TECNOLOGAS AUDIOVISUALES: CMARA Y SONIDO

Apuntes de la asignatura

DOCUMENTACINENDICETEMTICOCLASESMAGISTRALESClase1. 28/9. Produccionesparatelevisin.Personalyfunciones NorecogidoenDocumentacin. Clase2. 2/10. Absorcindelsonidoeiluminacindelplat NorecogidoenDocumentacin. Clase3. 9/10. Configuracindeequiposenplat NorecogidoenDocumentacin. Clase4. 16/10. Conversindeespaciosdecolor Documentacin:2045.Ver:4243. Clase5. 23/10. Captacindeluz.SensorCCD Documentacin:4655.Ver:4647. Clase6. 30/10. SensorCMOS Documentacin:5663.Ver:56,5860. Clase7. 6/11. Formatosdemuestreo.Soportesdegrabacin Documentacin:6467. Clase8. 20/11. Compresindevdeo.MPEG NorecogidoenDocumentacin. Clase9. 4/12. Tiposdeobjetivos NorecogidoenDocumentacin. Clase10. 11/12. Modelosdecmarasdevdeoycine Documentacin:6773. Clase11. 18/12. Temperaturadecolor.Definicindeimagen.VdeoHD Documentacin:2124;7172,8387. TRABAJOSTrabajo1. 18/12. Micrfonosytransmisindesealesdeaudio. NorecogidoenDocumentacin.

SUMARIODELOSAPUNTES

1. Configuracinyequiposdelplat 3

2. Absorcindelsonidoenplat 5

3. Sensoresfotoelctricos 6

a. SensorCCD 9

b. SensorAPS(CMOS) 12

4. Temperaturadecolor 14

5. Conversindeespaciosdecolor 15

6. Formatosdemuestreo 17

7. Definicindeimagen 19

8. Compresinycodificacindevdeo(MPEG) 21

9. Tiposdeobjetivos 24

10. Modelosdecmarasdevdeoycine 27

CONFIGURACINYEQUIPOSDELPLAT

Enelplatsedisponenlosequiposparalacaptacind sealaudiovisual,esdecir,lascmarasylosmicrfonos.Enunasalaanexa(saladlosequiposparalagestindelmaterialcaptadoenelpl

Sealdevdeo

Lasealdelplatesenviadahacialasunidadesdecontrol(CCU),quecontrolan lascmarasa lasqueestnconectadas:ganancia,colorimetra,aberturadel diafragma Deben situarse a menos de 50metros del dispositivo. Posteriormente pasan atravs de un generador de sincronismo (GSync),queevitalosdrops(repeticindeplanos,osaltodefotogramas)alcambiardeunacmaraaotra.

Despus,lassealesdelascmaraslleganhastaelmezcladordevdeo,aligualquelasdemsfuentesde vdeo: titulacin y VTR. La tituladora es unacomputadora que sirve para introducir textos oinfografasdirectamenteen la sealdeprograma.Los equipos VTR son reproductores de Betacam,paralanzarvdeosdurantelaemisin.

En el mezclador tambin se efectan lastransiciones entre las diferentes fuentes de vdeo(corte, fundido, cortinillas). Desde el mezcladorseemiteunasealunificadahaciaelgrabador.ela

econtrol)seencuentrantodosat.

CCU

Mezclador

VTR

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Sealdesonido

La seal de los micrfonos se transmitedirectamentehastaelmezcladordesonido,alquetambin llegan el resto de las fuentes de audio:VTR,efectossonoros,CDROM,MiniDisc,etctera.Las entradas de audio de la mesa pueden seranalgicas o digitales. Las destinadas a losmicrfonossonanalgicasysuelencontarconunaalimentacin fantasma y un previo para dotar degananciaalaseal.

Enelgrabador,principalmente,seecualizaelsonidoyseregulalaganancia.Desdeelmezclador, antesde la grabacin, sepasaporun sistemade retardo (delayer)paragarantizarlasincronizacinconlasealdevdeo,yaqueelsonido,altenerunflujodedatosmsreducidoqueelvdeo,sufreunretardomenorenlatransmisinynecesitaserretenidohastaqueelvdeoterminadeserprocesado.

Monitorizacin

Enlasaladecontrolsedisponeunaseriedemonitores.Cadaunodeellosmuestraunasealdevdeodeterminada:lascaptadasporlasdiferentescmaras,lasprovenientesdelosVTR,ascomolatitulacin,elprograma(lafuentedevdeoseleccionadaparalagrabacin en elmomento concreto) y el previo (la fuente de vdeopreparadaparasucederalaqueestenprogramaeneseinstante).

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ABSORCINDELSONIDOENPLAT

Para la insonorizacin de un plat se puede recurrir a varios mtodos. Uno es laabsorcin del sonido mediante materiales porosos, de una gran densidad. Con elrevestimientodeestosmateriales,seconsiguequelaacsticadelasalaseaigualestllenaovaca.

EltechoArmstrongesporosoysefabrica,entreotros,confibradevidrio.

Otraformadeinsonorizacinconsisteenlaroturadelasondassonoras,desviandosutrayectoria a travs de panelados irregulares (de perpendicularidad cruzada)dispuestosenlassuperficiesdelasala.Cuandolasondasrebotanenestassuperficies,suenergasedisipa.

Porltimo, sepuedealterar la transmisindel sonidoutilizando revestimientosconmltiplescapasydiferentes ndicesde refraccin;alatravesarlos, lasondassonorasvaransuvelocidaddetransmisin,atenundoseconmayorrapidez,especialmentesisetratadematerialesdensos.

Ejemplodeaislamientoacstico multicapa

1.Espuma2.Aislante3.Pareddeladrillo

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SENSORESFOTOELCTRICOS

En las cmarasdigitales, seande vdeoode fotografa,el sensor (o sensores)eseldispositivoencargadodecaptarlaluzquepasaatravsdelobjetivo,convirtindolaenimpulsos elctricos de una determinada intensidad. En las cmaras analgicas depelcula,estafuncin ladesempeaba lapelculafotosensible.Sinembargo,mientrasquelapelculaeracapazdealmacenarlaimagencapturada(despusdelrevelado),elsensor digital transmite la informacin que recoge a un sistema de procesamientopara, finalmente, almacenar las imgenes en un soporte extrable (tarjetas dememoria,cintasDV)odealmacenamientointerno(discoduro).

