل.

ما هي الكاميرا المعلقة بالأسلاك؟

هي آلية التصوير التي تستخدم بكثرة في الملاعب الرياضية لتصوير اللاعبين أثناء ركضهم، وتتدلى هذه الكاميرا في الهواء، وتتحرك مثل عنكبوتٍ طائرٍ ضخم، ويتمّ التحكم فيها عن بعد سلكيًا أو لاسلكيا. تمكّن الكاميرا المعلقة بكابلاتٍ من الحصول على لقطاتٍ وفيديوهاتٍ رائعة يستحيل تحقيقها تقريبًا بدونها. ^[1]

ما هي الآلية الحركية المستخدمة في تحريك موقع الكاميرا؟

من الناحية الحركية تستخدم الكاميرا المعلقة بكابلات نظام تحريكٍ ميكانيكي يعتمد على مبدأ عمل الروبوتات الهجينة  (Hybrid robot) التي تتكون من روبوت تفرعي، وروبوت تسلسلي، حيث يستخدم نظام روبوت تفرعي من النوع الروبوتات المقادة بكابلات (Cable driven robot) مكوناً من كابلاتٍ قوية ورقيقة (تعتبر أذرع الروبوت) لتحريك المنصة المتحركة للروبوت في الفراغ حركةً خطيةً على المحاور (X-Y-Z)، والتي تمثل موقع قاعدة (حامل) الكاميرا.

ثم تركب قاعدة الكاميرا على المنصة المتحركة، ويمكن لقاعدة الكاميرا تدوير الكاميرا المثبتة عليها 360 درجة حول المحور Z، والإمالة 180 درجة حول المحور X (تمثل القاعدة بذلك روبوت تسلسلي).

ما هي مكونات نظام تحريك الكاميرا المعلّقة بالأسلاك؟

1- بكرات توجيه الأسلاك

يجب تأمين أربع مواقع (نقاط) عالية تحيط بالحدث الرياضي (تمثل مواقع بكرات توجيه الأسلاك)، وفي حالة كرة القدم، غالبًا ما تكون هذه النقاط هي أبراج الإضاءة العالية الأربعة، أما بالنسبة للأحداث الرياضية الأخرى غير المتعلقة بكرة القدم، فيجب على المنظمين استخدام نقاط مرتفعة أخرى أو حتى إنشاء منصاتٍ عالية مؤقتة.

2- أسلاك (كابلات)

مصنعة من مواد مركبة أقوى من الفولاذ بـ 5 مرات، وأخفّ وزناً منه تسمّى أسلاك (Kevlar-reinforced).

3- بكرات لف السلك

يوجد أسفل كل نقطةٍ من هذه النقاط الأربع بكرة كبيرة ملفوف عليها السلك، تحتوي كل بكرة على دارة قيادة تتحكم في المحرك الذي يدورها، يقوم المحرك بتدوير البكرة، مما يؤدي إلى سحب الحبل الذي يبلغ طوله آلاف الأقدام إلى الداخل أو الخارج حسب الحاجة.

4- المنصة المتحركة التي تتلاقى عندها الأسلاك

يتحرك السلك من البكرات الملفوف عليها إلى بكرات التوجيه المتموضعة في النقاط العالية على الأبراج، ثم تتلاقى في نقطةٍ مركزية فوق الملعب في المنتصف، وتتصل كل منها بطرفٍ من أطراف المنصة المتحركة.

5- حامل (قاعدة) الكاميرا

يركب على المنصة المتحركة، ويبلغ وزن قاعدة الكاميرا حوالي 20-30 كيلو غرام، وتتضمن كاميرة فيديو عالية الدقة 1080i HD متصلة بعدسة واسعة الزاوية (wide-angle lens)، كما تتضمن حساسات لتحقيق الاستقرار، وميكروفون، ومحركات تعمل على تحريك الكاميرا وإمالتها. يمكن للكاميرا الدوران بزاوية 360 درجة كاملة، والإمالة 180 درجة للحصول على أكبر عرض للحدث المراد تصويره.

6- حساسات توازن واستقرار

يتمُّ استخدام حساسات جيروسكوبية (Gyroscopic) تمنع الاهتزازات للحصول على مقاطع فيديو مستمرة وبدون تقطع أو اهتزاز.

7- كابلات ضوئية لنقل الإشارة

تنتقل إشارات الفيديو من الكاميرا عبر أسلاك التعليق، والتي تقترن بأليافٍ الضوئية تنقل بيانات الفيديو بسرعةٍ عالية. إن استخدام نقل الإشارة سلكياً بالألياف الضوئية بدلاً من الإرسال اللاسلكي يعني موثوقيةً أكبر.

