Invenció i antecedents tecnològics del cinema

ANTECEDENTS REPRESENTACIONALS DE TECNOLOGIES SIMPLES

(PANORAMES, DIORAMES I OMBRES XINESES)

Es pot dir que Panorama i Diorama són una evolució lògica del intent dels artistes

de superar els límits de l’enquadrament del qual es poden buscar antecedents

en representacions pictòriques com la capella Sixtina o altres obres que expliquin la

història mitjançant l’arquitectura com a suport. El llenguatge cinematogràfic serà un

sistema que vulgui aconseguir superar aquests límits amb l'establiment d'un

conjunt de convencions basades en el muntatge, l'enquadrament, el camp i contra

camp, la profunditat de camp, etc.

Panorama: Robert Baker (Edimburg) va tenir la idea de crear un quadre continu

sobre la superfície interior d’un cilindre. Per aconseguir això, controlar i poder pintar

un llenç tan enorme, va inventar un bastidor giratori que va patentar el 1787.

Llavors, el 1788 va exhibir amb gran èxit una vista d’Edimburg a una sala de

Londres. L'efecte s'aconseguia submergint completament els espectadors en la

imatge. La part superior del quadre s'amagava amb un teló, de manera que

l'espectador, envoltat completament per la imatge, no tenia cap enquadrament o

punt de referència exterior al quadre. Va nomenar el seu invent “Panorama” on va

aconseguir inaugurar la seva primera sala permanent a Londres fins el seu

tancament el 1863. L’espectador podia contemplar dos quadres, el més gran tenia

86 metres de circumferència. Les teles es canviaven un cop per any tot i la dificultat

de pintar quadres d’aquesta mida. Els temes representats eren paisatges (Nova

York, Berlín...) i esdeveniments d’actualitat (Batalla de Waterloo...).

Diorama: El competidor més important del Panorama va ser el “Diorama” creat a

París el 1822 per Louis Jacques Mandé Daguerre (17 anys més tard va ser el

pioner de la fotografia). El diorama incorporava elements presents en escala més

petita en les projeccions amb llanterna màgica. L'auditori on seien els espectadors

era circular. Les llums de la sala s’apagaven, de manera que l'única llum procedia

de les imatges. Quan l’espectacle d’un quadre acabava, semblava allunyar-se però

només estava sent substituït pel següent. Era l’auditori amb el públic qui es

desplaçava i així crear aquesta il·lusió de moviment. El Diorama de París va tancar

el 1851, gairebé 30 anys després de la seva fundació, pocs mesos abans de la mort

de Daguerre. Es va crear un altre a Londres, el 1823.

Ombres xineses: A Europa, hi havia espectacles a base d’ombres que

s’anomenaven “ombres xineses”. Hi ha constància que el segle XI hi havia

espectacles d’aquest tipus a la Xina. Les figures de Java estaven fetes de pell de

búfal i pintades amb colors i daurats. Els homes contemplaven l’espectacle de cara

1

(com si fos uns titelles), mentre les dones, l’havien de veure pel darrere. Els temes

eren religiosos i relacionades amb poemes èpics hindús. L’italià Ambrogio que, tot

canviant el seu nom per Ambroise, va presentar el seu espectacle a París el 1772 i

a Londres el 1775. representava una tempesta a alta mar amb raigs i trons que

acaba amb un naufragi. A Londres va tenir molt d’èxit. Feien efectes d’animació. La

millor època va ser el 1880 a Paris quan es va obrir Le Chat Noir que es tractava

d’un cabaret que oferien espectacles musicals. Els temes eren pornogràfics, sàtira

política o nadalencs. Van aconseguir fer encadenats, superposicions, foses...

ANTECEDENTS REPRESENTACIONALS DE TECNOLOGIES

Projecció cap endins (cambra fosca): Era un aparell òptic que consistia en fer un

forat a una paret d’una habitació completament fosca on es forma a la paret

oposada una imatge invertida del que hi ha a l’exterior. Van ser finalment el

matemàtic holandès Gemma‐Frisius al 1544 i el renaixentista napolità Giovanni

Batista della Porta en 1558 els qui van estudiar i descriure acuradament la

cambra fosca. Aquest últim, en 1589, va presentar una experiència en que

projectava les imatges en moviment produïdes per uns actors situats a l’exterior.

Projecció cap endins (llanterna màgica): La llanterna màgica va ser descrita per

primer cop pel jesuïta pseudocientífic Athanasius Kircher en la seva obra

monumental "Arsmagna Lucis et Umbrae" de 1671. Es tracta d’un potent focus

lluminós concentrat mitjançant una lent anomenada condensador sobre un objecte

transparent. La imatge invertida d’aquest objecte es projecta a través d’un forat

que prové d’una lent convergent anomenada objectiu.

A partir del segle XVIII els espectacles de llanterna màgica s'anaren estenent per

Europa amb una sofisticació tècnica cada cop més important. Cap a 1790 el belga

Etienne Robertson aconseguí un gran èxit a París amb la seva Phantasmagoria.

El decorat era una capella gòtica dins de la qual projectava tota mena d'espectres,

dimonis, bruixes i fantasmes. La projecció es feia pel darrere i, movent la llanterna

sobre unes rodes i ajustant l'objectiu per poder mantenir el focus, feia que les seves

imatges es fessin petites o grans i així, aconseguir efectes espantosos.

