3.1) LA SEÑAL DE VÍDEO EN BLANCO Y NEGRO.-

  La señal de vídeo en Blanco y Negro es una representación de la escala de brillo (luminancia) de la escena comprendiendo sombras que se corresponderán con la tensión más baja de la señal (0’3 voltios), los tonos medios y las altas luces que se sitúan en 0’7 voltios. Por debajo del nivel de negros (sombras) de la escena se sitúan los impulsos de sincronismo y de borrado horizontal y vertical, a fin de que no interfieran con la parte visible de la señal (la información visual).

3.2) SEÑAL DE TV EN COLOR.-

Para comprender la señal de televisión en color, es necesario repasar primero la definición de las tres carácterísticas del color:

Tono o matiz:

sensación predominante del concepto color. Es el color en sí, rojo, azul, amarillo, etc...

Saturación o pureza:

es la variación entre el color fuerte de una longitud de onda determinada y una condición neutra o acromática. Es en otras palabras hasta donde se ha diluído un color respecto de su longitud de onda original. Por ejemplo, el rojo es saturado y el rosa es una dilución (desaturación) del rojo.

Luminosidad:

brillo aparente de un color.

 El sistema de TV en color nacíó con la condición predeterminada de ser compatible con la TV en Blanco y Negro que ya existía. Esta condición supone respetar la señal de luminancia o señal Y (de diferencia de brillo entre los puntos de una escena)
y superponer a ella la señal de color. La señal Y se obtiene a partir de una mezcla aditiva de los colores primarios (rojo, verde y azul) en unas proporciones que siguen la 1ª Ley de Grassmann según la cual, 1 lumen de blanco se puede obtener mezclando 0’30 lúMenes de rojo, 0’59 lúMenes de verde y 0’11 lúMenes de azul:

Y = 0’30 R + 0’59 G + 0’11
Esta señal de luminancia transmite la información de luminosidad. Para completar la información de color, serán necesarias otras dos señales más que transmitan las carácterísticas de tono y saturación. Estas señales se han elegido en forma de diferencia de componentes:

R-Y = Rojo – Luminancia

B-Y = Azul – Luminancia

La señal correspondiente al verde va implícita en la señal Y al sustraerse la luminancia del rojo y del azul.

A estas señales de diferencia de color se les añade además una señal de sincronismo denominada BURST o Salva de Color cuya misión es:

- Sincronizar el oscilador del receptor de TV que generará una frecuencia idéntica de 4’43 MHz a partir de la salva de color que le llegue y así demodular la señal de color.

- Advertir al receptor de TV de que la información de la siguiente línea contiene color.

 Así pues la señal completa de TV en color estará compuesta por: información de brillo (luminancia), información de color (crominancia), impulsos de sincronismo horizontales y verticales y borrado.

3.3) COMPONENTES DE UNA LÍNEA DE LA SEÑAL DE VÍDEO.-

Cada línea de la señal de vídeo está compuesta por una serie de elementos como son: señal de vídeo propiamente dicha, impulsos de sincronismo horizontal, pórtico anterior, pórtico posterior, Burst o salva de color, impulso de sincronismo vertical, borrado horizontal y borrado vertical. Veamos uno por uno.

A) Señal de vídeo:

constituye la parte activa de la línea, es decir la información visible al ojo humano. Tiene una duración de 52 microsegundos (μs) y su amplitud varía entre 0’3  y 0’7 voltios. Consta de la luminancia y la crominancia superpuesta a ésta. En el sistema PAL de televisión solo 575 de las 625 líneas llevan información visible. El resto se destinan a sincronismos, señales test (VITS) y teletexto.

B) Impulso de Sincronismo Horizontal (ISH):

tiene una duración de 4’7 μs (pudiendo oscilar ± 0’2 μs) y una amplitud de 0’3 voltios. Están situados dentro del período de Borrado Horizontal. Es quizás el impulso más importante puesto que da la referencia del comienzo de cada línea. El flanco de subida de este impulso es lo que nos sirve para sincronizar la señal con respecto a una referencia. Va de 0 a 0’3 voltios.

C) Borrado Horizontal:

es el tiempo durante el cual el haz explorador del cañón de electrones del tubo de imagen retrocede desde el final de una línea al comienzo de la siguiente. Dura 12 μs (± 0’3 μs) y se encuentra en el nivel de negros, ya que al ser retrasado el haz no interesa que éste sea visible porque degradaría la imagen. Dentro del período de Borrado Horizontal se integran los pórticos anterior y posterior, el Burst y el ISH.

D) Pórtico Anterior:

se denomina así a una período de tiempo, normalmente a nivel de negros que está situado antes del ISH y también dentro del Borrado Horizontal. Tiene una duración de 1’5 μs (± 0’3 μs) y su función consiste en dar tiempo a que el haz electrónico baje hasta el nivel de supresión de señal visible en el tiempo que tenga que durar esta bajada. Por ejemplo, una línea puede terminar en el nivel de blancos. El haz tiene que bajar hasta el nivel de supresión para comenzar el ISH, pero esta bajada no es instantánea y lleva un tiempo. Dicho tiempo es el Pórtico Anterior.

