Si su metraje a veces parece como si lo hubiera grabado durante un terremoto, no es culpa suya. Ningún video de mano será perfectamente estable; incluso las tomas realizadas en un trípode pueden tener nerviosismo cuando se dispara con teleobjetivo completo. Pero puede desterrar las malas vibraciones de sus programas utilizando la estabilización de imagen.
Los sistemas estabilizadores de imagen pueden reducir en gran medida la inestabilidad de sus imágenes; pero para usar una tienes que invertir en una videocámara que la incluya. Entonces, antes de considerar hacer eso, querrá saber qué tan bien funciona la estabilización de imagen, si vale la pena el gasto y cuáles son sus opciones para seleccionar un sistema.
En este artículo, veremos los tipos y las causas del movimiento de la cámara, los dos métodos muy diferentes para compensarlo y otra forma completamente de controlar la vibración. Comencemos con los por qué del movimiento de la cámara.
Todo sobre el movimiento de la cámara
Las imágenes de video tiemblan porque la videocámara que las grabó se movía; eso es bastante obvio. Pero diferentes tipos de movimiento causan diferentes tipos de espasmos.
La causa más común del movimiento es simplemente el sistema muscular humano. Mantenemos nuestros brazos inmóviles a través de la tensión entre conjuntos opuestos de músculos, flexores y extensores. Esto da como resultado un tira y afloja continuo:el efecto es un movimiento leve pero constante hacia adelante y hacia atrás.
Para demostrar esto, señale con un dedo una palabra en esta página, luego cierre un ojo y estudie el dedo con el otro. Verás que es sencillamente imposible evitar que el dedo se mueva ligeramente con respecto a la palabra. Lo mismo sucede cuando sostienes una videocámara.
La segunda causa principal del movimiento de la cámara es el movimiento de un lugar a otro. Cada vez que das un paso envías una pequeña onda de choque a través de tu cuerpo que hace que lo que ves rebote ligeramente. No te das cuenta de esto porque tu cerebro compensa los golpes de la imagen, pero tu videocámara sin cerebro graba diligentemente una imagen que salta con cada paso discordante.
La última fuente importante de movimiento de la imagen es la vibración, una resonancia que provoca golpes repetidos a intervalos rápidos y regulares. La fuente más común de vibración es la maquinaria, por ejemplo, el motor de un automóvil.
En algunas circunstancias, puede sufrir dos o tres tipos de temblores a la vez. Cuando se sostiene de la mano en un vehículo en movimiento, por ejemplo, tiene que lidiar simultáneamente con los músculos en conflicto, los baches en el camino y la vibración del motor.
Es importante comprender los distintos tipos de movimiento. ¿Por qué? Porque para funcionar bien, los sistemas de estabilización de imagen utilizan diferentes métodos para amortiguar diferentes tipos de sacudidas. Como veremos en breve, sus microchips de control son más efectivos para detectar y compensar ciertas frecuencias y amplitudes de movimiento. En otras palabras, las probabilidades de que un movimiento no deseado llegue a tu video depende de la frecuencia con la que ocurra y de su intensidad.
Las frecuencias de vibración más comunes se encuentran entre uno y 20 por segundo. Por lo general, un ligero temblor de manos y brazos caerá entre tres y cinco ciclos por segundo (cps). Un motor de automóvil fuera de tono holgazaneando a 1.200 r.p.m. vibrará a 20 c.p.s. (asumiendo un ciclo de vibración por revolución del motor).
Consecuencias prácticas
El tipo de movimiento de la videocámara afecta el tipo de movimiento de la imagen que resulta. El movimiento lento y ligero del brazo crea una leve vacilación que no siempre es desagradable. Una vibración muy rápida y regular hará que toda la imagen parezca desenfocada. En el medio, una caminata o un paseo lleno de baches puede crear un movimiento de sacudida irregular que en realidad puede hacer que algunos espectadores se sientan mareados.
El efecto en la imagen también depende de la distancia focal en la que ajuste la lente de la videocámara. En gran angular extremo, la mayoría de las sacudidas de la cámara son aceptables o incluso imperceptibles. Pero con el teleobjetivo completo, magnificas el movimiento de la cámara junto con el sujeto. Si alguna vez trató de agarrarse de la mano mientras cubría un partido de fútbol o béisbol desde la distancia, sabe que los resultados pueden parecer como si estuviera grabando desde un bote de remos en mar gruesa.