Posteriorment, va aparèixer el Triunial que consistia en una llanterna triple anglesa

(cap el 1890). Tenia una altura de 84 cm i era de fusta de banús i de bronze.

Ajustant els tres objectius sobre una mateixa pantalla es podien aconseguir afectes

de sobreimpressió, foses, encadenats, etc.

Il·lusió del moviment: dispositius amb dibuixos: Cap a mitjans del segle XIX, es va

realitzar una sèrie d’estudis teòrics sobre la fisiologia de l’ull i la percepció humana

del moviment. El 1825, va sorgir un senzill dispositiu anomenat Thaumatrope,

constituït per un disc amb dues cordes lligades amb dos extrems. A les dues cares

2

del disc es pintaven imatges diferents; en fer-lo girar amb la corda les imatges es

sobre impressionaven a la visió. Per exemple, si en una cara havia un ocell i a l'altra

una gàbia buida, en girar el disc l'ocell semblava estar engabiat. L'explicació que es

va donar dels fenòmens d'aquest tipus es va anomenar persistència retiniana.

Al 1833, Plateau va inventar un dispositiu, pensat com a joguina, que feia ús i

demostrava els fenòmens de persistència retiniana que estava investigant. Va

anomenar-lo Fenaquistoscopi i era força més sofisticat que el Thaumatrope. Es

tractava d’un disc giratori muntat verticalment a la perifèria i en el qual es

dibuixava una dotzena d’imatges representant fases d’una acció contínua. Cada

parella d’imatges s’havia de tallar una escletxa en el disc per poder mirar. Giraves

el disc davant d’un mirall i es produïa un sensació de moviment continu. El pas d’un

tros de disc (negre pel darrere) entre dues escletxes fa el paper d’obturador. Feia

que millorés el visionat del Thaumatrope on l'efecte d'obturació el produeix el gir

visualment "emborronat" del disc entre cada una de les seves dues úniques cares.

Per altra banda es podien representar ja petites accions, més enllà de l’alternança

de dues imatges.

El 1834, William George Horner va crear el Zoòtrop o Zoetrop. Es tractava d’un

cilindre amb les escletxes fetes a la seva perifèria seguint les seves generatrius. Els

dibuixos estaven en tires de paper que es col·locaven a l’interior del cilindre, i això

feia que es pogués ser substituït molts cops. L’efecte d’obturació entre una escletxa

i un altre, es produïa un visionat en condicions de llum molt escasses.

Dispositius amb dibuixos i projecció: Emile Reynaud: La màxima evolució d’aquests

sistemes no fotogràfics d’obtenció de moviment la portà el francès Emile Reynaud

qui va patentar el Praxinoscopi el 1877. Es tracta d'un perfeccionament del

zoòtrop. Les escletxes són ara substituïdes per un tambor poligonal de miralls on

cada un d’ells reflecteix una de les imatges de les tires de paper. L’efecte

d’obturació s’origina amb el canvi d’angle entre un mirall i un altre. L’espectador ho

veia des d’una posició lleugerament alta. En aquest, pots percebre molt més

lluminositat que el Zoòtrop pel fet que has suprimit l’obturador d’escletxa. Això

aconsegueix, una imatge més nítida.

En 1879 Reynaud va introduir un perfeccionament del seu invent, el Praxinoscopi‐

Teatre, on les imatges en moviment es contemplaven a través d’un prosceni i es

sobreposaven sobre un fons en miniatura. No va tenir massa èxit però va donar pas

a la seva gran invenció: el Teatre òptic. Creat el 1892, presentava dues novetats

importants respecte l’anterior (les tires eren més llargues i per tant, podries tenir

centenars de dibuixos i comportava realitzar seqüències més llargues; i l’altre,

volies arribar a un públic nombrós i les imatges eren transparents i es projectaven

sobre una pantalla on es sobre impressionaven sobre un fons projectat per un

llanterna màgica). La idea de projectar imatges no es pot atribuir-ho a Reynaud

3

però va ser la primera màquina on prefigurava el projector cinematogràfic i la taula

de muntatge clàssica (imatges en bobines, cinta transparents perforades per

millorar l’arrossegament i projecció de qualitat).

ENREGISTRAMENT AUTOMÀTIC DE LA INFORMACIÓ VISUAL: LA

FOTOGRAFIA

El 1820, Joseph Nicéphore Niépce va estar fent una sèrie d'experiències per

intentar fixar una imatge sobre una superfície. Va emprar tota mena de productes,

com ara compostos d'argent o betum de Judea disolt en petroli blanc, entre d'altres,

i suports en tot tipus de plaques: de vidre, de pedra i de metalls diversos, com ara

el peltre (un aliatge de zinc, plom i estany). La més coneguda és una vista de

taulades des de la finestra de casa del seu germà, a Gras, en la qual va estar-hi vuit

hores per realitzar-la. El seu procediment va ser perfeccionat per Louis Daguerre

(1839) en una sola imatge positiva. El 1835, William Fox Talbot va ser servir un

altre mètode per tenir un negatiu sobre paper. Cinc anys més tard ja era capaç de

treure diverses còpies positives del seu negatiu. La fotografia és el primer sistema

que permet enregistrar de manera automàtica la informació visual que ens envolta.

Aquest automatisme – que de fet comença quan acaba la disposició de la càmera

per fer la fotografia i acaba quan comença el tractament posterior de la imatge

enregistrada.