Un sensor tiene una superficie rectangular en la que se hallan una cantidad defotodiodos (en ingls fotosites), dispuestos en forma dematriz.Unamatriz es unaformadeordenacinenfilasycolumnas.Por lotanto,elnmerototaldefotodiodoseselresultadodemultiplicarelanchoporelaltodeceldasdelamatriz.Aesedatosele llama resoluciny semideenpxelesymegapxeles (unmegapxelequivaleaunmillndepxeles).

No obstante, la denominacin es doblemente equvoca. Por un lado, el conceptoresolucinhacereferenciaaunvalordedensidad (unacantidaddeelementosporunidaddeespacio),mientrasqueaquseusacomosimplecantidad.

Porotro lado, loselementosque seestn cuantificandono sonpxeles (queemitenluz),sino fotodiodos (registran luz).Loquesesciertoesqueconunacmarade2megapxelessepuedeobteneruna imagen,enunmonitor,queocupe2millonesdepxeles(1600x1200)siseveatamaocompleto.Esdecir,que la informacindeunfotodiodogeneraunpxel.

Queunacmaratengaunsensorconmsresolucinqueotra,contrariamentealoquemuchagentecreeya loque lamayorade los fabricantes tratandehacercreer,nosignificaquevayaaproducirimgenesconmayorcalidad.Slogenerarimgenesdemayortamao.

Lossensoresseconstruyencondiferentes tamaosyrelacionesdeaspectosegneltipo de cmara al que estn destinados. Por ejemplo, en las videocmaras deaficionadomiden1/6depulgada.Enunacmaracompactasuelenserde1/2,33.EnunacmararflexseusanlosformatosAPSC(24x16mm)yFullFrame(36x24mm).

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Lacantidaddeceldasquetieneunsensornoestdeterminadaporeltamaodeeste,yaquehayfotodiodosdediferentestamaosycondiferentesseparacionesentres.

Lafuncindelsensorvarasiseutilizanunoovariosen lamismacmara.Encasodeque la cmara tenga tres sensores, cada uno de ellos registrar informacin de uncanalRGBdistinto:unomidelaluzazul,otrolaroja,otrolaverde.Despus,mediantelaadicindeesostrescanales,seobtieneelcolorreal.

Laseparacin(descomposicin)delaluzserealizaatravsdeunprisma.CadaunodeloscanalesRGBesdirigidohaciaunsensordiferente.

Si la cmara dispone de un nico sensor, se utiliza un filtroBayer para registrar elcolor.ElfiltroBayeresunacapasuperpuestaalosfotodiodosyfuncionadeformaquecada fotodiodo recoge informacindeun solo canalRGB. El 50%de los fotodiodosmide luzverde;el25%deellos, luzazul;yel25% restante, luz roja.A travsdeunproceso de interpolacin, en base a la informacin de las celdas adyacentes, seestimanlosdoscanalesquefaltanparacadafotodiodoyserestituyeelcolor.

Sitepreguntasporquhaymspxelesreceptivosalaluzverde,chaleunvistazoalespaciodecolorRGB(pginasiguiente),queesconelquetrabajanlagranmayoradelossensores.Comopuedescomprobar,lacantidaddetonosverdes(partesuperior)esmayorqueladerojosoazules.

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UnaexcepcinalempleodelfiltroBayereselsensorX3deFoveon.Estesensortienetres capas superpuestas de fotodiodos. Cada una de ellas retiene una determinadalongituddeondaydejapasarelrestodeellas.Deestemodo,seobtieneinformacinde los tres canales RGB para cada punto de la imagen, siendo innecesaria lainterpolacin.

Existensensoresdediferentestipos,aunquesufinalidadessiempre lamisma:captarluz.LadivisinprincipalsehaceentresensoresCCDyCMOS.Cadaunodeellostieneuna serie de ventajas y desventajas respecto al otro. Los sensores CCD son mscostosos y consumen ms energa que los de tipo CMOS, por lo que tambin secalientanms.Adems,necesitandeuna implementacinelectrnica adicionalmscompleja. Son poco resistentes al fenmeno blooming, que se produce por unasobrecargadeluzenunazonadelsensor,contaminandolosfotodiodosadyacentes.Acambio,sonmssensiblesalaluz,locualesbeneficiosoensituacionesdeoscuridad.

Enelmbitoprofesional,anseconsideraque lossensoresCCDproducen imgenesdemejorcalidad.UnaaplicacindondeelCCD sigue siendohegemnicoes lade lafotografatelescpica.

Hayque teneren cuenta,en cualquier caso,queelCCDesuna tecnologa conmstiempodedesarrollo,yporlotantomsperfeccionada.

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ElsensorCCD

LossensoresCCD,deChargeCoupledDeviceodispositivodecargasacopladas,fueronlos primeros en aparecer, ya que se inventaron en 1969. En un sensor CCD, cadafotodiodo est interconectado con los fotodiodos adyacentes en una estructura dearray.Unarray,enelectrnica,esunaformadeordenacin indizada.Enestecasosepuedenextraerdatosporunosolodesusextremos.Normalmente, laestructuradelCCDesdearraysverticales:cadaceldadeunacolumnacorrespondeaunaposicindelarray,ycomotal,llevaasociadaunndicedeposicin(lafilaenlaqueseubica).

Elmecanismodeestediseoseentiendemejorfijndoseenunfaxoenunescner.Elescnerfuncionadelamismamaneraqueunacmara,perocuentaconunsensorCCDde formaalargadaque consideraremosunidimensional.Este sensor sedesplazaa lolargodeundocumentoyrecopilainformacinlumnica.Duranteelproceso,losdatosque va recogiendo son transmitidos a un procesador, y se forma una imagen en lapantalladelordenador.