E) Pórtico Posterior:

al igual que antes del ISH tenemos el Pórtico Anterior, después del impulso tenemos el Pórtico Posterior. Su duración es de 5’8 μs (± 0’2 μs). Su función es la misma que la del Pórtico Anterior, es decir, dar tiempo al haz para que suba desde el nivel de negros hasta el nivel de inicio de la siguiente línea, pero dura más porque sobre él se sitúa el Burst.

F) Burst o Salva de Color:

se trata de 10 ciclos (± 1) de la subportadora de color de 4’43 MHz. Dura 2’25 μs (± 0’23 μs) y una amplitud de pico de 0’3 voltios centrados sobre el nivel de supresión. La misión del Burst es preparar los circuitos del televisor para que estos regeneren la subportadora de color (la señal de crominancia) con la fase adecuada cada vez. El Burst es eliminado durante nueve líneas en cada campo, es decir, durante el período de Borrado Vertical ya que aquí no es necesario. La relación entre la amplitud de la señal de crominancia y la del Burst debe ser de ± 11 %. Una relación superior saturaría y una inferior lo eliminaría.

G) Impulso de Sincronismo Vertical (ISV):

dura 160 μs e indica el comienzo de cada campo de imagen; están incluidos dentro del período de Borrado Vertical y están formados por una serie de trenes de impulsos como siguen:

- Un tren de impulsos preigualadores.

- Un tren de impulsos de vertical.

- Un tren de impulsos postigualadores.
Cada uno de estos trenes de impulsos ocupan 2’5 líneas, un total de 7’5 líneas por cada campo de imagen.

H) Borrado Vertical:

es el período de tiempo durante el cual el haz de electrones pasa de la última línea de un campo a la primera línea del siguiente. Son en total 25 líneas por campo y 50 por cuadro. Durante este tiempo la subida vertical del haz de electrones no debe verse por lo que el Borrado Vertical se sitúa en el nivel de supresión de señal visible.

 El Borrado Vertical agrupa a los Impulsos de Sincronismo Vertical, las señales de test VITS y al Teletexto.

3.4) TIPOS DE SEÑALES DE VÍDEO.-

Existen varios tipos de señal de vídeo que se utilizan según la aplicación y el recorrido que dicha señal ha de hacer a lo largo del sistema de televisión.

A) Señal RGB:

es la señal pura que entregan los captadores de imagen de la cámara y la que contiene la información más fiel de la escena original. Se utiliza en ciertas fases de la producción –por ejemplo para inserción de fondos mediante llave de color-, pero no es el método convencional de grabar y transmitir la señal de vídeo debido a la necesidad de que la señal sea compatible con televisores de Blanco y Negro y a las restricciones del ancho de banda del canal de transmisión que obligan a limitar la cantidad de información transmitida. Con la llegada de la televisión digital el ancho de banda ya no es un problema y es de esperar que en un futuro próximo se pueda emplear la señal RGB codificada digitalmente para ser transmitida consiguiendo una recepción de imágenes de mucha más calidad.

B) Señal por componentes:

es el resultado de la conversión de las señales RGB mediante coeficientes de ponderación y es la que se ha venido utilizando a nivel profesional hasta la llegada de la televisión digital. Se trata de la señal con la componente de Luminancia (Y) y las dos componentes de color R-Y, B-Y ya vista anteriormente.

C) Señal de vídeo compuesto:

las dos señales separadas de Luminancia (Y) y Crominancia (C) se convierten en una sola. Es la más utilizada por casi todos los equipos analógicos no profesionales, por los monitores y en la transmisión y recepción de TV. Al tener ya toda la información reunida y poderse tratar a la vez, es la que resulta más fácil de manipular y los circuitos que se emplean son más baratos y menos complicados. La señal C se suma y superpone a la de Y.

D) Señal digital:

la señal analógica es convertida a digital por medio de 8 bits -256 combinaciones de códigos binarios de unos y ceros; resultado del número de dígitos elevado al número de bits: 2⁸ = 256 combinaciones de 8 bits-. Se trabaja a partir de las señal por componentes. El formato de señal digital es el establecido en la recomendación ITU 601 del CCIR y conocida como 4:2:2.
Esta denominación tiene que ver con las frecuencias de muestreo de las componentes Y, R-Y, B-Y y significa que si la luminancia se muestrea a 13’5 MHz, cada una de las componentes de color se muestrean a la mitad de esta frecuencia, 6’75 MHz.

3.5) SEÑAL DE BARRAS DE COLOR.-

 La señal de barras de color es la señal de pruebas más empleada en todos los sistemas de TV en color. Se usa como señal test para comprobar que los canales de transmisión cumplen las normas de calidad, que una cinta está correctamente grabadao que determinado equipo entrega una señal correcta. Tanto es así que todas las cámaras de televisión tienen su propio generador de barras para ser ajustadas.

 Hay varios tipos de barras de color homologados por las organizaciones de TV.

La señal de barras está formada por seis franjas verticales con los colores primarios y sus complementarios situadas por orden de luminancia. En la parte izquierda se encuentra la barra blanca y en la derecha la negra. Para identificar cualquier carta de barras de color se ha establecido un código identificativo de cuatro valores numéricos que, leídos de izquierda a derecha, indican lo siguiente:

A) La primera cifra representa la amplitud de la barra blanca. Generalmente está al 100 %

B) La segunda cifra muestra la amplitud de la barra negra. Normalmente al 0 %

C) La tercera cifra indica la amplitud de las barras de color

D) La cuarta cifra indica el blanco de fondo que tienen las barras de color. Si la cifra es 0, significa que la saturación del color de las barras está al 100 %.