ANÀLISI I SÍNTESI DEL MOVIMENT: MUYBRIDGE I MAREY

Eadweard Muybridge era considerat un dels millors fotògrafs de l’època, a la

meitat del segle XIX. Leland Stanford, ex governador de Califòrnia i president de la

companyia de ferrocarrils Central Pacífic, va contractar a Muybridge per la

realització d’un seguit d’exposicions prou ràpides per captar aquells detalls del

galop imperceptibles per l’ull humà. Més tard, el 1877 va realitzar els estudis sobre

el moviment del cavall. En un ranxo, va disposar un dotze càmeres situades a

distàncies iguals. Equipades amb els més ràpids obturadors existents, es

disparaven quan el cavall passava per uns cables situats en el seu trajecte o bé

mitjançant uns fils negres de diversa longitud lligats al seu pit. Aquests primers

experiments van tenir gran èxit i per tant es van estendre a altres animals. Això va

obligar Muybridge a aconseguir un mecanisme que disparés les càmeres de forma

automàtica.

Per la mateixa època, a França, el fisiòleg Etienne Jules Marey, interessat pels

mateixos problemes relacionats amb la locomoció animal, estava intentant

enregistrar fotogràficament el vol dels ocells. Feia servir el Revòlver Fotogràfic

inventat en 1874 per l'astrònom Jules Janssen per aconseguir diverses

4

exposicions del planeta Venus sobre una única placa circular moguda per un

mecanisme. Marey va desenvolupar el 1882 el seu Fusell Fotogràfic, amb un

mecanisme que permetia fer 12 enquadraments per segon sobre una placa circular.

D'aquesta manera aconseguí enregistrar el vol dels ocells.

CAP A UN SUPORT IL·LIMITAT I TRANSPARENT

L’inconvenient de la càmera cinematogràfica en aquella moment era l’enorme

limitació temporal que imposava els suports emprats (discos de vidre). La solució

era que s’havia d’emprar les tires situades en bobines. A part d’això, resoldre

problemes tècnics relacionats amb els mecanismes d’arrossegament i el

descobriment de materials prous resistents i flexibles. Louis Aimé Auguste Le

Prince va dissenyar una càmera equipada amb setze objectius i obturadors

electromagnètics que feia servir alternativament dos rotlles de la mateixa pel·lícula.

Un impuls molt important per a aquest tipus de dispositius va ser el 1885 quan la

companyia Eastman Kodak va començar a comercialitzar unes tires de paper

fotogràfic sense perforacions amb pel·lícula més sensible. El 1888, Marey ho va

incorporar en el seu Cronofotògraf, una càmera que consistia amb un disc giratori

i una escletxa que permetia descompondre el moviment en diverses imatges fixes.

El problema era que s’havia de garantir un moviment regular però intermitent i que

el moment de l’exposició, la tira estigués quieta i la fotografia no quedés moguda.

LES PERFORACIONS I L'INVENTOR AMERICÀ DEL CINEMA: EDISON

Thomas Alva Edison, conegut com el creador de la bombeta elèctrica, va conèixer

a Muybridge on va quedar impressionat pel seu Zoopraxiscopi i va intentar adaptar-

ho al seu fonògraf. Va crear una màquina semblant el fonògraf: un cilindre que

girava intermitentment i sobre el qual s’enregistraven en espiral petites fotografies.

Finalment, va abandonar aquesta idea per un altre, basada en tires de cel·luloide.

El 24 d’agost de 1891, Edison va patentar la càmera Kinetògraf i el visor

Kinetoscopi, tots dos amb tires de pel·lícula de cel·luloide perforada. Finalment, el

1892, va llençar comercialment el Kinetoscopi (feia servir pel·lícula de cel·luloide

de 35 mm. d’amplada amb 4 perforacions per fotograma a cada banda i impulsat

per un motor elèctric). El visor Kinetoscopi era una capsa vertical de fusta amb un

seguit de bobines on corrien 14 metres de pel·lícula de forma contínua. La pel·lícula

passava entre una làmpada elèctrica i una lupa que millorava el visionat. L’efecte

d’obturació el feia un disc giratori amb una petita escletxa situat entre la làmpada i

la pel·lícula (il·luminava cada fotograma tan breument que produïa un efecte de

“congelació” de moviment continu). El Kinetoscopi va ser concebut com una

màquina de visionat individual feta en salons especials equipats amb diversos

5

visors, cada una amb una pel·lícula diferent. Tiraves una moneda i s’encenia la llum

i el motor en la qual es veia un petit espectacle cinematogràfic d’uns 20 segons de

duració. El 14 d'abril de 1894, s'obrí el primer saló de Kinetoscopi a Nova York amb

10 màquines cada una amb un tema diferent. A partir de 1894, Edison va anar

obrint sales a tots els Estats Units i fins i tot i a París. A pesar de l’èxit i preocupat

per la qualitat de la reproducció, Edison no va voler projectar les seves pel·lícules

pel que ho feia incert el futur comercial.