Otro factor afecta el movimiento de la cámara:el peso y el diseño de la videocámara. En igualdad de condiciones, las videocámaras VHS de tamaño completo más pesadas tienden a ser más estables que sus primos VHS-C y de 8 mm. La razón:simple inercia. Cuanto más peso, más fuerza se necesita para moverlo.
En el departamento de diseño, las videocámaras que permiten a los usuarios mantenerlas alejadas de la cara son más fáciles de mantener estables. Tus manos y brazos pueden actuar como amortiguadores, pero el borde óseo alrededor del ojo que presionas contra el visor transfiere cada vibración de tu cuerpo a la cámara. Por otro lado, cuando presiona una videocámara de tamaño completo contra su mejilla durante la filmación, el tronco sólido de su cuerpo aumenta la estabilidad. Esta es una de las razones por las que la mayoría de los operadores de cámara ENG (recopilación de noticias electrónicas) aún prefieren las unidades de cámara de tamaño completo.
Entonces, ahora que hemos analizado los tipos y características del movimiento de la cámara, podemos ver cómo los diferentes fabricantes intentan compensarlo. Hay dos enfoques básicos:electrónico y óptico.
Estabilización de imagen electrónica
Como su nombre lo indica, la estabilización electrónica de imagen (EIS) reduce el movimiento al manipular la imagen electrónicamente. Así es como funciona EIS.
En una videocámara equipada con estabilización de imagen electrónica, el circuito de control no graba la imagen completa que golpea el chip sensor de luz de la cámara. En cambio, registra alrededor del 90 por ciento del área del chip. Cuando la cámara está quieta, ese 90 por ciento está centrado de izquierda a derecha y de arriba a abajo, como puede ver en la Figura 1a. [[[Figura 1]]]
Ahora suponga que la cámara se mueve hacia la izquierda. Eso hace que la imagen se desplace hacia el lado derecho del cuadro grabado y el resultado es una imagen temblorosa (Figura 1b).
Pero si la cámara tiene EIS, entonces las cosas cambian. Cuando golpea la cámara, la porción usada del área de lectura de la imagen en el chip cambia eléctricamente en dirección opuesta al movimiento para compensar la cantidad de movimiento, siguiendo así al sujeto de la toma (Figura 1c).
¿Cómo sabe la cámara cuándo y dónde cambiar la parte grabada de la imagen del chip? Mediante el análisis de uno de dos tipos diferentes de información:1) cambios en la imagen misma; o 2) cambios en la posición de la videocámara. (Cada videocámara en particular usa solo uno de estos dos enfoques).
Análisis de imágenes. Un método para detectar el movimiento de la cámara es usar un microchip para analizar los cambios de un campo de imagen al siguiente. (Como sabe, un cuadro de video consta de dos campos entrelazados). El circuito de la cámara incluye dos "memorias de campo", cada una de las cuales almacena brevemente un campo. Es decir, una memoria almacena el campo uno, luego el campo tres, luego el cinco. La otra almacena dos, cuatro y luego seis, y así sucesivamente.
Básicamente, el microchip busca movimiento comparando áreas seleccionadas del segundo campo en cada cuadro con las mismas áreas del primer campo. Esto es lo que busca:
- Si la imagen en algunas áreas difiere del campo a al campo b, pero la imagen en otras áreas no lo hace, entonces es el sujeto el que se mueve, no la cámara. Por ejemplo, el sujeto camina por el encuadre pero el fondo permanece inmóvil.
- Si la imagen en todas las áreas difiere en la misma cantidad, eso significa que toda la imagen se está desplazando, y eso puede significar que la cámara se mueve.
Entonces, si la comparación de los dos campos no muestra un cambio uniforme, el circuito EIS no hace nada. Si lo hace, el chip analiza la dirección del movimiento y desplaza el segmento activo del CCD en la dirección opuesta. Cuando la imagen zigzaguea, zigzaguea, exactamente en la misma cantidad.
Tenga en cuenta lo que dijimos anteriormente:un cambio uniforme en todo el campo puede significar movimiento de la cámara. A veces, una gran cantidad de movimiento puede ser causado por, lo adivinó, el movimiento de un sujeto grande. Esto explica la mayor desventaja de la mayoría de los sistemas EIS:no pueden diferenciar entre el movimiento de la cámara y el movimiento de un sujeto que ocupa la mayor parte del cuadro.