Enelcasodeun sensorbidimensionalcomo losquenosocupan,alexistirmltiplesfilasdefotodiodos,lainformacindebetransportarseatravsdecadacolumnahastaunodelosextremos.Paraello,elsensortienevariascapas.Inmediatamentedebajodelamatriz de fotodiodos hay una capa aislante, por lo general de dixido de silicio(SiO2),queevitaquelascargasdeloselectronessedesplacenaotrasceldas;ydebajo,unaplanchasemiconductoradesilicio,por laquesetransmite lacorrientehasta losextremosdelsensor.Unsemiconductorsediferenciadeunconductorenquemientrasesteltimosoloescapazdetransmitirenerga,elsemiconductorpuedealmacenarla(retenerla)duranteuntiempo.

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Casoprctico

Queremoscapturaresta imagen.SupongamosunCCDconunamatrizde fotodiodos(4,3).

Cadaceldadeestesensorrecibeunadeterminadacantidadde luz.Losfotodiodossecargannegativamente(eslanaturalezadeloselectrones)convaloresA1,A2,A3yassucesivamente.

Elrelojdesistema(CLK)esundispositivoqueefectaunadescargapositiva(+)sobrecada fila de celdas. Dado que las cargas negativas y la positiva se atraen (es lanaturaleza de las cargas), las cargas originales de una fila pasan a las posicionesinmediatamenteinferiores.SuprimeradescargasobreBlanzadelarraylascargasenlafilaC:

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Lascargas [C1C4]sondirigidashaciaelprocesadorde lacmara.ElrelojdesistemaefectaunanuevadescargasobreC, lanzandodelarray lascargasen la filaC,queahorason[B1B4],ydirigindolashaciaelprocesador.

Comosepuedeintuir,yportantoobviar,elprocesoserepiteunavezms,lanzandolascargas[A1A4].

El procesamiento de las cargas elctricas consiste en amplificarlas (puesto que sonmuy pequeas cuando salen del sensor) y transformarlas en un determinado valorbinario,enbase a su intensidad.Esto se llama conversinanalgicodigital (CAD,oADC). Recuerda que un sistema analgico es el que admite infinitos valores deentrada.Un sistemadigital,en cambio, sloadmiteunnmero limitadodevalores.Estenmerodependedelprocesadordelacmaray,porejemplo,serde256valorespara un procesador de 8 bits (28 = 256). Las celdas que hayan recibidomenos luztendrnmenorcargaelctricaysuvalorestarmsprximoa0.Unvalor0absoluto(00000000)correspondealnegro.Enelejemplodelprocesadorde8bits,unvalor11111111(255enbinario)equivalealblanco.Entremediashaytodaunaescaladegrises.

Unavezelprocesadordelacmarahagestionadotodalainformacindenuestros12fotodiodos, genera un archivo de imagen en el que a cada dato se le asigna unaposicin(pxel)acorde.Estearchivosealmacenaenunsoportedememoria.

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ElsensorAPS(CMOS)

Los sensores CMOS, de ComplementaryMetalOxide Semiconductor, son conocidoscomo sensoresdepxelesactivos.Estoes asdebido aque cadaunade sus clulasfotosensibles incorporasupropioamplificadordeseal,adiferenciade losCCD,queprecisandeunamplificadorexterno. La informacin recogidapor cada fotodiodo seenva, ya amplificada, hacia el conversor analgicodigital, que tambin suele estarincorporadoenestechip.

Existen diferentes implementaciones para cada celda. Lams comn incorpora trestransistores, aunque hay otros diseos de hasta seis transistores, que realizanfuncionesadicionales.Enundiseodetrestransistores,comoeloriginaldeP.J.Nobleen1969, la cadade tensinentreelpuntomasa ( )y la fuentedealimentacin(VRST)conduce lacargaresultantede laexposicin lumnicadelfotodiodo(l )haciauntransistor(MSF)quehacedeamplificadordelaseal.Deestepunto,lasealpasaaotro transistor (MSEL) que enva los datos al array de la columna en la que estintegrada la celda. Un tercer transistor (MRST) funciona como un interruptor querestauraelcircuitodespusdecadaexposicin.

Como lasealsetransmiteyaamplificada, la lecturadelsensoresmsrpidaque lade un CCD. Al funcionar cada fotodiodo demanera autnoma, tambin se evita elefectoblooming,porelque la sobreexposicindeuna zonadel sensor afecta a lasceldasadyacentes.Otraventajadeestesensoresque tieneunconsumodeenergamuyreducido,yaque,enreposo(mientrasnoestexpuesto),slogenera lascargasparsitasinherentesacualquiercircuito.

El CMOS produce un flujo de datos escalonado, ya que la informacin se capta deforma independienteyordenadaencada fila.Esta formade lecturaseconocecomorollingshutter,yprovocaunefectocaracterstico,porelque las imgenesfijasoenmovimiento de objetos mviles aparecen distorsionadas direccionalmente, en elsentidodesutrayectoria.

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Como contrapartida principal del CMOS, hay que sealar que la uniformidad de laseal no es ptima, ya que los amplificadores de todas las celdas deben de rendirexactamentealmismonivel,principiodifcilde llevaracabo.Lasdiferenciasentreelprocesamiento de las distintas celdas generan patrones de ruido fijo, presentes enigualmedidaentodaslasimgenesobtenidasporelsensor.

Otradesventaja radicaenelespacioocupadopor la circuitera,queprovocaque lasuperficiedelCMOSsensiblealaluzseareducidaenrelacinaltotal.Durantemuchosaos,estacircunstanciadificultlaexpansindelossensoresdepxelesactivos.Hacia1990, la aparicin de circuitos con una mayor densidad de integracin permiti,finalmente, fabricar CMOS de mayores prestaciones. Sin embargo, la electrnicaintegrada en el sensor an tiende a generarms ruido en la sealque enunCCD,especialmenteenexposicioneslargas.

