Para la mayoría de nosotros, las operaciones de los dispositivos electrónicos cotidianos como televisores, VCR y las videocámaras son misteriosas. Aunque muchos de nosotros podemos tener una vaga idea de cómo una imagen pasa de la lente a la cinta, la mayoría de nosotros simplemente damos por sentado que aparece una imagen en la pantalla cuando encendemos nuestras videocámaras y presionamos el botón de grabación.
Sin embargo, como lector de Videomaker, es probable que tenga más que un interés pasajero en la forma en que funciona una videocámara. Por ejemplo, es posible que sienta curiosidad acerca de por qué sus imágenes a veces se ven claras y prístinas, y por qué a veces se ven turbias y granulosas.
En este artículo, veremos cómo una cámara de video convierte la luz que ingresa a la lente en una señal que su televisor puede interpretar. Bueno, siga esa señal a través de la videocámara, hasta el cable y en cualquier tipo de equipo que elija para pasarlo. Cubriremos algunos aspectos técnicos, pero no se preocupe, no profundizaremos demasiado en los detalles. Bueno, solo trate de llegar al punto en el que tenga una mejor comprensión de la señal de video y las vías electrónicas, tanto dentro como fuera de su videocámara, que hacen que suceda la magia del video.
Primero llega la luz y el sonido
Antes de que su videocámara pueda crear una señal para representar imágenes en movimiento y sonido, primero debe reunir la luz y el sonido que normalmente vemos y escuchamos con nuestros ojos y oídos. En lugar de ojos, la videocámara tiene una lente. En la práctica, la lente funciona de manera muy similar a su ojo:recoge la luz que rebota en el sujeto y la enfoca en una imagen nítida en el CCD (dispositivo de carga acoplada) de la videocámara, de manera muy similar a la luz que entra en su ojo. enfocado en tu retina. En lugar de orejas, la videocámara tiene un micrófono, que también funciona de forma similar a su equivalente humano. El micrófono, como un oído humano, capta variaciones en la presión del aire y las convierte en una señal eléctrica.
Los dos dispositivos que convierten los eventos del mundo natural en una señal eléctrica, el CCD y el micrófono, pertenecen a una clase de objetos conocidos como transductores. Se llaman transductores porque transducen, o cambian, la energía de una forma a otra. Por lo tanto, la energía de la luz y la presión del aire se convierten en fluctuaciones de la corriente eléctrica, que su equipo de video interpreta y recrea en imágenes y sonido.
El papel de los CCD
Como se mencionó anteriormente, el dispositivo de carga acoplada (CCD) se encuentra en el centro del aparato de creación de imágenes de la videocámara. Está compuesto por cientos de miles de píxeles sensibles a la luz dispuestos en una cuadrícula rectangular. Cada uno de estos píxeles almacena una carga eléctrica en proporción a la cantidad y duración de la luz que le llega. Cada 60 de segundo (medio cuadro o un solo campo de video), la videocámara lee estas cargas y las combina para crear una señal.
Si una videocámara solo midiera la cantidad y la duración de la luz que incide en los píxeles del CCD, seguiríamos tomando imágenes en blanco y negro. En otras palabras, un CCD es por naturaleza un dispositivo daltónico. Las videocámaras extraen información de color de los sensores monocromáticos en una de dos formas. Estos diferentes enfoques para la extracción de color dividen el campo de las videocámaras en dos campos.
Las videocámaras de un solo CCD utilizan un solo sensor CCD para manejar todas las tareas de creación de imágenes. Una videocámara de este tipo obtiene información de color del sensor al cubrirlo con una serie de lentes de colores llamados filtros de colores de mosaico. Esto significa que si pudiera mirar muy de cerca la cara del CCD, vería que está cubierto de lentes rojos, verdes y azules. Con la ayuda de estas lentes y un procesamiento electrónico inteligente, la videocámara puede obtener una señal de brillo (luminancia) y color (crominancia) desde el único chip CCD.
El otro método de extracción de color, muy superior, es el diseño de tres chips. Las videocámaras de tres chips utilizan un trío de CCD, cada uno especializado en un color determinado. Mediante el uso de un bloque de prisma complejo o una disposición de espejos y filtros, una videocámara de 3 CCD divide la luz que entra por la lente en tres componentes de color. La luz de cada uno de los colores (rojo, verde y azul) va a su propio sensor. La videocámara combina la salida de estos tres chips para crear una señal de video a todo color.
