Webcam

Eine Webcam ist eine Videokamera , die zum Aufzeichnen oder Streamen auf einen Computer oder ein Computernetzwerk dient . Sie wird hauptsächlich in der Videotelefonie , beim Live-Streaming , in sozialen Medien und im Sicherheitsbereich eingesetzt . Webcams können in Computerhardware wie Laptops integriert oder als Peripheriegeräte verwendet werden und werden üblicherweise über USB oder drahtlos mit einem Gerät verbunden .

Webcams wurden bereits 1993 im Internet eingesetzt, die erste kommerziell erhältliche Webcam kam 1994 auf den Markt. Anfänglich beschränkte sich die Nutzung von Webcams im Internet hauptsächlich auf statische Aufnahmen, die auf Webseiten gestreamt wurden. Ende der 1990er und Anfang der 2000er Jahre integrierten Instant-Messaging- Clients Webcams, was deren Beliebtheit in Videokonferenzen steigerte. Computerhersteller begannen später, Webcams in Laptops zu integrieren . Im Jahr 2020 führte die COVID-19-Pandemie aufgrund der gestiegenen Anzahl von Menschen im Homeoffice und Kindern im Fernunterricht zu einem Mangel an Webcams.

Die erste Webcam, entwickelt 1991, war auf die Kaffeemaschine im Trojan Room des Informatik-Instituts der Universität Cambridge gerichtet (anfangs über ein lokales Netzwerk statt über das Internet). Sie wurde schließlich am 22. August 2001 abgeschaltet. Das letzte von ihr aufgenommene Bild ist weiterhin auf ihrer Homepage zu sehen. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Die älteste durchgehend betriebene Webcam, die FogCam der San Francisco State University , ist seit 1994 in Betrieb und funktionierte auch im Oktober 2025 noch. Sie aktualisiert ihr Bild alle 20 Sekunden. ^{[ 3 ]}

Der 1993 erschienene SGI Indy war der erste kommerzielle Computer mit einer Standard-Videokamera ^{[ 4 ]} und der erste SGI-Computer mit Standard-Videoeingängen ^{[ 5 ] .}

Die maximal unterstützte Eingangsauflösung beträgt 640×480 für NTSC oder 768×576 für PAL . Für Aufnahmen in diesen Auflösungen ist jedoch ein leistungsstarker Rechner erforderlich. Bei einem Indy mit beispielsweise einer langsameren R4600 -PC-CPU muss die Eingangsauflösung unter Umständen vor der Speicherung oder Verarbeitung reduziert werden. Die Vino-Hardware hingegen kann Videofelder mit minimalem CPU-Overhead direkt per DMA in den Framebuffer schreiben.

Die erste weit verbreitete kommerzielle Webcam, die Schwarzweiß- Webcam QuickCam , kam 1994 auf den Markt. Sie wurde vom US-amerikanischen Computerunternehmen Connectix entwickelt. Die QuickCam war ab August 1994 für den Apple Macintosh erhältlich und wurde über eine serielle Schnittstelle angeschlossen . Der Preis lag bei 100 US-Dollar. Jon Garber, der Entwickler des Geräts, wollte es ursprünglich „Mac-Kamera“ nennen, wurde aber von der Marketingabteilung von Connectix überstimmt. Im Oktober 1995 erschien eine Version mit PC-kompatibler Parallelschnittstelle und Software für Microsoft Windows. Die ursprüngliche QuickCam bot eine Auflösung von 320 × 240 Pixeln mit 16 Graustufen bei 60 Bildern pro Sekunde bzw. 256 Graustufen bei 15 Bildern pro Sekunde. ^{[ 6 ]} Diese Kameras wurden bei mehreren Delta-II-Starts mit verschiedenen Kommunikationsprotokollen wie CDMA, TDMA, GSM und HF getestet .

Videokonferenzen über Computer gab es bereits, und zu dieser Zeit wurden client- serverbasierte Videokonferenzsoftware wie CU-SeeMe immer beliebter.

Der erste weithin bekannte Laptop mit integrierter Webcam-Option, zu einem Preis ab 12.000 US-Dollar, war ein IBM RS/6000 860 Laptop ^{[ 7 ] [ 8 ]} und sein verwandtes ThinkPad 850 , ^{[ 9 ],} das 1996 auf den Markt kam.