Primers estudis cinematogràfics: Les pel·lícules que es passaven, s’havien filmat a

un estudi estrambòtic disseny per Dickson anomenat Black Maria. Era de fusta

coberta de cartró negre i la il·luminació era exclusivament a base de llum solar, per

la qual cosa tenia els sostres aixecats. Creat el 1892, va ser el primer estudi

cinematogràfic de la història. No és estrany doncs que un altre dels primers estudis

dedicats específicament al cinema el construís Méliès el 1897 a Montreuil. Ell va

creure de seguida en la capacitat de representació i dramatització del cinema i va

pensar en un taller‐estudi on poder construir i desenvolupar allò que la seva

imaginació generava.

L'AVANÇ INTERMITENT I ELS INVENTORS DEL CINEMA: ELS LUMIÈRE

El seu objectiu era obtenir un mecanisme d’avanç intermitent que permetés que

les imatges projectades es mantinguessin estàtiques durant un temps determinat,

separat per un període sense projecció de llum que es faria servir per fer passar el

següent fotograma. Això milloraria el invent d’Edison permetent il·luminar molt més

cada fotograma i suprimir el petit corriment de les imatges causat pel seu

moviment continu. Entre finals de 1894 i principis de 1895, Louis Lumière

dissenyà el Cinematògraf. Es tractava d'una enginyosa i lleugera combinació de

càmera, projector i "truca". Per aconseguir l'avanç intermitent, va realitzar un

enginyós mecanisme de ganxo que permetia aturar la pel·lícula. El temps que

estava immòbil era dos terços del total entre un fotograma i el següent mentre

que l’obturador, un sector circular d’un disc giratori, deixava passar la llum durant

1/25 de segon aproximadament. El film emprat era cel·luloide amb dues

perforacions circulars per fotograma i desfilava a unes 16 imatges per segon.

Acabada el 28 de desembre de 1895, data que es considera tradicionalment la del

naixement del cinema.

ALTRES INVENTORS DEL CINEMA DESPRÉS DEL CINEMA

Robert W. Paul va entrar en contacte amb el fotògraf Birt Acres i junts

desenvoluparen la càmera Paul‐Acres, inspirada en el Cronofotògraf de Marey i

amb un dispositiu de molla per arrossegar la pel·lícula. Aquesta càmera va estar

6

enllestida el 16 de març de 1895. L’activitat posterior de Paul fou més extensa. El

20 de febrer de 1896 mostrà el seu projector Theatrograph i es dedicà a oferir

espectacles cinematogràfics a diversos “music halls”. El va anar perfeccionant al

llarg dels anys i arribà a vendre més de 100 d’aquests projectors. En paral·lel, es

dedicà a rodar pel·lícules per a les seves màquines i va ser un dels primers

cineastes a fer servir efectes especials.

Principis tecnològics fonamentals de la

fotografia

DE LA CAMBRA FOSCA A LA CÀMERA FOTOGRÀFICA

La càmera fotogràfica és una evolució natural de la cambra fosca: si es fa un

forat molt petit a una paret d’una cambra completament tancada i a les fosques, la

paret oposada es forma una imatge invertida del què hi ha a l’exterior. Un dels

inconvenients era que si el forat era molt petit, entrava poca llum i el temps

d’exposició molt gran que comportava no fer fotografies ràpides. Tenies que

augmentar el forat de la cambra per aconseguir més llum, però llavors la imatge

perdia nitidesa. La solució per poder augmentar la quantitat de llum que entra a la

cambra tot mantenint una imatge ben enfocada la va donar el desenvolupament de

les tècniques òptiques de construcció de lents i les teories físiques associades que

van començar a partir del segle XVI. Si posem una lent convergent en el camí de la

llum (els rajos es concentren sobre la superfície), podrem aconseguir una imatge

nítida i amb prou llum.

Enfocament: La propietat més important de les lents és que els raigs de llum que

provenen de l’infinit (arriben paral·lels entre ells i perpendiculars a la lent) s’ajunten

en el focus. No tots els rajos s’ajuntaran al focus, però ho faran a un punt situat més

enrere, a una distància de la lent. El punt on s’ajunten els raigs és únicament la

distància en què es troba l’objecte de la lent. Es demostra que quant més a prop

estigui el punt de la lent (lluny d’aquest i enrere), es forma la seva imatge.

OBJECTIUS FOTOGRÀFICS: LES SEVES CARACTERÍSTIQUES

Els objectius reals de les càmeres fotogràfiques no són tan senzills però els seus

principis òptics són semblants. Les lents simples poden tenir diversos defectes o

aberracions òptiques com ara l’aberració esfèrica, el coma, la curvatura de camp,

la distorsió o altres que causen deformacions geomètriques o de color en les

imatges.

7

Distància focal i angle d'obertura: Les propietats bàsiques d’un objectiu depenen

exclusivament de la seva distància focal. La majoria de característiques de les

òptiques es deriven del fet que la mida de la imatge formada és més gran quant

més gran és la longitud focal. Aquestes dimensions són aproximadament

proporcionals, vol dir que la mida de la imatge d’un mateix objecte situat a la

mateixa distància de l’òptica serà el doble de gran amb un objectiu de 100 mm.

que amb un de 50 mm. Una conseqüència important del fet que un mateix objecte

a una mateixa distància, retratat amb un objectiu de 100 mm. doni una imatge més

gran que un de 50, és que produirà una sensació d’apropament doncs veurem

ampliada una zona de visió més reduïda. Cada objectiu li correspon un angle de

visió característic, i depèn també del format de pel·lícula o de la mida del sensor

que fem servir, caracteritza els tres tipus principals d’objectius:

- Objectiu normal: Té un angle al voltant de 45º, corresponent

aproximadament al de visió de l’ull. Pel format de pel·lícula de 35 mm. La

seva focal és f=50.

