» 03-10-2008

INTRODUCCIÓN AL MANEJO DEL VIDEO

- Tipo de señal - Definición - Captación de la imagen . Sistema de lentes . Dispositivo de transferencia de carga . Sistema de color . Digitalizacion - Muestreo . Información de color . Procesamiento de la señal - Matriz lineal . Gamma . Compresión . Grabación (formatos) - Captacion del sonido - Reproducción de la imagen - Calidad de la imagen : Ajustes de la camara . Balance de blancos . Obturador . Ganancia . Exposición . Codigo de tiempo . Filtros . Menús - Mecánica de la camara . Visor . Energía . Tripode ------------------------------------------------------------------ Se trata de adentrarse en los conceptos básicos indispensables para trabajar con vídeo. Espero que os sirva en el caso de que no los conozcais ya. También os puede servir para entender el manual de uso de la cámara. Tipos de señal : La cámara analógica que transformaba la luz reflejada por el sujeto en impulsos eléctricos (impulso modulado codificado PCM) ha practicamente desaparecido. Pero su herencia es impresionante. No todos los conceptos de vídeo son todavía los mismos, sino que sistemas de compresion de ancho de banda como video componentes o video compuesto sigue apareciendo en nuestros aparatos hasta que la generalización del HDMI (conexión digital adio/video) los desbanque definitivamente. El parón analógico en 2009 hará desparacer todos los reproductores analógicos por lo que el único futuro del video analógico es su conversión digital. En el video digital la señal luminosa es cuantizada (convertida en números) como un conjunto de números susceptibles de procesarse digitalmente. El número de veces que es medida la señal es conocido como frecuencia de muestreo (número de muestras de la señal por segundo). Ese muestreo forma una matriz (mapa rectangular) de puntos con tres valores por punto: brillo (intensidad de luz : imagen monocroma), matiz de color (color propiamente dicho :rojo, verde y azul) y saturación de color (intensidad de color) Cada punto de la matriz es un pixel (celula de imagen). A mayor número de píxeles o mayor proximidad entre ellos la resolución será mejor y la cantidad de datos (información) aumentará, aumentando el ancho de banda necesario para su transmisión. Definición : Existen –para simplificar- cuatro tipos de definición : móvil, internet (325X288), SD (definición estandar) (720X576)y HD (alta definición) esta última se divide en Full HD (1920X1152)y Ready HD (1080X720). Se diferencian por la matriz de grabación de imagen, es decir el número de pixeles en horizontal y vertical. En cada caso el número de lineas (sucesión de píxeles en que se divide la pantalla verticalmente) pueden ser entrelazadas (i) o progresivas (p). En el primero el barrido de la pantalla lee primero las lineas impares y despues las pares. Necesita dos barridos para componer una imagen completa. En el progresivo se leen todas las lineas en un solo barrido. A la hora de comparar es necesario tener en cuenta que 720 (p) es mejor definición que 1080(i) (equivalente a 540(p)) Captación de la imagen : La luz reflejada por el sujeto, pasa por el sistema de lentes y es convertida en electricidad por el dispositivo de transferencia de carga (o cuantizada en digitos binarios : bits). Para ello la luz se separa en los tres colores que la componen (Roja, verde y azul) mediante un prisma que se sitúa tras las lentes. Las cantidades de color que componen la luz blanca son 30% de rojo, 59% de verde y 11% de azul. Al ajuste de estas cantidades se le llama balance de blancos. Dispositivo de transferencia de carga Una vez separados los tres colores son enviados a los amplificadores específicos de cada uno de ellos a través de sus respectivos CCD (dispositivos de transferencia de carga). Estos CCD tranforman la señal óptica en señal eléctrica (o digital). A parte de estas tres señales de color (crominancia) se envía