Eine der bekanntesten Webcam-Seiten war JenniCam , gegründet 1996. Sie ermöglichte es Internetnutzern, das Leben der namensgebenden Person permanent zu beobachten, ähnlich wie die vier Jahre später gestartete Reality-TV-Serie „ Big Brother“ . ^{[ 10 ]} Andere Kameras sind an Brücken, öffentlichen Plätzen und anderen öffentlichen Orten angebracht und stellen ihre Aufnahmen gemäß dem ursprünglichen Konzept einer „Webcam“ auf einer öffentlichen Webseite zur Verfügung. Zudem wurden Aggregator-Websites entwickelt, die Tausende von Live-Videostreams oder aktuelle Standbilder anbieten und es Nutzern ermöglichen, Live-Videostreams anhand ihres Standorts oder anderer Kriterien zu finden.

Ende der 1990er-Jahre war Microsoft NetMeeting die einzige weit verbreitete Videokonferenzsoftware für PCs, die Webcams nutzte. ^{[ 11 ]} In den folgenden Jahren begannen Instant-Messaging- Clients, Webcam-Unterstützung hinzuzufügen: Yahoo Messenger führte diese Funktion mit Version 5.5 im Jahr 2002 ein und ermöglichte Videoanrufe mit 20 Bildern pro Sekunde über eine Webcam. ^{[ 12 ]} MSN Messenger erhielt diese Funktion mit Version 5.0 im Jahr 2003. ^{[ 13 ]}

Um die Jahrtausendwende begannen Computerhersteller, Webcams direkt in Laptop- und Desktop-Bildschirme einzubauen, wodurch die Notwendigkeit einer externen USB- oder FireWire- Kamera entfiel. Nach und nach wurden Webcams mehr für die Telekommunikation bzw. Videotelefonie zwischen zwei oder mehreren Personen genutzt , als um einer unbekannten Öffentlichkeit eine Ansicht einer Webseite zu präsentieren.

Für weniger als 100 US-Dollar war 2012 eine 3D- Webcam erhältlich, die Videos und Fotos in 3D- Anaglyphenbildern mit einer Auflösung von bis zu 1280 × 480 Pixeln erzeugte. Um den dreidimensionalen Effekt zu sehen, benötigten die Betrachter eine 3D-Brille. ^{[ 14 ]}

Mit dem Einzug von Homeoffice in den Mainstream galten die integrierten Kameras durchschnittlicher Laptops mitunter als unzureichend. Infolgedessen kam es während der COVID-19-Pandemie zu einem Mangel an externen Webcams im Einzelhandel. ^{[ 15 ]} Die meisten Laptops vor und während der Pandemie waren mit Kameras ausgestattet, die bestenfalls eine Aufnahmequalität von 720p boten, verglichen mit dem Industriestandard von 1080p oder 4K, der bei Smartphones und Fernsehern aus derselben Zeit üblich war. ^{[ 16 ]} Der Entwicklungsrückstand bei integrierten Webcams ist auf einen Konstruktionsfehler zurückzuführen: Laptops sind zu dünn, um die 7 mm dicken Kameramodule aufzunehmen, weshalb man auf ca. 2,5 mm zurückgreifen muss. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Zudem sind die Kamerakomponenten teurer, und die Nachfrage nach dieser Funktion war gering. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Smartphones wurden daher als Backup-Option oder Webcam-Ersatz genutzt, wobei Sets mit Beleuchtung und Stativen oder herunterladbare Apps erhältlich waren. ^{[ 21 ]}

Bildsensoren können CMOS- oder CCD- Sensoren sein , wobei CMOS-Sensoren bei günstigen Kameras dominieren. Allerdings sind CCD-Kameras im Niedrigpreissegment nicht unbedingt besser als CMOS-basierte Kameras. Die meisten Webcams für Endverbraucher liefern Videos in VGA - Auflösung mit 30 Bildern pro Sekunde. Viele neuere Geräte können Videos in Multi- Megapixel -Auflösung aufnehmen, und einige wenige erreichen hohe Bildraten, wie beispielsweise die PlayStation Eye , die Videos mit 320 × 240 Pixeln bei 120 Bildern pro Sekunde aufnimmt . ^{[ 22 ]} Die meisten Bildsensoren stammen von Omnivision oder Sony .

Da sich Webcams parallel zu Displaytechnologien, USB-Schnittstellengeschwindigkeiten und Breitband-Internetgeschwindigkeiten weiterentwickelten, stieg die Auflösung schrittweise von 320×240 auf 640×480 und einige bieten mittlerweile sogar 1280×720 (auch bekannt als 720p ) oder 1920×1080 (auch bekannt als 1080p ). ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} Trotz des niedrigen Preises ist die im Jahr 2019 angebotene Auflösung beeindruckend: Einsteiger-Webcams bieten 720p , Mittelklasse-Webcams 1080p und High-End-Webcams 4K-Auflösung mit 60 Bildern pro Sekunde.