- Gran angular: Té un angle superior als 45º i correspon a focals inferiors a

50, en general per sota de f=35mm.

- Teleobjectius: Té un angle més petit que el de la visió. Són objectius de

focals superiors a 50, en general a partir de f=70mm.

El zoom és un objectiu capaç de canviar la seva focal sense canviar el pla

d’enfocament, amb la qual cosa no perd el focus, sempre manté les imatges

enfocades. Es com si disposéssim d’un seguit continu de diversos objectius en un.

Està format per grups de lents que canvien la seva distància i disposició interna.

Profunditat de camp: La profunditat de camp és la longitud total – sumant davant

i darrera – on l’enfocament que té un objectiu en circumstàncies determinades és

tolerablement correcte. La profunditat de camp augmenta a mesura que es tanca la

pupil·la del diafragma i disminueix quan s’obre. L’angle de visió d’una òptica

d’una focal determinada és també funció de la mida del negatiu o sensor que

incorpori la càmera. El diafragma és qualsevol obstacle que limiti el pas dels raigs

de llum que travessen un sistema òptic com ara un objectiu. L’orifici d’aquest

s’anomena pupil·la d’entrada.

El cinema fotoquímic

EL MECANISME D’AVANÇ INTERMITENT

El cinema és una successió d’imatges fixes projectades. Cada imatge està

exposada un temps molt petit. Per tal d’aconseguir una sensació de moviment

convincent, és necessari que cada fotograma estigui suficientment il·luminat en el

8

moment de la projecció i que mentre s’exposa o projecta estigui absolutament fix

davant la finestreta. Tots aquests sistemes es basen en la transformació d’un

moviment circular continu, que és fàcil de generar, manualment, mecànicament o

elèctricament, en un moviment “a cops” que, a més, haurà d’estar sincronitzat amb

el mecanisme d’obturació que s’encarregui d’exposar i tapar la pel·lícula en els

moments adequats. En les projeccions en sales comercials el mecanisme més

emprat tradicionalment ha estat el basat en la creu de Malta. En la major part de

càmeres, en canvi, es fan servir sistemes d’urpes

i contra‐urpes.

Per aconseguir un bon mecanisme d’avanç

intermitent es va crear la roda excèntrica

Carpentier – Lumière. Aquesta roda es troba en

el nucli del mecanisme. L’urpa és la què

s’encarrega de l’arrossegament efectiu de la

pel·lícula. La contra - urpa té per finalitat fixar-la

convenientment i mantenir-la prou immòbil en el

moment de l’exposició. Per comprendre el procés

l’hem dividit en 4 parts. En la fase 1, s’està

impressionant la pel·lícula: la contra –urpa la fixa,

l’urpa està pujant; en el moment 2 l’urpa enganxa la cinta, la contra – urpa

l’allibera; en la fase 3 la davallada de l’urpa arrossega la pel·lícula i en el moment 4,

un cop arrossegada, l’urpa allibera la pel·lícula mentre que la contra – urpa entre

per fixar-la.

LA CÀMERA CINEMATOGRÀFICA

A més del mecanisme d’avanç intermitent, que sol ser d’un tipus d'urpes i contra –

urpes i que acabem d'explicar, l’altre component específic és l’obturador.

L’obturador de càmera (un semicercle metàl·lic

negre) que gira 24 Hz, és a dir a 24 voltes/segon o

1440 voltes/minut. La meitat del temps (si és

exactament circular) tancarà el pas de la llum i l’altra

meitat el permetrà. Amb un obturador tan senzill, la

llum que entra a la pel·lícula i per tant el temps

d’exposició, està predeterminat per la freqüència de

les imatges. Només canviarà si es fa una exposició a

càmera lenta (més fotogrames per segon, menys

exposició) o ràpida.

9

Hi ha altres tipus d’obturadors de càmera com els de doble pala semicircular que

permeten, girant una pala respecte de l’altre, reduir l’angle de l’obturador i per tant

el temps d’exposició i la llum que rep el fotograma. Pot aconseguir un millor control

de la fotografia. També es fan servir els obturadors de doble pala. El seu principal

avantatge prové d’un millor repartiment de la massa i girar a la meitat de velocitat

per tal d’aconseguir el mateix nombre d’exposicions.

EL PROJECTOR CINEMATOGRÀFIC

A l’entrada i a la sortida aquesta es mou de manera contínua, però un cop dins, el

mecanisme d’avanç intermitent fa que es mogui ràpidament durant un temps i

s’aturi durant un altre. És evident que això provocarà una contínua successió de

tensions i distensions (si no fossin anul·lades pel joc de bucles, causaria el

trencament de la pel·lícula). Les projeccions antigues o en males condicions es

caracteritzaven per contínues interrupcions degudes a la imperfecció d’aquest

delicat conjunt de mecanismes.

Avanç intermitent (Mecanisme clàssic de la creu de Malta): La creu de Malta va ser

emprada per primer cop en aquest àmbit en el Corotoscopi de Molteni cap a 1882.