también una cuarta señal de brillo (luminancia) que permite la compatibilidad con las pantallas monocromas. La imagen formada por la lente en la cara de la CCD se conoce como el tamaño de la imagen de la lente.y debe emparejarse con el tamaño del sensor de la cámara. La imagen de la lente es redonda y el sensor rectangular por tanto solo aprovecharemos parte de la imagen (la que incida sobre el sensor. Los tamaños de la imagen equiparable (recortada) al sensor son en la geometría 4 :3 : 6.4X4,8mm para un CCD de 1/2 pulgadas (12,7mm) 8.8X6.6mm para un CCD de 3/4 de pulgada (16.76mm) Sistema de color. Para evitar que el ancho de banda (obligado a conducir tres colores y un brillo) aumentara excesivamente, se inventó un sistema de combinar (codificar) la señal de modo que se redujera dicho ancho de banda. Debido a las peculiaridades del ojo humano (mucho más sensible al brillo que al color) la señal de luminancia (Y) se transmite en una definición alta en tanto que la crominancia se transmite en una definición más baja. En definitiva las cuatro señales se reducen a dos : rojo menos luminacia (R-Y) y azul menos luminacia (B-Y). Estas dos señales son codificadas dentro de la señal de luminancia y transmitidas como una única señal (video compuesto) con el consiguiente ahorro de banda. El receptor decodifica la señal en las tres señales de color y la de brillo. Esta modulación se efectúa –según los paises- en tres sistemas de color : PALM (Europa) SECAM (Japón ) y NTSC (USA). Transmisión (ancho de banda) : Si las señales de luminancia (Y), rojo menos luminancia (R-Y)y azul menos luminancia (B-Y) se transmiten como señales separadas tenemos el video por componentes (RGB). Ambos el video por componentes y el video compuesto son formas de compresión de ancho de banda analógico. El video digital se trasmitió inicialmente por los canales analógicos hasta la apariciòn del HDMI específico para la transmisión digital. Otros conectores como RCA, S-VIDEO,EUROCONECTOR (SCRAFT), siguen en nuestros aparatos aun cuando su uso sea cada vez menor Sistema de lentes : La misión del sistema de lentes es situar la imagen capturada exactamente sobre los CCD, con la luz, enfoque, velocidad y profundidad de campo deseadas. Los problemas ópticos con los que se enfrenta la cámara de video son casi idénticos a los que tiene la cámara de fotos : enfoque : (posición de las lentes que producen una imagen nítida), distancia focal (angulo de visión determinada por la cámara y el zoom), diafragma o apertura del objetivo (cantidad de luz que entra en la cámara medida por el número f), profundidad de campo (ámbito en el que los objetos entran en foco) y velocidad de obtuturación o exposición. Este último es el que más se desmarca puesto que en la fotografía hay que parar el movimiento y en el vídeo hay que destacarlo. La sensación de movimiento simple se logra con más de 20 imágenes por segundo (en PALM 25). Para otras sensaciones se utiliza la cámara lenta, alta resolución etc. Tal como ocurre en la cámara de fotos las variables no están rigidamente determinadas (fijada una las otras pueden oscilar al gusto). La distancia focal ,tan importante en la fotografía (la distancia focal determina el angulo de visión: gran angular, nórmal o o teleobjetivo) ha quedado minimizada por los objetivos zoom que permiten cambiar el ángulo de visión, sin moverse de sitio ni afectar al enfoque. Pero no sustituyen a la correcta colocación de la cámara. La distancia focal se mide en mm (28mm =gran angular; 50mm=normal; mas de 70mm =teleobjetivo) Profundidad de campo. Para una distancia focal dada, y una velocidad tambien dada de 25 imágenes por segundo, a mayor apertura de objetivo (¡ojo ! menor número f) menor profundidad de campo. La disminuciónde la luz (brillo) puede ser simulada con filtros neutros. Relación de zoom. La ratio de un zoom es la relacion entre el gran angular (wide, zoom out) y el tele (zoom in). La relación de zoom nos expresa la ratio y la distancia focal más corta (el gran angular). Ejemplo 14X8.5 quiere decir una ratio de 14 :1 (aumenta 14 veces el tamaño de la imagen)y partiendo de una distancia focal de 8.5 mm.