Los grandes directores de cine saben que en realidad no están en el negocio de fotografiar actores, están en el negocio de registrar la luz. Eventualmente, en las décadas de 1960 y 1970, comenzaron a capitalizar esto, disparando ocasionalmente directamente a las luces de sus sets, lo que se convirtió en una marca registrada para directores como Stanley Kubrick y Steven Spielberg.
La videografía es el hermano menor de la cinematografía cinematográfica, y comprender el papel que juega la luz en la videografía es la clave para comprender la diferencia entre las tecnologías CCD y CMOS.
CCD significa dispositivo de carga acoplada; CMOS significa semiconductor de óxido de metal complementario. Estos son los chips en los que se enfoca la luz captada por la lente de una videocámara. Esas señales se procesan aún más dentro de la videocámara y, en última instancia, la imagen se graba en el medio de almacenamiento de la videocámara, ya sea una cinta, un DVD o un disco duro interno o externo. Las cámaras con múltiples sensores de imagen usan un chip por cada color primario de luz (rojo, verde y azul) y utilizan un procesador de imagen separado para combinar las tres señales en una imagen de video en color. Los chips CMOS más nuevos y económicos combinan un sensor de imagen y un procesador de imagen en un solo chip. Todos los diseños de CCD utilizan un procesador de imágenes que está separado del sensor de captura de luz real.
La primera gran diferencia entre los dos es que los chips CMOS se fabrican de manera muy similar a los microchips tradicionales, mientras que los CCD, que utilizan tecnología que se remonta a una invención de Bell Labs en 1969, utilizan su propio proceso de fabricación patentado.
Para comprender sus roles en la grabación de video, es útil recordar una tecnología centenaria, la cámara de cine basada en película. En una cámara de película, una vez que una imagen pasa a través de su lente y apertura, se graba en una tira de película de plástico que contiene sustancias químicas sensibles a la luz y al color para su posterior revelado. En una cámara de video, un sensor de imagen CMOS o CCD traduce la imagen de la lente a cualquier medio digital que use la videocámara en particular.
Debido a sus orígenes en la industria de chips de computadora, los chips CMOS son más baratos de fabricar. Pero, en general, una videocámara equipada con CCD separados producirá una imagen de mejor calidad con menos ruido electrónico que un solo chip CMOS.
Los avances en la tecnología de fabricación están reduciendo las diferencias de calidad entre los dos tipos de sensores de imagen. Pero antes de que cualquier tipo de chip pueda hacer su magia y capturar una imagen electrónicamente, la imagen tiene que llegar allí. Tomemos unos momentos para analizar su cadena de señal.
Que se haga la luz
Como saben la mayoría de los camarógrafos, la iluminación adecuada es esencial tanto para la estética como para minimizar el ruido del video. Ya sea el sol, "la luz de 10 000 000 kilovatios de Dios", como la denominó una vez el director de Titanic, James Cameron, o un simple banco de luces de cuarzo, la iluminación de su set o locación ingresa al interior de la cámara de video a través del cristal de la lente. (o el plástico de la lente, en algunas cámaras de consumo de menor calidad).
El tamaño de la lente de una videocámara afecta su rendimiento. Muchas de las pequeñas videocámaras de consumo en el piso de su gran tienda local de productos electrónicos tienen lentes notablemente pequeños. Esto puede afectar su capacidad para funcionar en situaciones de poca luz:una lente de mayor diámetro capturará más luz que una lente más pequeña. La miniaturización general de muchas videocámaras de consumo también explica el énfasis en los chips CMOS, ya que los CCD suelen consumir mucha más energía. El uso de CMOS ayuda a las videocámaras de consumo a utilizar baterías más pequeñas pero más duraderas, lo que ayuda a reducir el tamaño.
Una vez que la luz se mueve más allá del cristal de la lente, primero golpea la apertura de la videocámara y luego el obturador, si tiene uno. Aunque algunas videocámaras CCD de gama alta tienen obturadores mecánicos al igual que las cámaras de cine, la mayoría de las videocámaras de consumo no los tienen. Los chips CMOS determinan electrónicamente la duración de la exposición.
Como tener un Fotomat en la mano
Una vez que la luz llega al sensor de imagen, se convierte en una señal eléctrica analógica. En una videocámara basada en CCD, la señal va al procesador de imagen, pero en una videocámara basada en CMOS, la salida del dispositivo CMOS es una imagen codificada, por lo que no se requiere el procesador de imagen. La siguiente parada para la imagen codificada es el medio de almacenamiento de la cámara. Dependiendo de la sofisticación de la videocámara, su procesador de imágenes también realiza automáticamente una variedad de funciones de procesamiento digital de la imagen que se le pasó. Estos pueden incluir balance de blancos, filtrado y estabilización de imágenes, corrección de errores, transformación de color y otros procesos.
La cantidad de píxeles en un sensor de imagen afecta su rendimiento en términos de resolución en general y en aplicaciones más especializadas, como tomas con poca luz. En última instancia, la cantidad de píxeles aumentará a medida que aumente la calidad y el precio de la videocámara. Pero al menos esto es algo que puedes comparar fácilmente.
Otra área donde los diseños basados en CCD brindan más flexibilidad que sus primos CMOS es su capacidad para controlar la ganancia. Las videocámaras profesionales a menudo tienen un interruptor de control de ganancia externo para ajustar la sensibilidad del CCD, para ayudar a aumentar la entrada o reducir el ruido de video según corresponda. Para un uso típico, es mejor ajustar la exposición con la apertura y la velocidad del obturador en lugar del control electrónico de ganancia. Sin embargo, hay momentos en los que una mayor sensibilidad, y el aumento inherente del ruido, es la contrapartida de obtener una toma utilizable, particularmente en condiciones de poca luz, de correr y disparar, cuando se puede aceptar la menor calidad de video y granularidad.