Los sistemas de imágenes de un solo CCD son más pequeños, más ligeros, menos complejos y más baratos. Los sistemas de tres CCD, aunque son más grandes y costosos, generalmente brindan un color más preciso a una resolución más alta. Los diseños de tres CCD también pueden ofrecer una mejora difícil de definir en la profundidad y el realismo de la imagen. Las videocámaras de tres CCD a menudo tienen mejores lentes que sus contrapartes de un solo chip, para mantenerse al día con la mayor resolución y representación de color.
En los últimos años se ha observado una tendencia hacia sensores de imagen cada vez más pequeños en las videocámaras, desde 1/2 pulgada a 1/3 de pulgada hasta los diminutos diseños actuales de 1/4 de pulgada. Un CCD más pequeño no solo significa un conjunto de sensor más pequeño; significa una lente más pequeña también. Cada aspecto del diseño de una lente apunta hacia el tamaño de la imagen que necesita crear. Si una lente necesita bañar un sensor de 1/4 de pulgada en luz en lugar de un sensor de 1/2 pulgada, los diseñadores pueden reducir considerablemente el ensamblaje de la lente. Esto se traduce en videocámaras más pequeñas, económicas y compactas.
Dado que la sensibilidad de un CCD es proporcional a la superficie de cada píxel, un sensor más pequeño será menos sensible a la luz si todas las demás variables se mantienen iguales. En realidad, sin embargo, las variables no se mantienen iguales. Los fabricantes de CCD han encontrado formas de reunir más luz en un sensor más pequeño. Esto proporciona a los diseños CCD más pequeños de hoy en día una sensibilidad con poca luz a la par con la de los sensores más grandes.
La resolución del sensor también influye en la calidad de la imagen, hasta cierto punto. Una vez que la resolución de un sensor excede la del sistema de grabación y el formato de la cinta, hay poco que ganar aumentando el número de píxeles de los sensores. Un CCD de 270 000 píxeles ofrece una amplia resolución para un formato estándar como 8 mm o VHS. ¿Un sensor de 470 000 píxeles dará como resultado imágenes más nítidas en estos formatos? Probablemente no. Donde los píxeles adicionales se pueden aprovechar es con el zoom digital y la estabilización de imagen.
Procesamiento de señales
Como hemos visto, el trabajo del CCD es recoger la luz, medirla y convertirla en una señal electrónica. Una vez que se completa el trabajo, aún quedan algunos obstáculos por los que la señal debe pasar antes de grabarse en la cinta o salir de la videocámara a través de las tomas de salida.
Bajo el encabezado general de procesamiento de señales, incluimos todos los procesos que resultan en el masaje de las señales de video y/o audio. Estos procesos incluyen titulación, efectos especiales y ganancia, entre otros. Echemos un vistazo a cada uno de estos a su vez.
Cada vez que utiliza el titulador de la videocámara, o incluso su marca de fecha y hora, está interrumpiendo la señal de vídeo y realizando cambios (añadiendo caracteres alfanuméricos). Esto crea una oportunidad para que el ruido entre en la señal.
Los efectos en la cámara también interrumpen la señal de video y realizan cambios sutiles en su video grabado. La mayoría de los efectos especiales en la cámara se logran digitalizando la señal un cuadro (o campo) a la vez y manipulándola mientras se reduce a una cadena de números. Todos, sin embargo, añaden un poco de ruido a la señal.
Algunas videocámaras tienen una función llamada Gain Up, que aumenta el nivel de voltaje de toda la señal para que sea más brillante. El propósito de Gain es permitir disparar en condiciones de poca luz, pero generalmente agrega una cantidad considerable de ruido a la señal.
La lección a aprender aquí es simple:cada vez que manipula una señal de video, no importa cuán sutil sea, se agrega más ruido a su imagen. Una vez que la videocámara procesa la señal, está lista para grabarse en cinta.
Imán Mágico
Para grabar la señal en una cinta de video, su videocámara usa imanes. Consiste en un tambor que contiene cabezas separadas que graban video, audio e información de control en la cinta. La cinta de video, si aún no lo sabía, es de plástico, con un revestimiento magnéticamente activo. Cuando las cabezas entran en contacto con la cinta, organizan las partículas de la cinta en pistas separadas utilizando los imanes. Una videocámara o videograbadora utiliza al menos dos cabezales de grabación, uno para cada campo de video en un cuadro. Muchos usan cuatro o más cabezas para grabar, generalmente para proporcionar mejores modos de pausa y quietud. Como sabe al comparar imágenes filmadas con ajustes de reproducción estándar (SP) y reproducción prolongada (LP) en una videocámara, cuanto más rápido se desplace una cinta por los cabezales de grabación, mejor será la imagen que obtendrá. La mayor velocidad permite más espacio en la cinta para una determinada cantidad de señal. Para maximizar la cantidad de espacio que las cabezas pueden usar para escribir una señal, las cintas de video usan un sistema conocido como escaneo helicoidal.