(angulo de visión : 54.7º) Multiplicando la distancia focal por la ratio (8.5X14) nos da la distancia focal del tele : 119 mm.(unos 4º de angulo de visión). Las cámaras incorporan un zoom digital cuya utilización va en detrimento de la resolución de la imagen. Cada cámara tiene una distancia de pestaña trasera específica de su sistema óptico. Si se cambia una lente la distancia de pesteña debe ser ajustada a esa lente con la operació llamada enfoque trasero. Digitalizacion : Cuando la señal de vídeo se cuantiza en una matriz de dígitos binarios (bits), la información queda digitalizada y es susceptible de ser procesada por un ordenador. La digitalización permite copias clónicas (sin pérdida), la edición no lineal, calidad creciente y compatibilidad con otros dispositivos digitales. Muestreo : La captación de la imagen por el dispositivo digital no se efectúa de forma continua como en el analógico. El dispositivo digital extrae periodicamente una muestra de la imagen. El número de veces que se extrae la muestra (y se digitaliza) es la frecuencia de muestreo o numero de muestras de señal por segundo. La muestra contiene tres parámetros por pixel : brillo, matiz y saturación. Procesamiento de la señal : El reproductor(monitor, TV) no trasluce fielmente lo grabado. Su sistema mecánico produce divergencias con la realidad grabada. Para corregirlas disponemos de algunas herramientas. Matriz lineal : La descomposición del color real en tres componentes : rojo, verde, y azul, no es tan exacta como se desearía. Para aumentar la credibilidad de la imagen se necesitan ciertas correciones que son las que proporciona la matriz lineal Gamma : Es la relación entre el brillo del original y el brillo de la imagen reproducida. La cámara aplica una señal correctora a la imagen grabada para corregir esa diferencia. Compresión : Para un sistema de TV PAL de 625 líneas (de las que solo son activas 575), geometría 4 :3, la matriz consta de 720 pixeles de brillo (Y), 360 píxeles de (R-Y) y 360 píxeles de (A-Y), es decir 1440 píxeles por linea. En total 829.440 pixeles, cada uno de ellos asociado a un byte (un número binario :una secuencia de 8 bits). A 25 imagenes por segundo un segundo requiere 20.750 Kbytes (1Kbyte = 1.000 bytes). Un minuto 1.26 Gigabytes (1 Gbyte=1.000Kbytes) y una hora 76 gbytes. Para evitar semejante cantidad de información se usa la compressión. Por ejemplo en vez de memorizar cada imagen se memoriza la primera (entropy) y la diferencia con las siguentes (redundancy). Posteriormente el decodificador la reconstruye. Los sistemas codificadores/decodificadores (codex) pueden ser con pérdida (si no pueden reconstruir totalmente la imagen) y sin perdida. Estándares de compresión : La frecuencia de rastreo (número de muestras por segundo) es directamente proporcional a la compresión (menos muestras, menos información, mayor compresión. Una frecuencia de rastreo común es la 4 :2 :2. (Y :R-Y :B-Y). Y=13.5MHz=4, R-Y=B-Y=6.75MHz=2. (MHz :Megaherzios es una medida de frecuencia, es decir : cuantas veces por segundo). Aumentaremos la compresión disminuyendo la frecuencia de rastreo : 4 :2 :1 = 13.5 : 6.75 : 3,375MHz. Grabación (formatos) : Las cámaras se diferencian por el formato que utilizan y el sistema de almacenamiento de la grabación (entre otras minucias). Formato DV : Formato de grabación en minicintas DV (6.35 mm) . Originalmente en SD (definición estandar) o lo que es lo mismo no es de alta definición (HD). 