 Las señales de barras más usadas son:

- Barras de color al 100 %: 100 / 0 / 100 / 0.

- Barras de color al 95 %: 100 / 0 / 95 / 0.

- Barras de color al 75 %: 100 / 0 / 75 / 0.

 En la práctica, la más usada es la señal de barras al 75 % recomendada por la Uníón Europea de Radiodifusión (UER) porque con estas barras la señal de vídeo se mantiene dentro del valor normalizado de amplitud de 1 voltio.

4) LA CÁMARA DE VÍDEO Y TELEVISIÓN.-  4.0) FORMATOS

A.-FORMATOS ANALÓGICOS PROFESIONALES

-

a.1.- Formato Cuádruplex: Durante un gran periodo de tiempo (1958-1978) fue el único formato profesional que reunía carácterísticas de calidad “broadcast”. Su nombre se debe a la utilización de cuatro cabezas de video. Hoy está en desuso.

a.2.- Formato segmentado “B”: Se diseñado por la empresa Bosch en 1977 para sustituir al cuádruplex. Emplea dos cabezas de video y el ancho de la cinta es de 1 pulgada (2’5 cms.).

a.3.- Formato “C”: Se trata de un formato no segmentado diseñado por Sony y Ampex para competir con el formato “B”. Utiliza una sola cabeza de video con lo que se eliminan problemas de desajuste entre cabezas. La cinta también es de 1 pulgada.

a.4.- Formato U-matic: Actualmente en desuso, fue desarrollado por SONY en 1972 y creado especialmente para trabajos ENG (sería sustituido más tarde por el formato Betacam). En este formato existían tres categorías: U-matic HB/SP (alta banda), U-matic HB y U-matic LB (baja banda). El único que podía considerarse profesional era el HB/SP debido a su mayor ancho de banda. El HB/SP y el HB eran compatibles entre sí, pero el LB no lo era con ninguno de los dos, quedando su uso restringido a trabajos semiprofesionales.

a.5.- Formato Betacam: Diseñado por SONY, aparece en 1982 como sustituto del U-matic para usos de ENG. Coincide además con la introducción de los primeros camascopios que combinaban en un solo cuerpo cámara y magnetoscopio; hasta ese momento, los dos se empleaban como unidades separadas, conectadas por un cable.

La robustez y reducido peso del nuevo formato condujo a que se acabara usando en casi todo tipo de producciones de TV más allá del uso para el que inicialmente se había pensado.

● El proceso CTDM.- El Betacam graba en una misma pista la señal C formada por R-Y y B-Y. Para ello utiliza el proceso de grabación denominado CTDM (Compressed Time División Multiplex), señal de crominancia comprimida y multiplexada en el tiempo. Mediante este proceso la señal de color R-Y de una línea de TV se comprime quedando reducida a la mitad de su duración (de 64 microsegundos a 32). A su vez la señal B-Y de esa misma línea es sometida al mismo proceso. Posteriormente estas dos señales comprimidas se suman en tiempo, con lo cual se obtiene que en la duración de una línea de TV están presentes las dos. Durante la primera mitad corresponderá a la información de R-Y, y durante la segunda a B-Y. Con esa misma secuencia queda grabada en cinta la señal después de ser modulada en FM como la luminancia. En la reproducción se hace el proceso inverso (descompresión) para llevar a cada señal al tiempo normal de 64 microsegundos de cada línea.

 En 1987 aparece una versión mejorada: el Betacam SP compatible con el anterior pero con mejoras en la mayor respuesta a la señal de luminancia (hasta 5 MHz) y la inclusión de cuatro canales de audio. Todavía es muy usado hoy en día. Sus principales carácterísticas son:
 - Grabación de señal por componentes

 - Emplea cintas de partículas de metal de ½ pulgada (1’25 cms.).

- Dos pares de cabezas de video adyacentes: de cada par una graba en una pista la señal Y y la otra en otra pista la señal C mediante el proceso CTDM.

 - El ángulo de las pistas es de 4’68º con una velocidad de cabezas de 25 RPS (revoluciones/segundo).

 - La velocidad de cinta es de 10’151 cms/seg.

- Cuatro pistas de audio: dos longitudinales y dos transversales de audio en FM estéreo que se graban junto con la señal C pero que no pueden ser editadas con independencia de las imágenes.

 - Una pista de control.

 - Una pista de código de tiempos.

 El proceso CTDM permite comprobar durante la reproducción que la señal de color se ha grabado correctamente. Al apretar el botón CTDM en una cámara Betacam, aparecerá en el visor una imagen doble (R-Y a la izquierda y B-Y a la derecha) en blanco y negro. Las dos imágenes diferirán ligeramente dependiendo del contenido de color de la escena.