El escaneo helicoidal funciona así:las pistas de la cinta se colocan en forma diagonal (consulte la Figura 3a). El tambor que contiene los cabezales de grabación también está colocado en ángulo. A medida que la cinta pasa por los parches del tambor, una parte nueva de la cinta siempre está lista para grabar. La reproducción es similar, pero sin que los cabezales reorganicen las partículas magnéticas de la cinta. Al reproducir, los cabezales de reproducción solo leen las pistas. Luego convierte las pistas de la cinta en otra señal de video que puede salir de la videocámara.
Fuera de la cámara
Cuando la señal sale de la videocámara, se vuelve aún más susceptible al ruido. Entra en un mundo cruel lleno de radiación electromagnética perdida, que aparentemente proviene de todas las direcciones a la vez.
Piénselo:la señal viaja por un cable largo, que en realidad no es más que una gran antena que capta cualquier fluctuación que pueda estar cruzando el espectro en un momento dado. Proteger los cables de video y audio es útil, pero no elimina el problema por completo.
En este punto, es probable que su señal de video todavía sea bastante visible; aunque un poco degradado de la forma original que tenía cuando salió del CCD de la videocámara. Los videógrafos domésticos, sin embargo, son conocidos por someter sus señales de video a todas las formas de crueldad conocidas por el hombre antes de permitir que alguien las vea. Agregan tituladores, generadores de efectos especiales (SEG), computadoras y otros dispositivos a la ruta de la señal y, a menudo, en el intento de crear un video deslumbrante, terminan introduciendo una gran cantidad de ruido en su señal. Cuando terminan, las imágenes se ven granulosas y el audio suena apagado e indistinto.
Para evitar que esto le suceda a sus señales, puede tomar varias precauciones. Probablemente la más simple sea evitar poner demasiados dispositivos en el camino de su señal. Por ejemplo, solo debe adjuntar títulos y SEG cuando sea necesario. Y debe evitar los procesadores de señal por completo, porque en su intento de mejorar la calidad de la señal, invariablemente crean el efecto contrario al agregar ruido.
No creas que estás fuera de peligro si editas con una computadora. Cualquier sistema digital que utilice entradas de video analógico (incluidas las entradas de video compuesto y S-video) somete sus imágenes a un mayor ruido, sin mencionar los artefactos de compresión. En tales situaciones, utilice conexiones de S-video siempre que sea posible para minimizar el daño. He aquí por qué:los cables de video de estilo RCA ordinarios son cables compuestos, lo que significa que transportan una señal que es una mezcla, o un compuesto, de la información de video en blanco y negro y en color. La mayoría de los tipos de equipos de video (incluida su videocámara) procesan la parte en blanco y negro de la señal por separado de la parte en color de la señal. Para enviar una señal compuesta por el cable, las dos partes de la señal deben pasar por un proceso conocido como modulación. De manera similar, antes de que el equipo en el otro extremo pueda interpretar la señal, debe demodularse. Cada vez que modulas o demodulas la señal, ¿adivina qué sucede? Así es:más ruido.
Los cables de S-video mantienen separadas las partes en color y en blanco y negro de la señal de video. Esto significa que no tiene que preocuparse por el ruido adicional que proviene de la modulación y la demodulación. Sin embargo, aún tiene que preocuparse por la interferencia que resulta de los EMR perdidos que se encuentran con el cable, por lo que vale la pena la inversión en un cable de S-video blindado.
Los cables FireWire, por otro lado, transportan una señal digital, que es altamente resistente al ruido. Al transmitir una señal puramente digital, puede terminar con una imagen casi tan prístina como cuando salió del CCD. Esto significa que puede transmitir su señal de video desde una videocámara digital a una computadora, agregar todo tipo de títulos y efectos sofisticados y luego volver a transferirla a una cinta digital prácticamente sin pérdida en la calidad de la señal.
Si está operando completamente en un entorno digital, conectando su equipo a través de FireWire, entonces tiene muy poco de qué preocuparse. Tus señales de video y audio, al ser digitales, podrán soportar múltiples copias sin sucumbir a los males del ruido.
En Resumen
Cuando todo está dicho y hecho, hay mucho más en su videocámara de lo que parece. Incluso el modelo más básico contiene un sistema de imágenes altamente sofisticado que es nada menos que una maravilla científica.