60 minutos de grabación por cinta. Geometría 4 :3. Señal : digital. Audio : 2 canales a 48 KHz . Matriz de 720X576 (i) lineas entrelazadas (un barrido las impares y el siguiente las pares). Formato HDV : Apaño del formato DV para grabar en alta definición. El formato DV no graba panorámico (Geometría 16 :9) por lo que debe expandirse la geometría 4 :3. Matriz de 1440X 720 (i). Formato Camcutter : Graba directamente en disco duro. Formato Mpeg2 (serie de referencias –Mpeg- que especifican diversos grados de compresión desde la matriz 352X288 hasta 1920X1152). Es pues HD y puede alcanzar el full HD entrelazado o progresivo (un barrido recorre todas las lineas). La duración depende del disco duro pero es normal que alcance seis horas. Formato Flash : Llamado tambien de memoria de estado sólido o de tarjeta. Almacena la grabación en dichos dispositivos. Cuando alcance los niveles de almacenamiento del disco duro puede convertirse en el formato del futuro. Protocolo MPEG2. Full HD. Matriz de 1920X 1152 (i) o (p). Duración 60 minutos aumentando día a día. Formato teléfono móvil : Resolución internet. 352X288 pixeles. Duración : unos minutos Formato camara de fotos : Las mismas prestaciones que los formatos de cámara de vídeo. Captacion del sonido : La influencia del sonido en una producción de vídeo es inmensa : Con el sonido incorporamos : voces (Narración y diálogos), musica, sonido ambiente (ruidos) y silencios. El manejo adecuado del sonido requiere unos conocimientos previos. El sonido se transmite por ondas que presionan sobre nuestro tímpano para darnos la sensación de… sonido. Dichas ondas se caracterizan por El ciclo (el tiempo que tardan en repetirse la onda), la longitud de onda (el espacio que recorren antes de repetirse y la velocidad que es la relación de las anteriores. La frecuencia es el número de cilos por segundo. Se mide en Herzios (Hz) Debido al fenómeno de la reverberación (retorno del sonido reflejado) y las ondas estacionarias (los obstáculos realzan ciertas frecuencias), el sonido debe depurarse. La ecualización consiste en suprimir ciertas frecuencias. Los limitadores previenen que se sobrepasen ciertos niveles y la compresión preserva el rango dinámico (la proporcionalidad) cuando se sobrepasa el nivel de lo transmisible. El audio digital actúa como el video tomando muestreos del sonido periodicamente. (48.000 muestras por segundo= 48 KHz). Las muestras se cuantizan en digitos binarios. El CD trabaja a 44,1 KHz lo que implica una conversión para lograr su compatibilidad. Las cámaras suelen disponer de cuatro canales de audio conectados a un micrófono fijo o a micrófonos accesorios. Micrófonos : Los micrófonos transforman la energia acustica (presión) en electrica. El voltaje producido es proporcional al cuadrado de la presión. Los micrófonos pueden ir incorporados a la cámara o bien externos, conectados mediante zapata o con conector XLR de 3 pins. En las cámaras semiprofesionales encontramos una entrada de micrófono frontal y dos entradas traseras (CH-1 y CH-2) ademas de una linea de retorno (audio out) y un alimentador de energía (por si lo necesita el micro) señalizada : +48V. Basicamente hay tres tipos de micrófono : de bobina movil (omnidireccional o cardoide), resiste mejor al viento que los otros. El micrófono de condensador que es el de calidad más alta pero necesita alimentación y el micrófono de cinta que se utiliza en estudios radiofónicos debido a su especial diagrama polar. Diagrama polar. La respuesta de un micrófono se sintetiza en el diagrama polar en el que se marcan las sensibilidades del micro según las direcciones. El diagrama cardioide tiene máxima sensibilidad al frente y a los lados y mínima detrás. El omnidireccional tiene buena respuesta en todas direcciones. El de cañon es unidireccional. La graduación del diagrama se mide por comparación con el nivel (sensibilidad) máximo al que se llama 0 Db. A partir de ahi las medidas son negativas (de menor sensibilidad). Reproducción de la imagen : Es el proceso de captación, compresión, empaquetamiento