8- جهاز حاسوب للتحكم المركزي

يتحكم بالحركة، حيث يستقبل البيانات من الطيار (الشخص الذي يتحكم في مسار الكاميرا)، وكذلك يستقبل البيانات من مشغل الكاميرا الذي يركز ويدور ويميل الكاميرا، ويتأكد من أن الكاميرا تتابع الحدث، ولا تبثُّ لقطاتٍ عشوائية. ^[1]

كيف تعمل الكاميرا المعلقة بالأسلاك؟

تعمل عن طريق تعليق كاميرا عالية الدقة من أربع بكرات يتمُّ التحكم فيها بواسطة الحاسوب، تحتوي كل منها على كابل طويل يعمل على تحريك موقع الكاميرا وتشغيلها، وتقع كل من البكرات الأربع خارج الملعب، وعادةً على الأرض. تمتدُّ الأسلاك إلى أعلى من كل من البكرات الأربع، ويتمُّ تمريرها من خلال بكرات توجيه موجودة في أطراف الملعب ومن ثم إلى الكاميرا نفسها. ترسل الكاميرا الرقمية الفيديو إلى الحاسوب المركزي من خلال الألياف الضوئية. ^[2]

ما هي تكلفة نظام الكاميرا المعلقة بأسلاك؟

اعتمادًا على الطراز والإعدادات والمساحة، يمكن أن تكلف عشرات الآلاف من الدولارات، وبما أنها ذات تكلفةٍ عالية، فهي تستخدم فقط في الأحداث الرياضية الكبرى، مثل: الأولمبياد، وكرة القدم.

ما هي سرعة حركة الكاميرا المعلقة بأسلاك؟

تتحرك بسرعة تصل إلى 30 ميلاً في الساعة، وبما أن متوسط سرعة لاعب كرة القدم الأمريكية هي 18-20 ميلاً في الساعة، فإن نظام الكاميرا المعلق بأسلاك يُعتبر الكاميرا الوحيدة الموجودة التي تواكب سرعة لاعبي كرة القدم الأمريكية مع إمكانية النزول حتى أرض الملعب. ^[2]

من يقوم بتشغيل الكاميرا المعلقة بأسلاك؟

يشغلها فريقٌ مكونٌ من شخصين طيار، ومشغل كاميرا، يجب أن يعملا معاً في تزامنٍ تام، حيث يقوم الطيار بالتحكم في موقع الكاميرا بينما مشغل الكاميرا هو المسؤول عن التدوير، والإمالة، والتكبير، والتصغير (Zoom in-zoom out)، والتركيز (Focus). يجلس كلٌّ من الطيار ومشغل الكاميرا في غرفة الصحافة الموجودة أعلى الملعب، حيث يمكنهم رؤية كامل الملعب بوضوح ورؤية شاشات الحاسوب الخاصة بهم في آنٍ واحد. ^[2]

هل هناك فوائد لاستخدام كل من النظام المعتمد على الكابل والطائرة بدون طيار في نفس التطبيق؟

الكاميرا المعلقة بأسلاك تختلف عن الطائرة بدون طيار بأنها معلقة بأسلاك. تقوم الطائرات بدون طيار بنفس الوظائف التي تقوم بها الكاميرا المعلقة بأسلاك، لكنها لا تحتاج إلى الأسلاك والبكرات للبقاء في الجو. يمكن استخدام كلا النظامين بطريقةٍ متكاملة، حيث تستخدم طائرة بدون طيار للحصول على لقطاتٍ خارجية ذات نطاقٍ كبيرٍ وواسع، أو للحصول على اللقطات الجمالية، أو الحصول على المناظر العامة الرئيسية، بينما تستخدم الكاميرا المعلقة بكابلات للحصول على اللقطات القريبة، واللقطات عالية السرعة. ^[3]

الخلاصة

لقد تفوقت الكاميرات المعلقة بالأسلاك على جميع أنواع الكاميرات الأرضية الجديدة المستخدمة في البثّ التلفزيوني، لأنها تؤمن زوايا تصوير جوية فريدة تشبه زوايا سوبرمان، وتستخدم لتصوير الأحداث الرياضية الكبرى، والحفلات الموسيقية الكبيرة، والأفلام، وتجعل هذه التجارب أفضل بكثير، لكنها قد تواجه منافسةً قويةً من الطائرات بدون طيار، حيث تتطور الطائرات بدون طيار، وتتحسن مقدرتها على حمل أوزانٍ ثقيلةٍ بشكلٍ سريع، ولا تحتاج إلى نظامٍ من الأسلاك والبكرات للبقاء في الجو.

من الممكن في غضون سنواتٍ قليلةٍ قادمة أن ترى أسراباً من الطائرات بدون طيار تحوم فوق فريقك المفضل، ولكن حتى ذلك الحين، توفر تغطية الكاميرات المعلقة بأسلاك مناظر وزوايا لا يمكن لأي نظام كاميراتٍ آخر أن يضاهيه. ^[3]