Detección de movimiento. Mientras que algunos sistemas EIS analizan el cambio de imagen de un campo a otro, otros detectan e interpretan el movimiento de la propia cámara. Pequeños detectores de movimiento sensibles informan cada cambio físico de la videocámara. Como no analizan la imagen en absoluto, los sensores de movimiento no se dejan engañar por el movimiento del sujeto.
Pero aún pueden ser engañados. ¿Qué sucede si la cámara se mueve a propósito:panorámica, inclinación o seguimiento? ¿Qué evita que cualquier esquema EIS rompa su joroba tratando de compensar los grandes movimientos de la videocámara?
Chips de computadora cálidos y difusos
“Lógica difusa”, eso es. La lógica difusa es un tipo especial de conjunto de instrucciones que permite que una computadora haga estimaciones. Normalmente, una computadora debe tener una situación absolutamente perfecta de "si/entonces/de lo contrario" para poder funcionar. Para un ejemplo muy simplificado, imagine un automóvil controlado por computadora. A través de su programación, la computadora sabe que si la luz está en rojo, detenga el automóvil; si la luz es otra, sigue adelante. En la siguiente intersección, la computadora habla con un sensor en la superficie, "¿Está la luz roja o no?"
“No”, responde el sensor, y el auto continúa.
Pero en el próximo cruce la computadora pregunta, “¿Rojo o no?” El sensor informa:"No hay semáforo aquí".
“Eso no es rojo”, dice la computadora, y conduce el auto hacia un accidente.
Pero con la programación de lógica difusa, la computadora podría responder:“¿No hay luz? Bien, ¿entonces se acerca algo en la calle transversal?”
“No.”
“Entonces probablemente esté bien ir, así que me arriesgaré”.
La lógica difusa, en resumen, permite que una computadora que se enfrenta a circunstancias inciertas realice su mejor toma, que en una videocámara es una toma constante. Si toda la imagen continúa cambiando de manera uniforme, el chip se da cuenta de que se trata de un movimiento de la cámara en lugar de una sacudida, y no intenta compensarlo.
La lógica difusa también es útil para detectar y compensar diferentes tipos de sacudidas. Aquí volvemos a la frecuencia y la amplitud. Al analizar e identificar el tipo particular de sacudida, el microchip puede optimizar su compensación.
Los primeros intentos de estabilización de imagen estaban limitados por el hecho de que solo eran efectivos dentro de un estrecho rango de frecuencias. Un sistema optimizado para movimientos de brazos a cuatro o cinco ciclos por segundo no podría responder lo suficientemente rápido a vibraciones rápidas. Por otro lado, un sistema diseñado para amortiguar las vibraciones tendía a reaccionar de forma exagerada ante movimientos más lentos.
Sin embargo, en los sistemas de estabilización actuales, el circuito de control puede ajustar la respuesta para que coincida con el tipo de sacudida.
Aunque hemos estado discutiendo sensores de movimiento, chips de control y lógica difusa en el contexto de la estabilización de imagen electrónica, exactamente lo mismo se aplica a la estabilización óptica también. Pero si la detección y la programación son esencialmente las mismas, la compensación óptica es un enfoque totalmente diferente.
Estabilización de imagen óptica
La estabilización de imagen óptica funciona antes de que la imagen llegue al CCD, por lo que no es necesario realizar ajustes electrónicos y la imagen puede ocupar el 100 % de la superficie del chip.
De hecho, los sistemas ópticos hacen su trabajo incluso antes de que la imagen entre en la lente de la videocámara. En principio, la idea es simple:coloque un prisma óptico entre la escena y la lente para doblar la imagen desplazada hacia el centro.
¿Sencillo? ¡Seguro! Un prisma refracta la luz a lo largo de un solo eje; pero el movimiento de la imagen varía infinitamente tanto en dirección como en amplitud. Ningún prisma único podría compensar todos los tipos de carcaj y corchea.
Entonces, los ingenieros de Canon idearon una solución ingeniosa:un prisma "blando" cuyo eje de refracción cambia cuando lo doblas. Para crear este prisma variable, colocan dos piezas de vidrio óptico con un espacio entre ellas, encerradas por un cilindro plegado en acordeón (ver Figura 2).