en un ancho de banda et. Producen una pérdida irreversible en la calidad de la imagen reproducida en su precisión técnica. Precisión técnica : Depende de : Rastreo : Tanto la cámara como el reproductor (la TV) rastrean la realidad (la pantalla) a fin de captar (reproducir) la imagen. Este escaneo se produce sugún una determinada estructura de lineas. En el sistema PAL consiste en 625 líneas 25 imágenes completas por segundo, mediante el sistema entrelazado (i) (50 imágenes parciales por segundo) que consiste en escanear primero las lineas impares y en una segunda pasada las lineas pares (campos). Las líneas está formadas por puntos (1440) llamados píxeles. Detalle : El número de lineas y el método de rastreo (scan) determinan la definición de la imagen. La geometría de la pantalla también afectará a la resolución. Al detalle de la imagen emitida se le llama nitidez. Movimiento : La sensación de movimiento producida por imágenes fijas secuenciales se produce en el humano a partir de la frecuencia de 20 fotografías por segundo. Por debajo se produce el parpadeo (efecto estraboscópico). Sincronización : Entre el rastreo de la realidad y el rastreo de la reproducción debe darse la correspondiente sincronización. No alarmaros. Lo hace la cámara. Variedad tonal : Luminancia. Capacidad limitada de respuesta del sistema de televisión a las graduaciones de luz. Color : Crominancia. Capacidad limitada de respuesta del sistema de televisión a las graduaciones de colorluz . El color es creado en una pantalla de TV al excitar tres partículas de fosforos (rojo, verde y azul) situados en una célula de imagen (pixel). Los píxeles no son iguales en un ordenador (cuadrados) y en TV (rectangulares) por lo que necesitan conversión. Calidad de la imagen : Ajustes de la camara Resolución : La nitidez queda marcada por el tamaño de la pantalla, la distancia a que es vista, la estructura de lineas (sistema de TV : PAL, NTSC, etc.), y el ancho de banda,. La pantalla de TV es una lámpara de luz. El negro se produce cuando no hay luz. El reflejo de la luz ambiente en la pantalla degrada el negro. Todo ello fuera del control del operador. Temperatura de color : El color de una fuente de luz. Se compara con el color que toma con la temperatura un cuerpo metálico incandescente (cuerpo negro) que pasa del rojo-amarillo al azul-blanco. Se mide en grados Kelvin (entre 1700 y 20.000). La luz artificial interior está entre los 3.000 y 5.000 ºK y la solar entre 6.000 y 20.000 ºK. Se modifica con los filtros de corrección de color, fácilmente en el caso de bajarlo y muy problemático en el caso contrario. Balance de blancos : Como se ha dicho antes el blanco esta compuesto de un 59% de verde, un 30% de rojo y un 11% de azul. Si esta proporción se descompensa la fidelidad de reproducción del color se daña. Para restablecerlo podemos utilizar un filtro corrector de la temperatura de color, seleccionar alguna de las posiciones predeterminadas de temperatura de color de la cámara o realizar el balance de blancos tal como indica su cámara. Balance de negros : Consiste en evitar que el negro esté contaminado por otro color. Su ajuste manual es excepcional. Obturador : Los CCD escanean 50 campos por segundo (velocidad de obturación habitual en PAL). Como cada campo (en entrelazado) solo lleva media imagen, escanean 25 imágenes por segundo. Como hemos dicho la velocidad de obturación viene exigida por la sensación de movimiento. Si queremos mostrar una secuencia en cámara lenta deberemos aumentar la velocidad de obturación, lo que nos reportará una pérdida de luz que deberemos compensar (aumentando la apertura f). Ganancia : Es el aumento de la sensibilidad de los sensores del cabezal en circunstancias de luz insuficiente. Se mide en Dbs. Equivale a la apertura del objetivo (6db = 1 punto ; 12 db = 2 Puntos). El aumento se realiza aumentando la amplificación, lo