La videocámara de colores coordinados
Los sensores de imagen solo detectan y registran la intensidad de la luz que los incide, registrando la imagen en escala de grises; en realidad no graban en color ellos mismos. En un diseño de videocámara de un solo chip, una matriz de filtros de color se encuentra en la parte superior del sensor de imagen. En algún lugar entre la superficie sobre la que la luz incide en el sensor de imagen y la salida codificada del procesador de imagen, el color se extrae de acuerdo con el patrón de los diminutos filtros de color. El flujo de datos pasa a través del códec utilizado por la videocámara (generalmente DV, MPEG-2 o AVCHD) para comprimirse antes de grabarse en cualquier medio que esté usando la videocámara, ya sea una cinta, un disco duro, un disco, una tarjeta de memoria, una conexión de red, etc.
En el caso de las videocámaras de gama alta con múltiples sensores de imagen, cada sensor captura un solo color de luz primario a través de un prisma dentro de la cámara. El prisma divide la luz que ingresa a la lente de la videocámara en rojo, verde y azul y luego envía esos colores al sensor de imagen correspondiente, donde se codifica la intensidad de cada color. La necesidad de los tres sensores individuales, uno para cada color primario, es otra razón más por la que las cámaras profesionales de 3 chips son más caras que las cámaras de consumo.
Independientemente de si tiene una videocámara pequeña basada en CMOS con un solo sensor de imagen o una unidad profesional de 3 CCD con un procesador de imagen de alta gama complejo e independiente, estos chips hacen una gran cantidad de trabajo que solían hacer muchos. piezas mecánicas y muchos productos químicos en los días de las cámaras de cine. Pero no están exentos de sus propios problemas.
Persiana enrollable, CCD difuso
No, ese no es el nombre de una divertida película de artes marciales, pero destaca algunas de las ventajas y desventajas de cada tecnología.
Para desarrollar nuestra analogía al comienzo del artículo, disparar directamente a luces brillantes sobreexpuestas con una cámara CCD puede resultar en manchas, que a menudo se manifiestan como rayas verticales evidentes, muy diferentes de la forma en que las luces florecen cuando se fotografían con película.
La mayoría de las cámaras CMOS utilizan un obturador electrónico rodante para capturar una imagen secuencialmente en filas delgadas de arriba a abajo en el transcurso de un solo cuadro. Esto contrasta con el obturador global más tradicional de la cámara CCD, donde el sensor captura una imagen en su totalidad.
El obturador rodante de la cámara CMOS puede imponer un tipo diferente de distorsión:sesgo. Esto puede provocar la distorsión de las líneas verticales en una toma durante una panorámica rápida. (Imagínese una toma panorámica de un rascacielos de Nueva York, como ejemplo extremo). Pero para aquellos que filman principalmente bodas o imágenes de cabezas parlantes para recopilar noticias, ninguno de estos problemas ocurrirá con mucha frecuencia. Sin embargo, los videógrafos orientados a la acción deben tener cuidado.
Elegir una cámara de video
Elegir entre CMOS y CCD es solo un elemento entre muchos que deben tenerse en cuenta al comprar una nueva cámara de video. El tamaño de la lente y si la videocámara acepta o no lentes intercambiables para gran angular, teleobjetivo, macro y otras aplicaciones especializadas es otra. ¿La cámara está equipada con entradas XLR para usar con micrófonos profesionales? ¿Esas entradas XLR proporcionan alimentación phantom para micrófonos lavalier con clip? ¿Qué tan flexibles son los controles de la videocámara, para aquellos momentos en los que no desea utilizar la cámara en modo automático?
Al igual que con cualquier equipo profesional, desde instrumentos musicales hasta microscopios, una mala técnica producirá malos resultados, incluso si está utilizando la videocámara más cara. Por el contrario, una buena técnica puede producir imágenes aceptables, a veces incluso excelentes, incluso en las cámaras de consumo más económicas.
Entonces, ¿debería elegir CCD sobre CMOS? Le preguntamos a Hahn Choi, quien es uno de los talentos detrás de la cámara en la startup web de transmisión de video HD PJTV.com (donde, para ser sincero, soy un talento ocasional en el aire). Choi dijo:“Cuando se trata de calidad, mi opinión personal es que no marca la diferencia, debido a la compresión que se usa con la mayoría de las cámaras HD. Ya sea HDV o AVCHD, sigue siendo compresión y eso afectará la calidad del video. Con el procesamiento de las cámaras, también es difícil decir que una es mejor que la otra”. Sin embargo, aunque muchos fabricantes de gama alta, incluido Red Digital Cinema, están comenzando a usar chips CMOS, si puede permitírselo, 3-CCD es el camino a seguir. Esto es especialmente cierto si su material está diseñado en última instancia para llegar a la transmisión televisiva.
Pero en estos días se filma mucho material para la web, para sitios de agregación de videos como YouTube y blogs y sitios web de grandes medios que se vuelven multimedia. Si ese es el caso, dados los factores que mencionó Choi, una buena videocámara CMOS será suficiente para muchos propósitos.
Ed Driscoll es un periodista independiente que cubre el cine en casa y los medios.