UnamejoraimportantedeldiseooriginaldelCMOSfuelaadicindelupassobrecadacelda,demodoquelaluzincidentesobreellasfuerantegramenteconcentradasobreel fotodiodo y no sobre la parte electrnica, insensible a la luz. Estamodificacinpermite registrar unamayor cantidad de luz, aunque la reproduccin de los tonosazules(losmenosabundantes)siguesiendodeficientepor lasprdidasde informacinexistentes.

En estemismo sentido, recientemente se ha introducido una nueva generacin desensores CMOS retroiluminados. Se denominan as porque en ellos toda la parteelectrnicaseubicabajolosfotodiodos,teniendoestosunamayorsuperficiesensible.

Los sensores CMOS se producen con unmenor coste que los de tipo CCD. Ello hafacilitado su implantacin en muchos dispositivos econmicos con bajosrequerimientos,talescomolascmarasdevideovigilancia,lascmaraswebylasdelostelfonosmviles.Versionesoptimizadasdeestatecnologatambinestnpresentesen el mbito profesional, en el que Sony ofrece algunas videocmaras dotadas desensoresCMOS.LascmarasfotogrficasDSLRhan introducidoprogresivamenteestetipodesensores,endetrimentodeloshabitualesCCD,paralograrmayorescadenciasdedisparoenrfagaydebidoalasestrategiascomercialesparareducirlosprecios.

TambinseempiezanamontarsensoresCMOSenlascmarasfotogrficascompactasydevideoaficionado,entrelasquelosCCDhabanpredominadohastaelmomento.

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TEMPERATURADECOLOR

Un cuerpo negro es un objeto ideal que absorbe toda la luz y toda la energa queincide sobre l. As, la temperatura de color de una fuente de luz se definecomparando su colordentrodelespectro luminoso conelde la luzqueemitirauncuerponegrocalentadoaunatemperaturadeterminada,expresadaengradosKelvin.

Conversinentreescalasdetemperatura

Enfuncindelatemperaturadecolor,sepuedendistinguir:

Lucesfras:altastemperaturasdecolor;producentonosfrosysombrasblandas.Enplat,estetipode iluminacin larealizan las luces incandescentesoHMI,quesirvencomorellenogeneral.Lucesclidas:bajastemperaturasdecolor;producenlucesclidasysombrasduras.Enplat, son caractersticos los cuarzos (focosde tungsteno), que se emplean con finescreativosyperfilesdireccionales.

Latemperaturadecolorneutraescaractersticadelaluzsolar.

En lascmaras, lafuncindelbalancedeblancosescorregir lasdominantesdecolorque tiene cada tipo de luz, caracterizada por su temperatura de color. Suele haberajustespredefinidosparavariassituaciones:sol, luz incandescenteLascmarasmsavanzadas incluyenademsunmodopersonalizado:semuestraunobjetoblancoalacmaraenlascondicionesdeiluminacinenlasquesevayaatrabajar.

CERILLA

NIEVE

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CONVERSINDEESPACIOSDECOLOR

Laconversindeespaciosdecolorsetratadeunatcnicaempleadaparalaemisinendiferidoylasretransmisionesalargadistancia;y,porextensin,paralamayoradelasaplicaciones de vdeo. Elmotivo es que permite reducir la cantidad de informacinnecesariaparatransmitir lasealy,por lotanto, lautilizacindeunanchodebandamslimitadoparahacerlo.

Enlanaturaleza,laluzestformadaporondasdedistintasfrecuencias,delascuales,slo una pequea parte son visibles para elojo humano, y se denominan espectrovisible.Laluzcomprendidaenelespectrovisible(ondasdefrecuenciascomprendidasentre400my700m)esblanca,frutodelaadicindelasdiferentesfrecuencias.

A este proceso se le denomina sntesis aditiva del color.De forma simplificada, sereducentodoslosposiblescoloresaslotres:rojo,verdeyazul(RGB).Laexplicacinse encuentra en la Primera Ley deGrassmann: cualquier color se puede expresarcomolamezcladetreslucescoloreadas(roja,verdeyazul)llamadasprimarias.

Lascmaras,ensugranmayora,capturan informacindecolorRGB,bienmedianteunamscara de Bayer o con un sensor diferente para cada canal. Sin embargo, lamayora de los formatos de grabacin y distribucin de vdeo convierten lainformacin RGB, de color, a un espacio YUV, de luminancia y crominancia. Estatcnica se basa en el funcionamiento del ojo humano, que es ms sensible a lasvariacionesenlaintensidaddelaluz,obrillo,quealoscambiosenelcolor.

ElmodeloYUVtieneuncomponentedeluminancia(Y)ydosdecrominancia(U,V).Lainformacinde luminancia (brillo) siempre se transmite completa,demodoque losreceptoresenblancoynegropuedanhacerusodelaseal.Lacrominancia,deforma

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genrica, evala la diferencia entre dos colores RGB, por ejemplo BG, (valordenominadoCb)oRG (Cr),queson losdiferencialesmshabitualmenteempleados(modeloYCbCr),dadoquedesprecianelcanalquemenosinformacinaportaencadacaso,comopuedeapreciarseenlamatriz.Lainformacindecrominanciapuedemuestrearsecondiferentesformatosenfuncindelosrequerimientosdecadaaplicacin.

Aplicacinprctica.Unlumenmidelapotencialuminosapercibida.Paraconseguirunlumendeluzblanca,esdecir,conlamximaluminancia,

Y=0,299R+0,587G+0,114B

Aprciesequelostrescoeficientessuman1,deloquesepuedeinferirqueelvalordelos coeficientes representa la importancia de cada canal en la obtencin del tonobuscado(enestecasoelblanco).

Enelcasodelascrominancias,sielegimoselmodeloCbCr,

U=Cb=0,436B0,289GV=Cr=0,615R0,515G

Despreciando,enamboscasos,elcanalquecontienemenosinformacin.

TpicaconexinparalatransmisindevdeoporcomponentesYUV.