La pel·lícula és arrossegada per dues rodes dentades, els deutors, de 16 dents

cada una. La pel·lícula es recolza en ¼ de volta i per tant, 4 de les 16 dents

s’insereixen en les 4 perforacions d’un fotograma. Les rodes estan unides per l’eix

amb una creu de Malta. Té quatre escletxes en angle recte separades per

semicercles còncaus que encaixen en un altre de convex encarregat de moure la

creu. Aquest cercle incomplet del mateix diàmetre està unit al motor que gira a

velocitat angular constant. El cercle té un piu que, en encaixar en l’escletxa, fa

moure la creu de Malta (en sentit contrari).

Arrossegament i obturació (eliminació del centelleig): Hi ha una diferència

significativa entre el projector i la càmera, deguda al desig d’evitar el fenomen del

centelleig en la projecció. El centelleig (en anglès flicker) és un fenomen visual de

tipus estroboscòpic. La projecció cinematogràfica, independentment del contingut

de la pel·lícula que presenti, consisteix en un potent focus lluminós, que es veu a

les fosques i que es talla amb un obturador negre moltes vegades per segon. El

resultat d’això és el mateix que s’obté per exemple a les discoteques amb les llums

estroboscòpiques: l’ull capta unes pampallugues i és enlluernat. Aquesta freqüència

crítica, però, depèn de la intensitat lluminosa: quant més intensa és la llum més alta

ha de ser la freqüència per a que desaparegui l’efecte. Quan es va introduir el

cinema sonor, per poder reproduir el so va ser necessari augmentar la velocitat fins

a 24 imatges per segon. Per això l'obturador més habitual del cinema fotoquímic

talla el flux lluminós dos cops per cada fotograma donant una freqüència de

10

projecció de 48 imatges per segon amb films que han estat exposats a 24. Aquesta

és la causa de que l'obturador del projector sigui diferent del de la càmera. En

general té dues pales i dos forats o espais entre pales.

Altres parts del projector: Una altra part important del projector és tot el sistema

òptic (llum i lents) que permet la visualització sobre la pantalla. Els principis òptics

dels aparells de projecció són els mateixos per a la llanterna màgica i tots els seus

derivats com ara les diapositives i el propi cinema. L'objectiu és un sistema òptic

convergent que dóna sobre la pantalla una imatge real i invertida de l'objecte AB

(diapositiva, fotograma etc.) que es projecta. En el cas més senzill es tracta d'una

única lent convergent. El condensador té la finalitat de garantir que l'objecte

estigui prou il·luminat tot concentrant‐hi els raigs de llum procedents de la

bombeta. D'aquesta manera es pot disminuir la potència necessària de la làmpada

de projecció. En la major part de projectors cinematogràfics, per condensar la llum

sobre la zona de la pel·lícula es fan servir miralls esfèrics, parabòlics o el·líptics

que està pulimentat seguint la forma d’aquesta superfície i bassa les seves

propietats en les dels punts focals de la corba.

FORMATS CINEMATOGRÀFICS

Formats de pel·lícula: El format de pel·lícula és l’amplada total del film emprat,

incloent el lloc per a la imatge, per al so i per a les perforacions. Hi ha diferents

formats de pel·lícula:

- Format standard o comercial: Introduït per Edison al 1889. Pel·lícula de

35 mm. d'amplada amb 4 perforacions a cada banda. Aquestes perforacions

són lleugerament diferents per a la pel·lícula positiva i per a la negativa.

- Format de 16 mm: Introduït al 1923 i dirigida aquelles pel·lícules de

qualitat o d’escàs pressupost. Permetia una projecció de mida i lluminositat

suficients per a una sala relativament gran. Té una sola perforació entre dos

fotogrames consecutius.

- Format de 70 mm: Es va desenvolupar al 1955 per a projeccions

espectaculars de pantalla ampla. El format habitual utilitza cinc perforacions

cada banda, però si utilitzes sistemes especials de projecció espectacular,

fan servir formats més quadrats i que ocupen 8 i 10 perforacions.

Formats d’exposició: El format d’exposició ve donat per les dimensions reals i

útils del quadrat de la imatge dins de la pel·lícula, que vindran determinades per les

dimensions de la finestra d’exposició de la càmera o de l’aparell de copiatge en el

cas que es tracti d’una còpia entre diversos formats. Per a cada format de pel·lícula

11

sol haver diversos formats d’exposició. Per exemple, amb pel·lícula de 35 mm s’han

fet servir els següents:

- Mut sencer 1.33: Original de les pel·lícules mudes. Quan es va introduir, es

va buscar explícitament la proporció 4:3. Les seves dimensions són 18mm x

24mm. Té la forma més semblant a un quadrat. La imatge ocupa al màxim,

fins i tot l’espai que més tard ocuparia el so.

- Format 1.37: L’entrada de les pel·lícules sonores va ser necessari reservar

un espai pel so, reduint l’amplada del fotograma que va quedar a 16mm x

22mm. S’anomenava format acadèmic pel fet que era les que feien servir

les còpies destinades a la TV tradicional (format 1.37 TV).

- Formats panoràmics: Per tal d’encabir la banda sonora, tots dos ocupen

una amplada de 22 mm com el format 1.37. El sistema emprat a Europa té

un fotograma de 13.25mm x 22mm (1.66). El format americà té un

fotograma de 11.85mm x 22mm (relació d’aspecte és de 1.85).