  Actualmente el Betacam SP ha sido reemplazado por formatos digitales.

 a.6.- Formato M: Desarrollado por Matsuchita (Panasonic) como competencia directa al Betacam de SONY a partir de 1979, saliendo al mercado en 1982. En Europa no tuvo tanta implantación como en EE.UU. Posteriormente se introducen una serie de mejoras similares a las del Betacam SP y en 1986 aparece el formato MII. Sin embargo este nuevo formato no era compatible con el M anterior lo que perjudicó su comercialización frente al Betacam SP.

B.-  FORMATOS DIGITALES PROFESIONALES.-

 b.1.- Formato D1: Desarrollado por SONY. Es un sistema de grabación digital en componentes.
La señal de video es digitalizada y procesada antes de ser grabada en la cinta.

 b.2.- Formato D2: Desarrollado por AMPEX, a diferencia del D1, es un sistema de grabación de video compuesto que emplea grabación de Alta Densidad que llega hasta 154 Mb/seg

b.3.- Formato D3: Es la versión para camascopios del D2. Acepta señal de video compuesto que posteriormente es digitalizada. Las diferencias con el D2 están fundamentalmente en la detección y corrección de errores.

 b.4.- Formato D5: Realiza grabación digital en componentes igual que el D1, pero con 10 bits de cuantificación en lugar de los 8 del D1.

 b.5.- Betacam Digital: Formato desarrollado por SONY que realiza grabación de video digital en componentes. Actualmente es el más empleado en producciones de video de alto nivel en definición Standard. Sus carácterísticas son:

 - Usa cintas de ½ pulgada de partículas de metal (igual que el Betacam SP, pero mejorada).

  - Ángulo de pistas de 4’63º.

 - Velocidad de cinta es de 9’67 cms/seg. Con una rotación a 75 RPS.

 - Tiene 18 cabezas: 4 para grabación, 4 para reproducción, 2 de borrado, 4 cabezas confidentes y 4 de reproducción de señal analógica (estas últimas solo en la versión compatible con el Betacam SP).

  - Los casetes tienen una duración máxima de 124 minutos.

 Cada seis pistas de video forman un campo de imagen. En cada pista se graban cuatro sectores de audio digital ubicados en el centro de la cinta y la información de cada sector está duplicada.

 La relación de frecuencias de muestreo es 4:2:2 con una cuantificación de 10 bits por muestra. Su compresión es 2:1 y la proporción de datos de video (ratio) es de 85 Mbps.

El audio se muestrea a 48 KHz y una cuantificación de 20 bits por muestra. Entre la información correspondiente a los 4 sectores de audio se graban dos frecuencias piloto de 400 KHz y 4 MHz que sirven para el ajuste automático de tracking en reproducción y edición.

 El Betacam Digital puede grabar en formato de TV 4:3 (720 muestras para la luminancia y 360 muestras para la crominancia por línea de TV) y en 16:9 (960 muestras para luminancia y 480 para crominancia por línea de TV).

 Es un formato destinado sobre todo a producciones de ficción (dramáticos, series, etc...) y documentales.

b.6.- Betacam SX: También de SONY, se desarrolló como formato de transición de analógico a digital fundamentalmente para informativos y trabajos ENG. Graba señal de video en componentes digitalizada y es compatible con el Betacam SP –no solo lo reproduce, sino que puede usar el mismo tipo de cinta-.

Los magnetoscopios SX disponen de dos discos duros internos que permiten un tiempo de grabación de 90 minutos que puede aumentarse a 6’4 horas con un disco duro externo. Fueron, pues, los primeros grabadores híbridos disponibles en el mercado al combinar dentro del mismo equipo la grabación digital en cinta y en disco.

Sus principales carácterísticas son:

- Cintas de partículas de metal ultrafinas de ½ pulgada (o las de Betacam SP).

- Ángulo de pistas de 4’62º.

- Velocidad de cinta de 5’95 cms/seg.

- Tiene 11 cabezas distribuidas como sigue: 2 de grabación, 4 de reproducción, 1 de borrado y 4 de reproducción analógica.

- Duración máxima de cinta de 180 minutos.

- La señal de video es digitalizada en 4:2:2 con 8 bits por muestra y un ratio de 18 Mbps. La compresión es de 10:1.

- Los cuatro canales de audio son digitalizados sin compresión con un muestreo de 48 KHz y 16 bits por muestra.

- Graba y reproduce señal de TV de 16:9.

- El volcado de cinta a disco duro puede efectuarse en tiempo real o a cuatro veces la velocidad de reproducción (x4).

b.7.- Formato Digital-S (D9): Desarrollado por JVC, el formato Digital-S fue introducido como un formato de transición de analógico a digital que fuese retrocompatible con el sistema S-VHS, con el que comparte el mismo tamaño de cinta. Es un formato de grabación por componentes 4:2:2 con un ratio de datos de video de 50 Mbps con una compresión 3’3:1.

C.  FORMATOS DIGITALES NO BROADCAST.-

 c.1.- DVCPRO: Formato desarrollado por PANASONIC como una mejora para uso industrial y profesional del formato de consumo DV.