Es sind verschiedene Objektive erhältlich. Am häufigsten findet man bei Webcams für Endverbraucher ein Kunststoffobjektiv , das sich manuell zum Fokussieren vor- und zurückschieben lässt. Auch Objektive mit fester Fokussierung , die keine Einstellmöglichkeit bieten, sind verfügbar. Da die Schärfentiefe eines Kamerasystems bei kleinen Bildformaten und Objektiven mit großer Blendenöffnung ( f-Zahl ) größer ist , weisen die in Webcams verwendeten Systeme eine ausreichend große Schärfentiefe auf, sodass die Verwendung eines Objektivs mit fester Fokussierung die Bildschärfe nicht wesentlich beeinträchtigt.

Die meisten Modelle verwenden einfache, fokusfreie Optiken (fester Fokus, werkseitig auf den üblichen Abstand zwischen Monitor und Benutzer eingestellt) oder einen manuellen Fokus.

Webcams bieten verschiedene Voreinstellungen und Sichtfelder . Für Homeoffice und Live-Streaming reicht oft ein horizontales Sichtfeld von unter 90° aus. Webcams mit bis zu 360° horizontalem Sichtfeld eignen sich für kleine bis mittelgroße Räume (manchmal sogar für große). Je nach Bedarf können handelsübliche Webcams den gesamten Raum oder nur die nähere Umgebung erfassen.

Da der Bayer-Filter proprietär ist, verfügt jede Webcam über eine integrierte Bildverarbeitung , die unabhängig von der Komprimierung erfolgt. Digitale Videostreams bestehen aus enormen Datenmengen, was sowohl die Übertragung (vom Bildsensor, wo die Daten kontinuierlich erzeugt werden) als auch die Speicherung erschwert. Die meisten, wenn nicht sogar alle günstigen Webcams sind mit einem integrierten ASIC zur Echtzeit - Videokomprimierung ausgestattet.

Die zugehörige Elektronik liest das Bild vom Sensor und überträgt es an den Host-Computer. Die meisten Webcams werden mit einem Controller geliefert, der das Videosignal über USB von Herstellern wie Sonix, Suyin, Ricoh , Realtek oder anderen verarbeitet. Typischerweise wird jedes Einzelbild unkomprimiert in RGB oder YUV oder komprimiert als JPEG übertragen . Einige Kameras, beispielsweise Handykameras , verwenden einen CMOS-Sensor mit integrierter Elektronik („on-die“). Das heißt, Sensor und Elektronik sind auf einem einzigen Siliziumchip verbaut , um Platz und Herstellungskosten zu sparen. Die meisten Webcams verfügen über eingebaute Mikrofone für komfortablere Videoanrufe und Videokonferenzen .

Typische Schnittstellen von als „Webcam“ vermarkteten Produkten sind USB , Ethernet und IEEE 802.11 (auch als IP-Kamera bezeichnet ). Weitere Schnittstellen wie z. B. Composite-Video , S-Video oder FireWire waren ebenfalls verfügbar. Die USB-Videogeräteklasse (UVC) ermöglicht die Verbindung von Webcams mit Computern ohne die Notwendigkeit proprietärer Gerätetreiber.

Für die Verarbeitung des UVC-Streams stehen verschiedene proprietäre sowie freie und Open-Source-Software zur Verfügung. Man kann beispielsweise Guvcview oder GStreamer und GStreamer-basierte Software verwenden. Alternativ lassen sich mehrere USB-Kameras an den Host-Computer anschließen, auf dem die Software installiert ist, und mehrere Streams gleichzeitig über (drahtloses) Ethernet übertragen, beispielsweise mit MotionEye. MotionEye kann entweder als MotionEyeOS auf einem Raspberry Pi oder später auch auf Raspbian installiert werden. MotionEye lässt sich auch unter Debian einrichten; Raspbian ist eine Debian-Variante. MotionEye V4.1.1 (August 2021) läuft ausschließlich unter Debian 10 Buster (oldstable) und Python 2.7. Neuere Versionen wie 3.x werden laut Ccrisan, Gründer und Autor von MotionEye, derzeit nicht unterstützt.

Für Video- und Fotoaufnahmen stehen verschiedene Software-Tools zur Verfügung, beispielsweise PicMaster und die Microsoft-Kamera-App (für Windows -Betriebssysteme), Photo Booth ( Mac ) oder Cheese (für Unix -Systeme). Eine ausführlichere Liste finden Sie im Vergleich von Webcam-Software .