[[[Figura 2 aquí]]]
Rellenan el espacio entre los elementos de vidrio con un silicio líquido que tiene un índice de refracción muy alto.
Expandir el tubo de acordeón en cualquier punto alrededor de su borde lo comprime en el lado opuesto, lo que cambia el ángulo entre los elementos de vidrio. Si lo considera como la esfera de un reloj, expandir el borde a las nueve en punto inclina el vidrio hacia las tres en punto; expandirse a las diez en punto inclina el vidrio hacia las cuatro en punto y así sucesivamente. Expanda el borde ligeramente para obtener un ángulo estrecho; expandirlo más completamente para un ángulo más amplio.
El resultado:un prisma cuyo eje es infinitamente variable en 360 grados y cuyo ángulo de refracción también es variable. En términos prácticos, esto significa que, independientemente de la forma en que se desvíe una imagen, el prisma puede dirigirla de regreso al centro del CCD.
Para ver cómo funciona esto, observe la Figura 3.
[[[figura 3 aquí]]]
La Figura 3a muestra la imagen de un hombre y una mujer dirigidos por una lente hacia un CCD. (Recuerde que las lentes de las videocámaras son mucho más complejas que este diagrama simple). En la Figura 3b, la lente se desvía ligeramente hacia abajo, por lo que la imagen se ha movido hacia arriba en el cuadro y ha cambiado de posición en el CCD. El resultado aparece como movimiento de la imagen.
La Figura 3c muestra lo que sucede cuando interpone el prisma variable de Canon. Al expandirse en la parte superior lo suficiente para compensar el desplazamiento de la imagen, el prisma refracta la imagen de regreso al centro del CCD. Como resultado, los sujetos no se desplazan en relación con el cuadro y el movimiento de la imagen se cancela de manera efectiva.
Un viaje lateral corto
Diseñado para compensar el movimiento de la cámara, tanto el sistema electrónico como el óptico intentan deshacer sus efectos una vez que ocurren. Otro enfoque para la estabilización:evitar que la cámara se mueva en primer lugar. En lugar de estabilizar la imagen, este método busca estabilizar la propia videocámara.
El estabilizador de cámara más conocido es el Steadicam de Cinema Products, un uso ingenioso del sistema de brazo de resorte que amortigua el movimiento de la cámara. Los arneses Steadicam de tamaño completo para trabajos cinematográficos son tan grandes que los operadores los usan. Y aunque los resultados pueden ser espectaculares (flotar con un actor a través de una puerta, subir tres tramos de escaleras, bajar por un pasillo angosto y atravesar otra puerta), requieren una fuerza y destreza considerables para operar, junto con mucha práctica.
La Steadicam compensa las sacudidas masivas de la cámara, como las de subir escaleras corriendo. Está en una liga completamente diferente de los estabilizadores de imagen de la cámara diseñados para compensar las manos temblorosas.
Sin embargo, en los últimos años, la Steadicam JR se ha convertido en un método popular de estabilización. Diseñada para cámaras que pesan menos de cuatro libras, la Steadicam JR funciona haciendo flotar el peso de la cámara en un brazo gimble de exoesqueleto sostenido por el operador. Esto aísla la cámara de los movimientos del operador.
Aunque las Steadicams son en realidad cámaras en lugar de estabilizadores de imagen, las hemos incluido brevemente aquí por la perspectiva que ofrecen sobre los pros y los contras de los métodos electrónicos y ópticos.
Pros y contras
Los tres métodos de estabilización ofrecen una combinación de características positivas y negativas.
Los sistemas de estabilización electrónica son compactos porque no agregan volumen a la lente y rápidos porque no tienen que mover nada físicamente. Todo el trabajo pesado se realiza electrónicamente, a ultra alta velocidad.
La desventaja es que muchos sistemas electrónicos sacrifican la calidad de la imagen porque usan solo el 90 por ciento del CCD. Como resultado, la imagen debe ampliarse electrónicamente para llenar el 10 por ciento restante del marco, con una pérdida inevitable de nitidez.
Para abordar este problema, los fabricantes ahora están cambiando a chips de gran tamaño, en los que el 90 por ciento del área es igual al 100 por ciento de un chip convencional. El modelo GR-SZ7 de JVC, por ejemplo, ofrece EIS sin pérdidas gracias a un CCD que contiene 570 000 sensores.