 El DVCPRO está destinado a usos ENG para los que la calidad de imagen no es tan importante como la portabilidad y reducción de peso. Existen dos versiones del mismo formato: el DVCPRO 25 con 25 Mbps de flujo de datos, muestreo 4:1:1 y una compresión de 5:1, y el superior de calidad broadcast DVCPRO 50 con 50 Mbps, muestreo 4:2:2 y compresión 3’3:1, es decir, comparable al Digital-S. Entre sus principales carácterísticas cabe citar:

- Cinta de ¼ de pulgada de partículas de metal.

 - Velocidad de cinta de 3’38 cms/seg (6’76 cms/seg para el DVCPRO 50) con una rotación de 150 RPS y baja tensión de cinta, con lo que se reduce la fricción entre cinta, tambor y cabezas.

 - Dos pistas de audio digital.

- Una pista CUE de audio analógico.

 Al igual que el Digital-S, emplea 12 pistas para cada cuadro de imagen.

  La duración máxima de cinta es de 66 minutos para el DVCPRO 25 y de 123 para el 50.

c.2.- DVCAM: Es el formato competidor del DVCPRO 25 desarrollado por SONY. Las carácterísticas básicas de ambos sistemas son las mismas. La diferencias están en que el DVCAM tiene cuatro canales de audio digital y en la duración de las cintas: 40 minutos para el casete pequeño y 184 minutos para el normal. Por otro lado el formato DVCAM ofrece el sistema CLIP-LINK que memoriza en la cinta puntos de entrada y salida de las tomas que el operador considere buenas durante la grabación. Además se registra un fotograma de cada punto de entrada de modo que antes de la edición ya se tiene un índice organizado de las tomas válidas. Esto agiliza considerablemente el proceso de edición, ya que esta información se transfiere del magnetoscopio directamente al sistema de edición.

El DVCPRO y el DVCAM son por lo demás perfectamente comparables en cuanto a calidad de imagen.

D.- SISTEMAS DE GRABACIÓN EN DISCO.-

El actual formato que entrará en vigor en breve y se populizará es la grabación directa en disco. Hasta ahora el formato en disco que se ha tenido aplicaciones profesionales es el sistema FIELDPAK. Se trata de un disco que puede ser reusado miles de veces y que se extrae de la cámara, pudiéndose conectar mediante un adaptador a un sistema de edición no lineal. La unidad grabadora de disco tiene dos configuraciones:

 - Como un añadido a una cámara de estudio Ikegami especialmente diseñada para grabar en disco.

- Como un equipo integrado de camascopio.

La grabación en disco permite las siguientes ventajas en cámara:

● Retroloop: permite grabar imágenes en sinfín (loop) de entre 15 y 60 segundos de duración de cada toma para elaborar un índice de imágenes.

● Grabación inteligente: permite grabar inmediatamente aunque se estén revisando o reproduciendo imágenes en la cámara, sin que lo haga sobre el material ya grabado.

● Grabación por lapso de tiempo: grabación intermitente a intervalos programados de tiempo y por el tiempo que se desee cada intervalo.

● Sincronización de audio: se puede grabar audio mientras se reproducen imágenes.

● Acceso directo a cualquier punto de la grabación con solo introducir el código de tiempo correspondiente.

● Borrado de únicamente las imágenes no válidas sin afectar al resto.

En la actualidad los únicos límites a los sistemas de disco son:

- La robustez necesaria para el trabajo fuera del estudio.

- Los costes económicos.

- La capacidad de almacenamiento de imágenes en sistemas portátiles (en estudio se puede grabar directamente con cámaras conectadas a disco duro).

 Es de esperar que estas dificultades se superen en los próximos años.

4.1) TIPOS Y APLICACIONES.-

Las cámaras de vídeo, con independencia del formato, pueden clasificarse en tres grandes categorías cada una con unas aplicaciones concretas:

A) Cámaras de estudio:

se emplean en los estudios de TV y en las retransmisiones de grandes acontecimientos. Tienen un cuerpo más grande y mayor tamaño de CCD’s, lo que les proporciona más resolución y se suelen usar en conjunción con objetivos pesados de gran rango focal (hasta 800 mm). Están conectadas mediante mangueras multipin a una unidad de control de cámaras (CCU) desde la que se controlan todos los parámetros de la cámara excepto el zoom y el enfoque, que son gobernados por el operador de cámara desde mandos remotos en las asas de un pedestal o un trípode. Ésta unidad a su vez está conectada al correspondiente magnetoscopio para grabar la señal.

B) Cámaras ENG (Electronic News Gathering):

también llamadas CAMASCOPIOS, son más ligeras que las de studio y llevan acoplado el magnetoscopio. Su principal carácterística es la robustez y portabilidad a cambio de una menor resolución (CCD’s más pequeños). En lugar de un pequeño monitor como las de estudio, están provistas de un ocular por el que se guía el operador. Se alimentan mediante baterías y su diseño permite al operador un rápido acceso a los principales controles. Sus objetivos son de menor rango focal que las de estudio. Se emplean fundamentalmente para noticias y reportajes.

C) Cámaras EFP (Electronic Field Production):

son un híbrido entre las cámaras de estudio y las ENG. Se trata de cámaras con prestaciones de estudio pero con un cuerpo más reducido y ligero de manera que puedan utilizarse en unidades móviles pequeñas o en estudios reducidos. Pueden incorporar tanto monitores pequeños como visores de ocular y se pueden usar indistintamente como las de estudio, con mando de foco y zoom remotos y conectadas a CCU, o como una cámara ENG llevada al hombro, montada en soportes tipo Steadicam o cabezas calientes. En definitiva se trata de cámaras que pueden ser controladas remotamente como las de estudio pero con la movilidad y peso de las de tipo ENG.