Die häufigste Anwendung von Webcams ist die Einrichtung von Videoverbindungen , wodurch Computer als Videotelefone oder Videokonferenzsysteme fungieren können . Beispielsweise kann Apples iSight- Kamera , die in Apple-Laptops, iMacs und den meisten iPhones integriert ist , für Videochats mit dem Instant-Messaging-Programm „ Nachrichten “ genutzt werden . Weitere gängige Anwendungsbereiche sind Sicherheitsüberwachung, Computer Vision , Videoübertragung, die Aufnahme von Videos für soziale Medien und zunehmend auch virtueller Tourismus ^{[ 26 ]} sowie die Beobachtung von Wildtieren . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

Webcams lassen sich in Instant-Messaging- Dienste wie AOL Instant Messenger und VoIP- Dienste wie das inzwischen eingestellte Skype integrieren . So hat die Live-Videokommunikation über das Internet mittlerweile Millionen von PC- Nutzern weltweit erreicht. Die verbesserte Videoqualität hat dazu beigetragen, dass Webcams traditionelle Videokonferenzsysteme zunehmend verdrängen. Neue Funktionen wie automatische Lichtsteuerung, Echtzeit-Optimierungen (Retusche, Faltenglättung und vertikale Streckung), automatische Gesichtserkennung und Autofokus erleichtern die Bedienung und steigern die Popularität von Webcams zusätzlich.

Webcams fördern zudem die Arbeit im Homeoffice und ermöglichen es Menschen, von zu Hause aus über das Internet zu arbeiten. Diese Nutzung war während der COVID-19-Pandemie , als Präsenzarbeit im Büro nicht empfohlen wurde, für viele Unternehmen überlebenswichtig. Unternehmen, Schulen und Privatpersonen nutzten Videokonferenzen anstelle von Geschäftsreisen zu Besprechungen. Darüber hinaus hat sich die Anzahl der Videokonferenzkameras und -software aufgrund ihrer großen Beliebtheit seitdem vervielfacht.

Funktionen und Leistung von Webcams können je nach Programm , Betriebssystem und Prozessorleistung des Computers variieren . Die Videotelefonie-Funktion wurde zudem in mehrere gängige Instant-Messaging-Programme integriert .

Webcams ermöglichen kostengünstige Video-Chats und Webcasts in Echtzeit , sowohl im Amateur- als auch im Profibereich. Sie werden häufig beim Online-Dating und für Online-Dienstleistungen genutzt, die vorwiegend von Frauen im Rahmen von Camgirling angeboten werden . Die einfache Nutzung von Webcams über das Internet für Video-Chats hat jedoch auch Probleme verursacht. So wurde beispielsweise das Moderationssystem verschiedener Video-Chat-Websites wie Omegle als ineffektiv kritisiert, und sexuelle Inhalte sind weiterhin weit verbreitet. ^{[ 30 ]} In einem Fall aus dem Jahr 2013 führte die Übermittlung von Nacktfotos und -videos über Omegle von einem Teenager-Mädchen an einen Lehrer zu einer Anklage wegen Kinderpornografie . ^{[ 31 ]}

Die Beliebtheit von Webcams unter Jugendlichen mit Internetzugang hat Bedenken hinsichtlich deren Nutzung für Cybermobbing geweckt . ^{[ 32 ]} Webcam-Aufnahmen von Jugendlichen, darunter auch Minderjährigen, werden häufig in beliebten Webforen und Imageboards wie 4chan veröffentlicht . ^{[ 33 ] [ 34 ]}

Webcams können als Überwachungskameras eingesetzt werden . Es gibt Software, mit der an PCs angeschlossene Kameras Bewegungen und Geräusche erkennen und diese aufzeichnen können. Die Aufnahmen lassen sich anschließend auf dem Computer speichern, per E-Mail versenden oder ins Internet hochladen. In einem vielbeachteten Fall ^{[ 35 ]} wurden während des Diebstahls Bilder des Computers per E-Mail verschickt, sodass der Besitzer der Polizei auch nach dem Diebstahl noch ein klares Bild des Gesichts des Einbrechers zeigen konnte.