El cinema vist a la televisió o a l'ordinador: Va haver diferents problemes quan

volies passar una pel·lícula panoràmica a les televisions clàssiques. El

Letterboxing és la pràctica de transformar pel·lícules filmades en pantalla ampla a

altres formats de vídeo, preservant la relació d'aspecte de la imatge. Com els

formats en general són menys amples, s'han d'afegir barres negres a la part

superior i inferior de la imatge. El pillarboxing es produeix en pantalles de vídeo

de pantalla ampla quan les barres negres es col·loquen en els costats de la imatge.

EL SO EN EL CINEMA

Breu història del so: Edison havia intentat sincronitzar el seus Kinetoscopi i

Phonograf. Els dos problemes principals eren l’amplificació del so i la

sincronització entre imatge i so, que necessàriament havien de venir de dos

aparells diferents. El primer pas per resoldre-ho va ser Forest amb Audion on van

començar a desenvolupar amplificadors i a investigar sistemes de so en disc.

Finalment, la Warner Bros va produir el Vitaphone, en el qual el so enregistrat ens

uns grans discs es sincronitzava amb la imatge del film. La primera pel·lícula va ser

“El cantor de jazz” (1927). Desprès, va venir el Movietone que enregistrava el so

directament en una banda al llarg de la pel·lícula. Dins de la projecció, una cèl·lula

fotoelèctrica, un transductor que transforma directament la llum en energia

elèctrica, dóna un senyal elèctric proporcional a les dues elongacions del film. La

senyal es descodifica, i es porta ja al sistema d’amplificació i als altaveus del

projector, on torna a sentir-se com a so. El so és una on que es desplaça per l’espai

i flueix de forma contínua.

12

BREU HISTÒRIA DEL COLOR EN EL CINEMA: Els fotogrames es pintaven a mà,

un a un. Quan va aparèixer el cinema sonor va determinar la fi d’aquests sistemes

que interferien en la qualitat de la reproducció sonora. La introducció del color real

en el cinema va venir de la mà de Tecnicolor (1915). Es basava en dos colors. Va

ser utilitzar en algunes pel·lícules, però com el sistema era molt cara i donava

còpies d’escassa qualitat, van deixar-ho. Posteriorment, un altre procés amb els

tres colors primaris (magenta, cian i groc). Era molt voluminosa i la qualitat era

excepcional. Degut que era molt car, feia endarrerí la introducció del color, però

gràcies a les pel·lícules “Allò que el vent se’n dugué” o “El màgic d’Oz” (1939) van

anar emprant més.

FORMATS ESPECTACULARS I SALES ESPECIALS

La prehistòria dels formats espectaculars: El interès per la projecció en pantalles

enormes o en sistemes espectaculars es remunta també als inicis del cinema. Els

mateixos germans Lumière van presentar, a l’exposició de París de 1900, una

pel·lícula rodada en 75mm, en el format 4x3 de l’època, projectada des de gairebé

20 metres de distància. Grimon‐ Sanson va inventar el Cineorama, un conjunt de

10 càmeres en cercle sincronitzades, amb la intenció de submergir l’espectador en

una situació envolvent semblant a la dels Panorames. Prohibit perquè escalfava

molt les càmeres. En 1927 la Paramount va fer servir el procés Magnapax per

projectar la seva pel∙lícula “Wings” en una pantalla 4 vegades més gran de

l’habitual. El 1930 MGM investigà les possibilitats d’un procediment anomenat

Realife basat en un enregistrament en gran format i una projecció en 35 mm. El

mateix any la Fox va introduir Grandeur, un primer sistema de projecció en 70mm.

Cinerama i altres competidors de la televisió: El Cinerama inventat per Fred Waller

en 1952. Es filmava amb 3 càmeres sincronitzades i s’exhibia amb 4 projectors: 3

enviaven imatges juxtaposades consecutivament sobre una gran pantalla en forma

d’arc circular mentre el quart llegia el so contingut en una cinta perforada. Un gran

nombre d’altaveus rere la pantalla i per la sala creaven un ambient envolvent, que

va impressionar els primers espectadors. El CinemaScope, basat, com s’ha vist

abans, en un objectiu anamòrfic anomenat hipergonar desenvolupat per Henri

Chrétien durant la Primera Guerra Mundial per eixamplar la visió des de l’interior

dels tancs.

L'Imax i els seus derivats: El sistema Imax va ser introduït en 1967 per la

companyia Imax Système Corporation de Toronto. En 1971 es construí el primer

cinema a Toronto. L’Imax fa servir un film de 70mm amb 15 perforacions per banda

que avança horitzontalment a 24 imatges per segon. Pot projectar‐se en pantalles

13

de fins a uns 900m2, equivalents aproximadament a un parell de camps de tennis,

tot i que la mida real acostuma a ser menor. L'Omnimax és una variant de l’Imax

que fa servir la mateixa tecnologia. La seva característica principal és que la

pantalla de projecció és una enorme semiesfera feta de làmines d’alumini que

envolta l’espectador per tot arreu. El Showscan, inventat per Douglas Trumbull,

autor dels efectes especials de “2001, una Odisea de l’espai”. La seva peculiaritat

és enregistrar i projectar un nombre d’imatges per segon molt més alt de l’habitual.

S'enregistren les imatges a 1/125 de segon i es projecten a 60 imatges reals per

segon. Això està gairebé en el llindar del què pot percebre el sistema visual humà.