4.2) ELEMENTOS Y CIRCUITOS  DE UNA CÁMARA DE VÍDEO.-

 Las cámaras profesionales de vídeo y TV pueden ser más o menos sofisticadas, pero todas tienen una serie de componentes comunes que son los siguientes:

A) Sistema óptico:

es el objetivo de la cámara que es intercambiable. Las cámaras de vídeo suelen tener objetivos zoom de distinto rango focal, aunque para las más modernas cámaras de Alta Definición existen, siguiendo el ejemplo del cine, ópticas fijas de distintas focales.

B) Bloque dicroico:

la luz reflejada por la escena que atraviesa el objetivo encuentra a continuación un prisma de cristal cuya función es separar la luz blanca en sus tres componentes de rojo, verde y azul y enviarla a cada uno de los tres sensores de imagen CCD.

C) Sensores CCD:

antiguamente las cámaras de vídeo estaban equipadas con tubos de imagen (cañones electrónicos similares a los de un televisor), uno para cada componente de color, que convertían la luz que recibían del bloque dicroico en señal eléctrica proporcional al brillo. Los tubos eran muy delicados y desajustaban con frecuencia necesitando de una serie de ajustes para su puesta a punto. Las cámaras resultaban además más pesadas. A mediados de los años 80, los tubos empiezan a ser sustituidos por dispositivos CCD (Dispositivos de Carga Acoplada). Se tratra de unos chips que cumplen la misma función que los tubos pero con una serie de ventajas:

- Consumen menos energía.

- No necesitan ajustes.

- Mayor sensibilidad a la luz.

- Mayor resistencia y durabilidad.

- Tamaño pequeño que hace que el peso de las cámaras se reduzca drásticamente.

 Los CCDs son la parte más esencial de la cámara ya que de ellos depende en buena medida la resolución de la imagen y la sensibilidad a la luz de la cámara. Los veremos con detalle más adelante.

D) Preamplificador de cámara y amplificador de proceso:

su función es amplificar el nivel de señal eléctrica que entregan los CCDs puesto que éste es demasiado bajo. Se sitúan lo más cerca posible de los CCDs para evitar pérdidas por cargas parásitas en los cables. Es el elemento que define la relación señal-ruido de una cámara.

 Posteriormente, la señal se amplifica aún más en el denominado Amplificador de Proceso de cara a que pueda ser transmitida y/o manipulada. Se encarga además de hacer las pertinentes correcciones de Gamma.

E) Circuito supresor de impulsos espúreos:

junto a las señales de vídeo, los amplificadores de cámara captan impulsos eléctricos indeseables durante el periodo de borrado que pueden alterar el balance de color. Este circuito añade un impulso durante el periodo de borrado ajustado de tal forma que cancele el impulso perturbador.

F) Circuito de sombreados (Shadings):

los errores de sombras en las imágenes de una cámara de vídeo son producidos principalmente por defectos en el sistema óptico, bloque dicroico y también en los captadores de imagen (CCDs o tubos). Para corregir estos errores, la cámara está provista de un circuito que genera unas señales de “dientes de sierra” que los elimina.

G) Control de ganancias:

sirven para variar la amplitud de las señales hasta los valores deseados. Pueden incrementar el nivel de la señal si éste es muy bajo porque hay poca luz. Ajustan la temperatura de color y sirven también para ecualizar varias cámaras. Hay dos tipos de control de ganancia:

- Uno individual para cada canal de color rojo, verde y azul.

- Uno general denominado Máster Gain.

H) Matriz lineal:

el circuito de matriz acopla en cruce las señales de rojo, verde y azul antes de su corrección de gamma. Su función aproximar la colorimetría de la cámara a la curva teórica ideal de color; se mejora así la reproducción subjetiva de los colores.

I) Circuito corrector de codo y pendiente (Recortador de Blanco o Knee):

la función de este circuito es evitar que las partes de la señal correspondientes a las altas luces no saturen la señal. Comprime los blancos más luminosos para que puedan encajar en los niveles de amplitud tolerables para la señal de vídeo.

J) Circuito corrector de contorno:

en las transiciones bruscas de brillo (de blanco a negro por ejemplo) en la imagen, se puede producir un error en forma de zona gris cuya repercusión en la imagen es un ligero desenfoque o pérdida de definición en las zonas de transición. Esto puede deberse a aberraciones en el sistema óptico o a la poca respuesta que las señales de rojo y azul tienen a las altas frecuencias. Para corregir este defecto el circuito corrector de contorno introduce unas señales a partir de la señal de verde se suman a los tres canales consiguiéndose así un realce de los contornos en dichos canales.

K) Procesador digital de la señal:

en las cámaras digitales, la señal es procesada para su conversión de analógica a digital. Todos los circuitos de matriz, gamma y Knee están integrados en este procesador, lo que facilita su manipulación a través de menús de cámara.