Otro problema con algunas unidades es que su efectividad varía considerablemente, dependiendo de las frecuencias que se amortiguan.
Los sistemas de estabilización óptica no requieren costosos CCD de gran tamaño porque utilizan el área completa del chip. Los modelos que hemos visto, como la videocámara Canon ES1000 Hi8, cuentan con resultados notablemente consistentes en una amplia gama de frecuencias de vibración. El ES1000 amortigua eficazmente las vibraciones de 1 a más de 20 ciclos por segundo; entre tres y 15 c.p.s., su compensación supera el 90 por ciento de efectividad.
Sin duda, los sistemas ópticos pagan una pequeña penalización en peso y volumen. Y, al menos en teoría, no pueden responder tan rápido como los sistemas electrónicos porque tienen que mover los componentes físicos de sus prismas. Pero estos inconvenientes casi no se notan en el uso real de la videocámara.
En cuanto a la Steadicam JR, los efectos que puede lograr con ella son realmente notables, como si su videocámara estuviera montada en el lomo de un pájaro en picada. En el lado negativo, es caro como accesorios (alrededor de $ 400, precio de calle). E incluso en su forma más pequeña, agrega tamaño y volumen considerables.
Además, algunos usuarios informan que la unidad tiene una mente propia desconcertante cuando intenta moverla. Pero tal vez sería más justo decir que incluso la Steadicam más joven requiere bastante práctica para dominarla.
En general, los tres sistemas agregan más o menos peso, costo y complejidad a su equipo de video. ¡Pero la buena noticia es que funcionan muy bien! Compare material de archivo similar tomado con y sin estabilización de imagen y verá la diferencia obvia. (Para obtener un informe detallado sobre las pruebas de campo de las videocámaras estabilizadas, consulte Image Stabilizers de Robert J. Kerr en Videomaker de agosto de 1993).
Genealogías estabilizadoras
La siguiente pregunta, entonces, es ¿quién hace qué? ¿Dónde busca una cámara estabilizada electrónicamente o una con sistema óptico? Aquí hay un resumen informal de algunos fabricantes y sus ofertas de productos.
Los sistemas electrónicos de estabilización de imagen están disponibles en Hitachi, JVC, Panasonic y Mitsubishi.
Canon desarrolló el sistema óptico; su tercera encarnación nueva y mejorada aparece en modelos como el ES1000 mencionado anteriormente.
En cuanto a Sony, bueno, hay que revisar cada modelo de cámara, porque este fabricante vende tres sistemas diferentes:
- Las unidades de precio más modesto emplean EIS con el clásico sistema de análisis de imágenes de campo electrónico.
- De formas exclusivas, encontrará modelos como el Hi8 TR400. Todavía usa EIS, pero con sensores de movimiento de cámara en lugar de análisis de campo.
- Allá arriba, de corbata blanca y frac, está la Sony Hi8 TR700, que utiliza estabilización óptica real con licencia de Canon.
Y como si eso no fuera lo suficientemente confuso:se informa que el sistema óptico de Sony es la primera generación de Canon, mientras que Canon está en la versión tres, como se indicó anteriormente.
¿Quién lo necesita?
Cuando todo está dicho y hecho, ¿realmente necesita estabilización de imagen?
La respuesta corta:si haces muchos videos de deportes o vida silvestre, o cualquier otra cosa, en la que colocas tu lente en el teleobjetivo completo y lo mantienes allí, opta por la estabilización. La mejora en la estabilidad de la imagen será espectacular.
Si sus manos son un poco inestables por naturaleza (y acéptelo, la mayoría de nosotros no nacimos para ser neurocirujanos), probablemente se beneficiará constantemente de la estabilización de imagen en todas las distancias focales de la lente.
De lo contrario, échale un vistazo. En la tienda de videos de su vecindario, conecte una videocámara estabilizada a un monitor grande, configure el lente de zoom en teleobjetivo completo y juegue con el sistema. A continuación, apague la estabilización de imagen y compruebe la diferencia en el monitor.
Si decide que desea un esquema de análisis de campo electrónico, verifique que la videocámara que elija tenga un CCD de gran tamaño para no sacrificar la resolución.
Sería irónico, ¿no es así, si tuviera que perder calidad de imagen en un departamento para ganarla en otro?
El editor colaborador de Videomaker, Jim Stinson, hace videos industriales, enseña producción de videos profesionales y escribe ficción de misterio.