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FORMATOSDEMUESTREOLatransmisindelasealdevdeoserealizaatravsdevdeoporcomponentesYUV,o,especficamente,YCbCr.UnformatodecolorYCbCrrepresentalasealdevdeoconunaluminanciaydoscrominancias.Elojohumanoesmssensiblealaluminanciaquealacrominancia;estopermitereducirlainformacindecrominanciaquesetransmite,manteniendo una calidad de imagen aceptable.De la informacin producida por elsensordelacmara,sepuedemuestrear(seleccionarparasutransmisin)todaounaparte.Ellopermitehablardediferentesformatosdemuestreo.

4:4:4.Semuestreatoda la informacinde luminanciaydecrominancia.Nosereduce el ancho de banda para latransmisinde laseal,pero lacalidadesptima.

4:2:2.Semuestreatoda la informacinde luminancia. Las crominancias semuestreana lamitadde frecuenciaenladireccinhorizontal.Esdecir,queencada fila slo seescoge la informacindeceldasalternas,unas,otrano.Esteformato ofrece un buen equilibrioentrecalidadycompresin.

4:1:1.Semuestreatoda la informacinde luminancia. Las crominancias semuestreanauncuartodefrecuenciaenladireccinhorizontal.Esdecir,queencada fila slo seescoge la informacindeunadecadacuatroceldas.

4:2:0.Semuestreatoda la informacinde luminancia. Las crominancias semuestrean a la mitad de frecuencia,tanto en horizontal como en vertical.Segn la interpretacin del formato,paracadagrupode (2,2)celdaspuedehacerse un promedio de las cuatroceldas,dedos,otomarelvalordeunasola de ellas. Tanto 4:2:0 como 4:1:1proveen una compresin elevada, acambio de una menor calidad deimagen.

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FormatosdevdeoFormato de vdeo

Muestreo PAL

Muestreo NTSC

Profundidad color (B)

Flujo de datos

Algoritmo compresin

Ratio com-presin (C)

DV 4:2:0 4:1:1 8 bits 25 Mbps DV (DCT) 5:1 DVCam 4:2:0 4:1:1 8 bits 25 Mbps DV (DCT) 5:1 DVCPro 25 4:1:1 4:1:1 8 bits 25 Mbps DV (DCT) 5:1 DVCPro 50 4:2:2 4:2:2 8 bits 50 Mbps DV (DCT) 3,3:1 Betacam SX 4:2:2 4:2:2 8 bits 18 Mbps MPEG-2 9,2:1 Betacam Dig. 4:2:2 4:2:2 10 bits 90 Mbps DCT 2,3:1

FormatosdevdeoenaltadefinicinFormato de vdeo

Muestreo PAL

Muestreo NTSC

Profundidad color (B)

Flujo de datos

Algoritmo compresin

Ratio com-presin (C)

DVC Pro HD 20:10:10 20:10:10 8 bits 100 Mbps DCT 6,7:1 HDCam 20:10:10 20:10:10 8 bits 144 Mbps DCT 5:1 HDCam SR 4:4:4 4:4:4 10 12 bits 440 Mbps MPEG-4 1:1 (RGB)

PulsarsobrelosenlacesparamsinformacinsobrelosformatosdevdeoEl formato de muestreo 20:10:10 funciona de la misma forma que el 4:2:2. Ladiferencia radica en que 20:10:10 tiene una mayor frecuencia de muestreo,aproximadamente5vecessuperioraladelestndarconvencional.INFORMACINCOMPLEMENTARIAClculodelflujodedatos EnunsegundosetransmitenFimgenes(enPAL,25;enNTSC,30). AcadaimagenseleaplicaunacompresinCsegnelalgoritmo. CadaimagentieneLlneas(enPAL,625;enNTSC,525,enHD,1080). EncadalneasetomanMmuestras: 4:4:41728 4:2:21152 4:2:0y4:1:1864* *Ntesequeelempleodelmuestreo4:2:04:1:1noalteraelflujodedatos. CadamuestraconsisteenunainformacindigitaldeBbits.Luegoelflujodedatoses: (FLMB)/Cysemideenbitsporsegundo,omegabits(unmillndebits)porsegundo.TransformacionesUna transformacin es la operacin matemtica que convierte una funcin de undominio aotro. LaDCT,o transformadade cosenodiscreta, convierteuna sealdetiempoenunasealdefrecuencia.Seutilizaenlamayoradelosformatosporsualtacapacidaddecompresin:muchosdelosvaloresdelasealdevdeoseconviertenenfrecuenciasbajas,porloqueesnecesariounmenoranchodebandaparatransmitirla.

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DEFINICINDEIMAGEN

Las seales de vdeo se captan en undeterminado tamao de cuadro. Tradicionalmente se ha hablado de definicinestndar (SD) para la seal de formato PALempleadaentelevisin, lacualconstade576lneas; y de alta definicin (HD) para losformatos de cuadro de dimensiones superiores.Actualmente, ladefinicinmsaltadeusocomercialesel formatoFullHD,de1080lneas; aunque existen otros formatossuperiores.Dependiendo de las dimensionesdelcuadro,sepuedenencontrarvariosratiosdeaspecto.Losmshabitualessonlosdetipo4:3ylosde16:9opanormicos.

Encuantoa lassealesdevdeoutilizadasensistemas informticos, existe una mayorcantidaddedefiniciones;casi todasellasconrelacionesdeaspectodetipo4:3,porserestala que tienen los monitores convencionales.LasresolucionesmsutilizadassonlasdetipoVGA/XGA y las de tipo CIF. La resolucin devdeo VGA, por ejemplo, es habitual enmuchascmarasfotogrficascompactas.