Im Dezember 2011 kündigte Russland die Installation von 290.000 Webcams in 90.000 Wahllokalen zur Überwachung der russischen Präsidentschaftswahlen 2012 an . ^{[ 36 ]} Webcams können auch an Orten wie Kindertagesstätten, Büros, Geschäften und privaten Bereichen installiert werden, um die Sicherheit und das allgemeine Geschehen zu überwachen.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, bei sehr schwachem Licht zu fotografieren, sind einige Webcam-Modelle bei Astronomen und Astrofotografen zur Himmelsbeobachtung sehr beliebt. Meist handelt es sich dabei um Kameras mit manuellem Fokus und einem älteren CCD-Sensor anstelle des vergleichsweise neueren CMOS-Sensors. Die Objektive werden entfernt, und die Kameras werden dann an Teleskope angeschlossen, um Bilder, Videos, Fotos oder beides aufzunehmen. Bei neueren Verfahren werden Videos von sehr lichtschwachen Objekten für einige Sekunden aufgenommen, und anschließend werden alle Einzelbilder des Videos zu einem Standbild mit ausreichendem Kontrast zusammengefügt. ^{[ 37 ]}

Die CCD-Empfindlichkeit einer Webcam ist linear proportional zum einfallenden Licht. ^{[ 38 ]} Daher eignen sich Webcams nach Entfernen der Linse zur Aufzeichnung von Laserstrahlprofilen. Die Auflösung eines Laserstrahlprofilers hängt von der Pixelgröße ab. Kommerzielle Webcams sind üblicherweise für die Aufnahme von Farbbildern ausgelegt. Die Größe eines Farbpixels ist modellabhängig und liegt üblicherweise zwischen 5 und 10 μm. Ein Farbpixel besteht jedoch aus vier Schwarz-Weiß-Pixeln, die jeweils mit einem Farbfilter ausgestattet sind (siehe Bayer-Filter ). Obwohl diese Farbfilter im sichtbaren Bereich gut funktionieren, können sie im nahen Infrarotbereich recht transparent sein. Durch Umschalten der Webcam in den Bayer-Modus ist es möglich, auf die Informationen der einzelnen Pixel zuzugreifen und eine Auflösung unter 3 μm zu erreichen. ^{[ 39 ]}

Viele Nutzer wünschen sich nicht die kontinuierliche Überwachung, für die Webcams ursprünglich gedacht waren, sondern bevorzugen Privatsphäre. ^{[ 40 ]} Diese Privatsphäre geht verloren, wenn Schadsoftware es Angreifern ermöglicht , die Webcam ohne Wissen des Nutzers zu aktivieren und so Live-Video und -Audio zu empfangen. ^{[ 41 ]} Dies ist insbesondere bei vielen Laptops problematisch, da sich die Kameras in der Regel nicht physisch deaktivieren lassen, wenn sie von einem Trojaner oder ähnlicher Spyware infiziert wurden .

Kameras wie Apples ältere externe iSight- Kameras verfügen über Objektivabdeckungen, um dies zu verhindern. Einige Webcams besitzen fest eingebaute LED- Anzeigen, die aufleuchten, sobald die Kamera aktiv ist, manchmal nur im Videomodus. ^{[ 42 ]} Abhängig von der Schaltungskonstruktion einer Webcam ist es jedoch möglich, dass Schadsoftware die Anzeige umgeht und die Kamera unbemerkt aktiviert, wie Forscher 2013 im Fall der integrierten Kamera eines MacBooks demonstrierten. ^{[ 42 ]}

Verschiedene Firmen bieten verschiebbare Objektivabdeckungen und Aufkleber an, mit denen Nutzer Computer oder Smartphones nachrüsten können, um den Zugriff auf das Kameraobjektiv bei Bedarf zu verdecken. ^{[ 42 ]} Eine dieser Firmen gab an, zwischen 2013 und 2016 mehr als 250.000 solcher Artikel verkauft zu haben. ^{[ 42 ]} Jedes undurchsichtige Material eignet sich jedoch genauso gut. ^{[ 42 ]}

Der Versuch, sich unbefugt Zugang zur Webcam einer Person zu verschaffen und diese zu aktivieren, wird als „Camfecting“ bezeichnet , ein Kofferwort aus „Cam“ und „Infecting“ (Infektion) . Mit der ferngesteuerten Webcam lässt sich alles im Sichtfeld der Webcam beobachten. Camfecting wird meist durch die Infektion des Computers des Opfers mit einem Computervirus durchgeführt .

• Action-Kamera
• Kamerahandy
• IP-Kamera
• Liste der Marken für Video-Telekommunikationsdienste und -produkte
• Wildkamera

• Mühlbach, Lothar; Böcker, A.; Prussog, A. (Juni 1995). „Telepräsenz in der Videokommunikation: Eine Studie zu Stereoskopie und individuellem Blickkontakt“. Human Factors . 37 (2): 290–305 . doi : 10.1518/001872095779064582 . ISSN  0018-7208 . PMID  7642183. S2CID  31369406. Gale-Dokumentnummer: GALE|A18253819.Zugriff am 23. Dezember 2011 über General Science eCollection (Abonnement erforderlich).

• Medien zum Thema Webcams auf Wikimedia Commons