L) Codificador PAL:

es el circuito que convierte las tres señales de rojo, verde y azul en la señal por componentes R-Y, B-Y e Y y, posteriormente, modula las componentes de color R-Y , B-Y para sumarlas a la señal de luminancia y sincronismos y obtener así la señal de vídeo compuesto en color en sistema PAL.  

5) SENSORES DE IMAGEN: TUBOS Y CCD’S.-

5.1) TUBOS DE CÁMARA.-

El primer sistema de registro de imagen en las cámaras de vídeo fue el tubo de imagen, vigente en las cámaras hasta la década de los 80 en que aparecen los CCD’s. Todavía hoy los tubos de imagen siguen usándose en los monitores de vídeo y televisores, aunque comienzan a ser desplazados por las nuevas tecnologías de pantallas de plasma.

 Un tubo de cámara es una botella de cristal cilíndrica en vacío que puede tener cuatro diámetros estándar: 30 mm, 25mm, 18 mm y 13 mm. Hay una “ventana”, denominada mosaico o target en el extremo frontal del tubo a través de la cual, la imagen que llega del objetivo es enfocada. Detrás de esta ventana hay una capa fina transparente que sirve como conductor eléctrico. La ventana en sí es una capa de material fotoconductiva, una sustancia cuya capacidad de conducir la electricidad varía en función de la cantidad de luz que recibe. Un haz de electrones atraviesa el tubo y golpea el mosaico por detrás en cualquier lugar en el que éste haya sido expuesto a la luz; una cierta cantidad de corriente eléctrica se conduce a través de la capa transparente, que de vuelta, la conduce a una conexión en el exterior del tubo. Cuanto mayor es el área de imagen del mosaico, más resolución de imagen se obtiene, pero también se hace necesaria una mayor longitud de tuvo para evitar que el haz de electrones golpeé el mosaico a un ángulo demasiado abierto puesto que esto reduciría la resolución.

 Una manera más exacta de describir lo que le ocurre al mosaico en el tubo cuando recibe la luz del objetivo es que emite electrones creando una carga eléctrica positiva. Cuando el  haz de electrones golpea al mosaico la descarga de electricidad y la hace de nuevo sensible a la luz.

 Cuanto más luz reciba el mosaico en un punto dado, mayor será la carga creada y más fuerte la señal producida cuando el haz de electrones descargue al mosaico en ese punto. Las variaciones de intensidad de la señal producida durante el tiempo que tarda el haz de electrones en explorar completamente el área del mosaico constituyen un registro de las variaciones de luminosidad de la imagen analizada de izquierda a derecha y de arriba abajo. El haz de electrones es dirigido por unos campos magnéticos generados por bobinas deflectoras situadas a cada lado del cañón de electrones y por encima y por debajo de éste –cuatro bobinas en total-. La intensidad de los campos magnéticos generados por las bobinas se controla desde un circuito separado.

 El tipo de material fotoconductiva usado en el mosaico variaba con el modelo y el fabricante del tubo y afecta a la resolución y sensibilidad de la cámara. Entre los materiales empleados estaban el óxido de plomo (tubos Plumbicón de Philips) y una combinación de selenio, arsénico y teluro (tubos Saticón de Hitachi).

Los Plumbicón eran más sensibles a la luz, daban menos ruido en los negros y mejor respuesta de escala de grises que los Saticón, pero al ser el óxido de plomo de color tostado claro, la luz reflejada en la superficie del mosaico podía causar halos al rebotar en el cristal del tubo e incidir de nuevo en el mosaico, por lo que necesitaban una cubierta antirreflexiva en la parte frontal del tubo.

Los tubos Saticón ofrecían mayor resolución de imagen y una respuesta más uniforme a las luces roja, verde y azul. Por otro lado no precisaban de cubierta antirreflexiva ya que el material de su mosaico era de color negro.

 Una cámara de vídeo contaba con tres tubos, uno para cada color, cuidadosamente alineados entre sí. Los tubos requerían un calibrado periódico para mantener la alineación y para que los tres entregarán la misma señal sin distorsiones. Este calibrado se hacía siempre con respecto al tubo verde.

Durante una época convivieron las cámaras de tubo y las de CCD. Las primeras, por su mayor capacidad de resolución y calidad de imagen se usaban en estudio –lógicamente eran más grandes y pesadas-, y las segundas se destinaban para reportajes en exteriores.

5.2) LOS CCD’S.-

Las siglas CCD corresponden a la denominación anlgosajona Charge Coupled Device, es decir Dispositivo de Carga Acoplada. Un CCD es básicamente un sándwich formado por un electrodo metálico aislado por una capa de dióxido de silicio, y una base de silicio denominado silicio tipo “P”. Se trata de un elemento semiconductor que puede variar sus propiedades eléctricas.

Cuando se aplica una tensión –un voltaje- positiva al electrodo metálico, se crea un hueco de baja energía en la zona de uníón entre la capa de dióxido de silicio y la base de silicio. Cualquier electrón libre es atraído a este hueco y almacenado en él. Los electrones así almacenados se mueven entonces a un hueco adyacente de mayor tamaño creado mediante la aplicación de un voltaje más alto sobre el electrodo contiguo.

La capacidad de almacenar una carga eléctrica y de transferir esta carga son la base del funcionamiento de los CCD.