Aparte de los mencionados acontinuacin, es posible encontrarotros formatos desarrollados deforma independiente por algunascompaas:

Formato Resolucin (pxeles)

Relacin aspecto

(efectiva) SQCIF 128x96 4:3 QCIF 176x144 4:3 QVGA 320x240 4:3 CIF 352x288 4:3 VGA 640x480 4:3 4CIF 704x576 4:3 PAL (SD) 720x576 4:3 WVGA 800x480 5:3 SVGA 800x600 4:3 XGA 1024x768 4:3 HD 720 1280x720 16:9 SXGA 1280x1024 4:3 16CIF 1408x1152 4:3 UXGA 1600X1200 4:3 Full HD 1920x1080 16:9

Laaltadefinicin(HD)

Elvdeoenaltadefinicintieneelobjetivodeofrecerunamayorcalidadde imagen.Para ello, adems del aumento de la resolucin, tambin recurre a aumentar lafrecuenciadecuadro,pasandodelas25imgenesporsegundotradicionales,a50fps(de30a60fpsensistemaNTSC).Debidoaambosfactores,lasealHDprecisadeunanchodebandamuysuperiorparatransmitirse.

Dentrodelasnormasdealtadefinicin,sedebendistinguirlasdebarridoprogresivo(p)ylasdebarridoentrelazado(i).Elbarridoentrelazado,queescaractersticodelossistemasde televisin tradicionales (SD)actualizaalternativamente las lneasparesylasimparesdelaimagen;elprogresivogeneratodaslaslneasdeformasimultnea,loque redundaenunamayor calidadde imagen,especialmentepara laextraccindecuadrosindependientes.Tambinseevitaelefectodeparpadeo.

HDvs.HDReady

LosdispositivoscatalogadoscomoHDReadynosonreproductoresenaltadefinicin.La etiqueta slo indica que estn capacitados para reproducir contenidos de altadefinicinHD,peroconvirtindolosaunaresolucinestndar.

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Capturasdeunvehculoenmarchareproducidoporbarridoentrelazado(izquierda)yprogresivo(derecha).

Tablaconlasdefinicionesdeimagenyformatosmshabituales.

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COMPRESINYCODIFICACINDEVDEO:MPEG

Debidoalgranflujodedatosquegeneranlassealesdevdeodigital,muchasvecesesnecesariocomprimirlasparapoder,bientransmitirlas(atravsdeunanchodebandalimitado),bienalmacenarlasenun soportepticoomagntico (por tenerestosunacapacidad limitada). Los organismos de estandarizacin (ITU, ISO) y empresasindependienteshandesarrolladonumerososestndaresparalacompresindevdeo,cada uno de los cuales da lugar adiferentes formatos. Fruto de esta disparidaddemodelosdecodificacin,podemosencontrararchivosdevdeodediferentestipos:

Lacompresinde lasealpuedeserdedosclases:conprdidasysinprdidas.Unacompresinsinprdidasconserva latotalidadde la informacinde lasealoriginal,mientras que una compresin con prdidas desecha parte de esa informacin, deformairreversible.Acambio,lacompresinconprdidasesmseficazenlareduccindelflujodedatos(bitrate).

Unode los sistemasde compresinmsutilizadosesMPEG.MPEG (MovingPictureExpertsGroup)naceen1988comouncomitdeexpertos,bajoelauspiciode la ISO(International Organization for Standarization). El grupo tiene como objetivo lacreacin de una norma para la transmisin y almacenamiento de vdeo y sonidodigitales.A lo largodesuexistenciahadesarrolladovariosestndares,quepartendeunaseriedecaractersticascomunesperoestnorientadosadiferentesaplicaciones.El estndarMPEG2, por ejemplo, se emplea para la transmisin de la seal de latelevisindigitalterrestre,yparalagrabacindediscosDVD.

La arquitectura de la normaMPEG esasimtrica;utilizacodificadoresmuchomscomplejosquelosdecodificadores.Esto resulta ventajoso porque permiteconstruir decodificadores simples ybaratos,quese limitana interpretarelflujodedatosquereciben.

MPEG sebasaen la compresinDCT (transformadadiscretadel coseno),queesunalgoritmodecompresinsinprdidas.LaDCTconvierteunasealdetiempoenunasealdefrecuencia,resultandoenquegranpartedelainformacinsetransformaenfrecuenciasbajas,ypermitiendoaselempleodeunanchodebanda reducidoparatransmitir la seal. Es en esta parte del proceso (filtrado) en la que se producenprdidas. Una vez realizada la transformacin, los datos se encriptan con unacodificacin Huffman. Esta operacin permite comprimir la estructura de lainformacin,basndoseensuredundancia,ysinproducirprdidasdeinformacin.Lacodificacin Huffman es probabilstica; agrupa, sucesivamente, los datos menosfrecuentesdeentre losdisponibles, creandouna rutabinariahacia cadaunode losvalores.Dicharutaesmscortaparalosvaloresmsfrecuentes.

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EjemplodecodificacinHuffman,paraunaimagenconunosdeterminadosvaloresdebrilloo

luminancia,quesoncomunesaunnmerodepxelesdelaimagen.

El proceso de aplicacin de laDCT y la codificacinHuffman se realiza demaneraindependientepara cadabloque.Unbloqueesun conjuntode (8,8)pxeles.Cuatrobloquesformanunmacrobloque,de(16,16)pxeles;ylosmacrobloquesseagrupanenrebanadas (slices),quesonparticionesde tamaovariabledentrodecada imagenoframe.LasimgenesseagrupanenGOP(groupsofpictures).

LacantidaddeimgenesencadaGOPsedeterminaenfuncindelosrequisitosdelaaplicacin.CuantasmsimgenescontengacadaGOP,mayorserlacompresin,peromenor lacalidadde la imagen.UnGOPestructurasus imgenesentrescategoras: I(Intraframe),P(Predictedframe)yB(Bidirectionalframe).CadaGOPslotieneunaimagenI,queeslaquevaenprimerlugar.EstaimagenIvaseguidadeunnmerodeimgenesB,entrelasque,aintervalosregulares,hayimgenesP.