que degrada la imagen (aumento de ruido), por lo que es una solución de emergencia (como el zoom digital). Exposición : En fotografía la exposición es el tiempo que está abierto el objetivo. Si lo mantenemos poco o mucho tiempo abierto el resultado es la infraexposición o la sobre exposición. En vídeo es distinto puesto que la apertura del objetivo es la misma para toda una secuencia y persigue otras metas : mayor definición, esclusión del parpadeo etc. Podríamos decir que la exposición en vídeo es la corrección lumínica y cromática del cuadro. Para controlarla existen distintos parámetros. El rango de contrastes ( es la variación de brillo entre zonas del cuadro). El vídeo es capaz de captar esta variación en una relacion maxima de 40 :1 y óptima de 32 :1. (el ojo es capaz de cualquier contraste. ¡No te fies!). Pero además el vídeo trata de obtener una respuesta psiquica determinada por lo que manipula para que esa respuesta se produzca. Tres factores inciden especialmente en la exposición: el rango de contrastes, el pico de blancos (contraste entre luz y sombra) y la continuidad de los tonos de piel. La exposición adecuada puede lograrse mediante una combinación de la apertura del objetivo (f) la velocidad de obturación y la ganancia. Las cámaras nos ofrecen un repertorio de exposiciones prestablecidos. La iluminación será el método externo idóneo para mejorar la exposición. Los filtros serán la otra opción. Para controlar la exposición debemos : escoger el encuadre, utilizar fondos e iluminar o filtrar. El control matemático del contraste es la gráfica de forma de onda. Los controles que la cámara permite de la exposición son : indicador cebra (raya las partes del cuadro sobreexpuestas), El ajuste manual del diafragma, o la exposición automática. El realce es el reforzamiento de los bordes de la imagenen en los tránsitos de claro a oscuro. Codigo de tiempo : Cada cuadro grabado es numerado con un código de horas, minutos segundos y cuadros (en el caso de PAL 25 cuadros por segundo). En la edición este registro facilitará enormemente el trabajo. Filtros : Los filtros modifican la luz reflejada que llega a la óptica de tres maneras distintas : corrigiendo el color, corrigiendo la cantidad de luz (filtros de densidad neutra) y produciendo efectos (punto negro y blanco, escarchado, redes, niebla, suavizado y bajo contraste) o polarizante (reducen los reflejos e incrementan la saturación de color). Menús : Las cámaras digitales proveen de abundantes menús que permiten la manipulación de cuantas variables estén disponibles en la cámara. También disponen de una posición easy (facil, auto etc.) que permite grabar sin preocuparse de nada. Los ajustes automáticos no pueden sustituir a los ajustes manueles pero si en rapidez. También disponen de un reset que devuelve todos los controles a su situación original (recomendada). Mecánica de la camara Visor : El visor es nuestra ventana al mundo. Según las instrucciones de la cámara debemos ajustar el brillo (nivel de negro) y contraste (ganancia). Energía : Todas las cámaras funcionas con baterias de litio que les permiten una autonomía de varias horas. Tambien pueden funcionar enchufadas a la red. En exteriores lleva siempre una bateria de recambio. Las baterias no son intercambiables ni siquiera dentro de la misma marca. Con el tiempo (poco) se degradan hasta agotar su capacidad de recarga. Tripode : El trípode es la garantía de imágenes nítidas. El estilo documental y el DOGMA (cámara al hombre) son interesantes como medios de manipular la imagen psicologicamente. Pero fuera de estas situaciones la mejor imagen se obtiene sobre un trípode. Las cámaras incorporan un estabilizador de imagen que atenúa los movimientos del cámara, pero reduce la calidad de la imagen. En cada caso debeis decidir lo que se debe priorizar.




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