 Si el electrodo superior es reemplazado por una célula fotosensora y los elementos de imagen o píxeles de dicha célula se agrupan para formar conjuntos, tendremos el dispositivo captador de imagen que se coloca en las cámaras de vídeo. Cada píxel (entre 500 y 800 por cada línea de imagen) desarrollará una carga eléctrica proporcional al brillo de la parte de la imagen enfocada por el objetivo sobre él. Se necesita entonces un método para leer las distintas cargas de cada uno del más de medio millón de pixels en orden de exploración para igualar la estructura de línea y cuadro de cada imagen de TV. Actualmente existen tres tipos de CCD en uso que se distinguen por el tipo de transferencia de carga que efectúan y la posición del área de almacenamiento: de transferencia de cuadro, de transferencia de línea y de transferencia interlínea de cuadro.

 Para reproducir fielmente los detalles finos de una escena se necesita un elevado número de píxeles, por lo tanto, cuanto mayor sea el tamaño del CCD más píxeles pordrá albergar y mayor será la resolución, por ejemplo la cámara SONY DVW 700 de formato Betacam Digital tiene 616.572 píxeles por CCD (1038 horizontales por 594 verticales). Actualmente existen unos tamaños estándar que son: 1/3 de pulgada, 1/2 pulgada y 2/3 de pulgada, siendo este último el carácterístico de cámaras de calidad Broadcast. Sin embargo, incrementar el número de elementos de imagen en un CCD de 2/3 de pulgada obliga a que los píxeles sean más pequeños lo que reduce la sensibilidad de la cámara.

5.3) VENTAJAS DEL CCD FRENTE A LOS TUBOS DE CÁMARA.-

 Los CCD’s supusieron una serie de ventajas con respecto a los tubos que hicieron que desterrasen definitivamente a estos últimos del diseño de una cámara. Dichas ventajas son:

A) Menos consumo de energía con respecto a los tubos

B) Son piezas planas que se montan directamente en la superficie del prisma dicroico que divide la luz blanca dentro de la cámara de manera que se elimina la necesidad de ajustes de alineación y registro necesarios con los tubos y además la cámara resulta más resistente a los golpes y movimientos bruscos.

C) Mayor sensibilidad a la luz que los tubos y mejor relación señal-ruido

D) No son tan propensos a quemarse con las altas luces

E) Mayor durabilidad que los tubos (prácticamente duran lo que dure la vida útil de la cámara). Los tubos debían ser reemplazados periódicamente a medida que perdían sensibilidad.

5.4) PROBLEMAS DE LOS CCD’S: SMEAR VERTICAL Y ALIASING.-

 Los CCD’s tienen dos desventajas con respecto a los tubos: el Smear Vertical y el Aliasing.

A) Smear:

el smear vertical ocurre cuando hay altas luces fuertes en la escena que se traducen en una línea vertical atravesando las zonas más luminosas de la imagen. Esto es debido a que la luz penetra profundamente en la estructura del CCD y contamina directamente el registro de lectura. Puesto que solo las longitudes de onda más largas son capaces de penetrar en el silicio, el smear vertical suele ser una línea roja o rosada.

B) Aliasing:

cada píxel muestrea un punto de una imagen continua para reproducir la luminosidad de la escena original. En esto es similar a una conversión analógica-digital y, por lo tanto, está sujeto a las reglas matemáticas de Nyquist que estipulan que si la señal de entrada ha de reproducirse fielmente, dicha señal debe muestrearse a una frecuencia que sea el doble de la máxima frecuencia de la señal de entrada.

 El Aliasing se traduce en un patrón de moiré (batido) en los detalles finos (un traje de rayas muy finas por ejemplo) y en los movimientos muy rápidos, provocado por una frecuencia alta de entrada en relación a una frecuencia baja en el muestreo. Se soluciona descentrando el CCD del verde en medio píxel en relación a los CCD’s del rojo y azul.

 Otra técnica para corregir el Aliasing es colocar un filtro óptico de paso bajo en el camino de la luz para reducir la cantidad de detalle fino presente en la luz que entra.

5.7) SENSORES HAD.-

  Los sensores HAD desarrollados por SONY a partir de 1988 contienen hasta 750 píxeles por línea con una notable mejora en la recogida de luz del área fotosensitiva. Aumentando la proporción de la superficie del fotosensor que captura la luz se mejora la sensibilidad sin reducir la resolución. Los sensores HAD contribuyen a evitar el Smear Vertical. Otra ventaja que tienen es mejor respuesta de color puesto que, al no tener capa de polisilicio en su superficie, no reduce la luz azul de longitud de onda más corta y por lo tanto la respuesta es más uniforme con respecto a la luz roja.

 El último desarrollo en CCD’s ha sido el sensor Hyper HAD.
Se trata de un CCD de tipo FIT y tecnología HAD que incorpora una mejora con respecto a la generación anterior: sobre cada píxel se ha colocado una microlente convergente, lo que permite una mayor sensibilidad a la luz para el mismo tamaño de CCD de un punto más de diafragma con respecto al sensor HAD.

 Las modernas cámaras de Alta Definición llevan CCD’s de 2/3 de pulgada con 1080 x 1920 pixeles.