La imagende tipo Ies independientede losdems frames y tieneuna informacincompleta (ocupa ms espacio). Funciona como referencia inicial para las demsimgenesdelGOP.LasimgenesdetipoPsoncodificadasdeacuerdoaunaprediccinsobre la imagen Io sobre laanterior imagenPdelGOP.Esdecir: slo conservan lainformacinqueenellasesdiferentea laquehabaen I.Las imgenesBestiman latotalidaddesucontenidoapartirdelainformacindelasimgenesadyacentes(yporesosonllamadasbidireccionales).LaconfiguracindelGOPvaraparasutransmisin,yaquesiempreseenvaprimerola

imagenI,seguidadelasimgenesP,yporltimoseenvanlasimgenesB.

Este mtodo se denomina codificacin predictiva intercuadro (entre distintasimgenes).Sudesventajaesquedificultalainterpretacindelosmovimientosbruscos(yportanto,pocopredecibles)quesuponenloscambiosdetrayectoriadelossujetosenlaimagen.

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MPEG1

MPEG1 es un estndar iniciado en 1988 y publicado en 1992. Fue diseado paracomprimir vdeodigital a calidadVHS, con sonido en calidadCD, auna tasade 1,5Mbps. Ello supone un ratio de compresin de 26:1 para el vdeo y de 6:1 para elsonido.Debidoasuaceptablecalidad,seutilizapara lagrabacindeVCD (vdeoenCDROM)yfueempleadopornumerosossistemasdetelevisinporcableyporsatlite.

La resolucin de vdeo en MPEG1 es de formato SIF, con variantes de 352x240,352x288, y 320x240 pxeles. El sonido se comprime segn la normaMP3 (MPEG1AudioLayer3;cadaestndarMPEGsedivideenunaseriedecapas),unacodificacindeaudioconprdidas,parareproduccinenestreoa128Kbps.

NoconfundirMP3(MPEG1AudioLayer3)conMPEG3.Estefueunestndardiseadopor MPEG para aplicaciones de televisin en alta definicin (HDTV), pero cuyascaractersticasfueronasumidasporMPEG2, loque llevalabandonodelproyectoydeladenominacin.

MPEG2

MPEG2se introdujoen1994paracodificar lasealde latelevisindigitalterrestre(TDT) y otros servicios de televisin, recogidos bajo la norma DVB (Digital VideoBroadcasting).Adicionalmente,seemplea,entreotros,enlagrabacindediscosDVDyendispositivosHDV(grabacindevdeodealtadefinicinencintasDV).

Suprincipalnovedadradicaenqueproporcionasoporteparavdeoentrelazado,queeselqueutilizan lostelevisores;ello lohaconvertidoenlanormapredominanteenesaindustria.

Las especificaciones del estndarMPEG2 sonvariables,yaqueseestablecieronvariosnivelesy perfiles para l. Los perfiles (existen 5)definen la codificacin y el formato demuestreo quesigueelsistema; losniveles (4)determinan su resolucin y el flujo de datosmximo.Hay20posiblescombinaciones,algunasdelascualesnohansidoempleadas.LarazndequeexistaneselelevadocostequesuponeimplementardispositivosquecumplancontodoslosrequisitosdeMPEG2.As,sepuedenfabricarcumpliendoslounaseriedesupuestosdelestndar.

El flujodedatospuedeajustarseentre3y100Mbps; la resolucindelvdeovade352x288pxeles,enelnivelmsbajo,hastaelFullHD(1920x1152pxeles)enelnivelmsalto.Porloquerespectaalaudio,MPEG2sebasaenlaconfiguracindeMPEG1,pero permite la utilizacin de ms de dos canales, hasta configuraciones 5.1 (5altavocesyunsubwoofer).

MPEG4

MPEG4,presentadoen1998yanendesarrollo,hasidoideadoparaaplicacionesdecomunicaciones multimedia (televisin mvil, reproductores MP4), con un bajocaudaldedatos.ElpopularformatoDivXsebasaenelestndarMPEG4.

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TIPOSDELENTES

Losobjetivosde lascmaras,tantoenfotografacomoenvdeo,sepuedenclasificar,segn su distancia focal, en tres grandes grupos: angulares, teleobjetivos, yvariofocales. La distancia focal de un objetivo es inversamente proporcional a sungulodevisin:

Angulares

Seconsideraangular,ogranangular,aun objetivo con una distancia focalcorta.Proporcionaunngulodevisinamplio,porlogeneralporencimade75grados y hasta 180 grados, casoconcreto en el que al objetivo se ledenominaojodepez.

Los objetivos angulares dan unasensacindedistanciamayor respectoa lossujetosyproducenunadistorsinen barrilete.Dicho fenmeno consisteen un ensanchamiento de la zonacentral de la imagen respecto a los

bordes.Tambinsecaracterizanporsugran profundidad de campo y sucapacidaddeenfoqueacortadistancia.

Estndar

Se consideran objetivos estndar todos aquellos que proveen un ngulo de visinsimilaraldelojohumano,esdecir,entornoa45grados.Sonunpasointermedioentrelosangularesylosteleobjetivos,ynogenerandistorsionespticas.

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Teleobjetivos

Un teleobjetivo es un objetivo queproporciona un ngulo de visinreducido,generalmentepordebajode30 grados. Se pueden distinguirteleobjetivos cortos, medios y largos,enfuncindesudistanciafocal.

Los teleobjetivos, por oposicin a losangulares, tienen una profundidad decampo reducida, lo cual facilita larealizacindedesenfoquesselectivosycambiosde foco (deunplano aotro).Aunque en menor medida, tambindistorsionanlaimagen,enestecasoen

acerico, que consiste en unensanchamientode losextremosde laimagenenrelacinalcentro.

Variofocales

Losobjetivos variofocales,popularmente conocidos como zoom, se caracterizanporabarcarunrangodedistanciasfocales,quegeneralmenteabarcadesdeunangular(W)hasta un teleobjetivo (T). Tienen la ventaja de que permiten componer diferentesplanos, pero, a cambio, suelen proporcionar una calidad de imagen inferior a unobjetivofijo.

El trmino zoom, en realidad, hace referencia a la proporcin entre las distanciasfocalesextremasdelobjetivo.Esdecir,queunobjetivo35105mmtieneunzoomde105/35=3aumentos,o3x;queesigualqueeldeunobjetivo70210mm.

El anterior es conocido como zoom ptico.Un zoom digital es una ampliacin porsoftwareynoes recomendable suutilizacin,puestoquedegrada sensiblemente lacalidaddelaimagen.

Cmointerpretarlanomenclaturadeunobjetivo

Losobjetivossedefinenporunaseriedecaractersticas.Lasmsimportantesdeellassuelenaparecerespecificadasenelobjetivo.

La distancia focal semide enmilmetros, y es la distancia existente entre el puntoconvergentedelaptica,yelplanofocal,esdecir,enelqueseencuentraelsensordela cmara. Para los objetivos variofocales, se especifican las distancias focalesextremas,separadasporunguion.

Nosepuededeterminarsiunobjetivoesangularoteleobjetivoatravsdesusdatosdedistanciafocal,yaqueelngulodevisinqueproporcionadependedeltamaodelsensorempleado.Lossensoresmspequeos,comolosdeunavideocmaraMiniDV,consiguenunefecto teleobjetivo conunadistancia focalde17mm. Los sensoresdeformatomedioparafotografa,encambio,nopermitenhablardeteleobjetivoshastadistanciasfocalesde150mm.

Convencionalmente,serecurreaexpresarlasdistanciasfocalesenpasouniversal,esdecir,ensuequivalenciaparaunsoportede35mm,queeraeltamaode lapelculamscomnmenteempleadaenfotografayencine.

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La abertura se expresa en nmeros F, y es indicativa de la luminosidad que puedealcanzar el objetivo. En el objetivo suelen figurar las aberturas mximas, que secorrespondenconlosnmerosFmsbajos.UnobjetivoF1,8(o1:1,8)esmsluminosoque uno F4. En los objetivos variofocales, aparecen las aberturas mximas en laposicinangularyen lade teleobjetivo, si sondiferentes.A igualdaddecalidad,unteleobjetivoesmenosluminosoqueunangular.

Eldiafragmaesunmecanismodelobjetivoquepermitereducirsuaberturamxima.

1,6/3,978:AberturamximaF1,6entodoelrangofocal,queabarcadesde3,9a78mm.

6.161mm1:18:Rangofocalde6,1a61mm,conunaaberturamximaconstantedeF1,8.

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CMARASDEVDEO

3.690

CANONXL2http://www.canon.es/For_Home/Product_Finder/Camcorders/Digital/XL2/index.asp

3 CCD de exploracin progresiva de 1/3 de pulgada y 800.000 pxeles Grabacin 50i (entrelazada) o 25p (progresiva), formato SP 576 lneas Grabacin en formatos 16:9 y 4:3 Sistema de objetivos intercambiables XL (incluye zoom Canon de 20x) Estabilizador ptico de imagen Conexiones de entrada de audio: 2 XLR (phantom 48V) Soporte: Cintas MiniDV (DV)

2.190

PANASONICAGDVX100http://www.panasonic-broadcast.es/es/productos/camcorder/dv/AG-DVX100BE.php

3 CCD de exploracin progresiva de 1/3 de pulgada y 470.000 pxeles Grabacin 50i (entrelazada) o 25p (progresiva), formato SP 576 lneas Grabacin en formatos 16:9 y 4:3 Objetivo zoom Leica Dicomar de 10 aumentos; 32.5-325mm (equiv.) F1.6 Estabilizador ptico de imagen Conexiones de entrada de audio: 2 XLR (phantom 48V) Soporte: Cintas MiniDV (DV)

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3.750

SONYHVRZ5Ehttp://www.sony.es/biz/view/ShowProduct.action?product=HVR-Z5E&site=biz_es_ES&pageType=Overview&imageType=Main&category=HDVCamcorders

3 CMOS de exploracin progresiva de 1/3 de pulgada y 1.120.000 pxeles Grabacin 50i (entrelazada) o 25p (progresiva), formatos HDV 1080, SP 576 lneas Grabacin en formatos 16:9 y 4:3 Objetivo zoom Sony G de 20 aumentos; 29.5-590mm (equiv.) F1.6 Estabilizador ptico de imagen Conexiones de entrada de audio: 2 XLR (phantom 48V) Soporte: Cintas MiniDV (HDV, DVCam)

2.760

SONYDSRPD175http://www.sony.es/biz/view/ShowProduct.action?product=DSR-PD175P&site=biz_es_ES&pageType=Overview&imageType=Main&category=DVCAMCamcorders

3 CMOS de exploracin progresiva de 1/3 de pulgada y 1.120.000 pxeles Grabacin 50i (entrelazada) o 25p (progresiva), formato SP 576 lneas Grabacin en formatos 16:9 y 4:3 Objetivo zoom Sony G de 20 aumentos; 29.5-590mm (equiv.) F1.6 Estabilizador ptico de imagen Conexiones de entrada de audio: 2 XLR (phantom 48V) Soporte: Cintas MiniDV (DV, DVCam)

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12.000

REDONEhttp://www.red.com/es_ES/cameras

CMOS de 24.4 mm por 13.7 mm (Super 35mm), 12 megapxeles Grabacin 30 fps (formato 4K), 60 fps (formato 3K), 120 fps (formato 2K),

FullHD 1080p, HD 720p Grabacin en formatos 16:9 y 2:1 Objetivos intercambiables, sistema modular de accesorios Conexiones de entrada de audio: 4 XLR (phantom 48V) Soporte: tarjetas CompactFlash, disco duro (RGB)

Todoslospreciossonestimativos,sinaccesorios29

Cmarasdecine

AATONXTERhttp://www.aaton.com/products/film/xtera/index.php Cmara de cine de formato de 16mm

ARRIFLEXhttp://www.arri.de/camera/introduction.html Cmaras de cine de formatos de 16, 35 y 65mm

PANAVISIONhttp://www.panavision.com/product_category.php?cat=1 Cmaras de cine de formatos de 16 y 35mm Slo para alquiler.

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