El IMAX 3D Dome (efecte de volum) està format per un projector que té dos rotors

i projecta successivament una imatge per l’ull dret i una altra per l’ull esquerre, de

manera que a cada instant hi ha una sola imatge a la pantalla.

Principis i història de la computació.

Codificació digital de la imatge

LA HISTÒRIA DIFERENT     D'UNA MÀQUINA DIFERENT: L'ORDINADOR

L’ordinador ha anat evolucionant en paral·lel a la seva invenció i posterior

desenvolupament. La primera aproximació teòrica a la idea d’un ordinador era una

màquina de calcular programable del matemàtic Charles Babbage cap els anys 30

del segle XIX. Durant moltes dècades, aquesta va continuar sent la idea d’allò que

és un ordinador, una potentíssima màquina per ajudar a fer complexos càlculs de

comptabilitat, balística, astronomia i matèries semblants. Actualment, tenim un

altre concepte sobre l’ordinador: com un polifacètic mitjà de comunicació (televisió,

cinema digital, Internet, telèfons mòbils i aquells dispositius que serveixen per

comunicar-se entre elles). Ordinador com a mitjà interactiu, significa que la seva

resposta pot canviar en funció de les accions de l’usuari (videojocs, pàgines

webs...). Un dels pioners va ser Alan Kay, cap del grup de recerca del “Xerox, Palo

Alto Research Center" que va desenvolupar, el 1973, el primer ordinador personal,

el "Alto Personal Computer" Dynabook, que no va ser comercialitzat però va ser

inspirat per la interfície gràfica del primer Macintosh.

- Codificació de la informació i emmagatzematge:

Emmagatzemar i processar la informació per mitjans electrònics digitals és un

mètode molt poderós gràcies a la gran velocitat d'operació dels ordinadors

electrònics digitals que es fan servir per tractar‐la. Durant l’Edat Mitjana, els

Carillons de les catedrals o edificis públics consistia en la programació de la

melodia de les campanes mitjançant els sortints d’un cilindre que girava. Quan hi

14

havia un sortint, s’aixecava una palanca i sonava la campana corresponent de la

filera de diferents tons que formaven el carilló i quan no hi era, no sonava. El

cilindre podia tenir les clavilles fixes. Aquesta tecnologia es va estendre de forma

natural a la fabricació d’orgues (els tubs que havien de sonar es controlaven també

a base de cilindres sortints). Tecnologia que es va aplicar a les pianoles, pianos

automàtics de la burgesia del segle XIX.

En la mateixa línia, les sofisticades joguines automàtiques es van posar de moda

a l’època barroca. L'aristocràcia de l'època, juntament amb alguns pensadors i

artistes que l'envoltaven, dedicaven una part del seu temps i diners a la construcció

de tota mena d'automatismes, de vegades relacionats amb l'arquitectura i els

habitatges i de vegades obeint una certa voluntat d'emular la vida com a màquina.

El constructor d'autòmats més important d'aquesta època va ser Jacques de

Vaucanson (1709‐1782). La seva obra més famosa és un ànec capaç de moure's,

menjar i "desmenjar".

L’avenç més decisiu en aquests mecanisme de codificació i control de la informació

es va donar a terme durant el naixement de la indústria tèxtil (Revolució Industrial).

L’objectiu era aconseguir un teler més rendible per realitzar més i millors peces de

roba amb la feina de menys persones. Un primer pas el va donar Basile Bouchon

(1725), un teixidor i fill d’un constructor d’orgues. El seu invent va ser el primer

teler “programable”. Va construir un teler on les tires de cartró amb perforacions

controlaven directament el dibuix que feia el teler: on havia un forat podia passar

una agulla amb un fil d’un color determinat i on no hi havia no passava. Els

avantatges eren que desapareixia la limitació de mida imposada pel cilindre (els

papers podien ser més llargs i per tant els dibuixos més complexos), el paper més

econòmic i fàcil de fer on permetia canviar de model àgilment. Hi havia un

problema, les tires de paper es trencaven fàcilment per l’ús continuat. Ho solucionà

Jean-Baptiste Falcon (1740) on substituí les llargues tires per fitxes perforades

unides entre elles per petits ganxets.

Joseph Jacquard va recollir els treballs de tots aquests i va donar un pas decisiu

quan inventà un teler automàtic que hauria de ser la base de la puixant indústria

tèxtil del segle XIX (1802). El teler era una combinació de l’anterior més que era

automàtic i estava controlat per un dispositiu “programat” a base de targetes

perforades. Amb això es podien fer ràpidament i econòmica dibuixos més

complexos i s’obria la possibilitat de, no només codificar binàriament dibuixos en

targetes sinó de combinar‐les per obtenir noves peces. Hermann Hollerith va

donar un pas endavant en portar la idea de la targeta perforada a l’àmbit del

processament de grans quantitats d’informació. El seu sistema es va fer servir per

emmagatzemar i processar la informació del cens dels Estats Units de 1890. La

15

informació estadística de cada persona es codificava com a perforacions en una

targeta.

- Els dispositius de càlcul

La primera màquina de calcular, després dels dits, va ser l’àbac, sorgit de forma

independent a diverses parts del món en diverses èpoques però perfeccionat pels

xinesos en la seva forma actual en el segle XII aC. Un dispositiu que fa servir la

idea de que la posició d’una peça determina el seu valor relatiu. Posteriorment, el

segle XVII, John Neper va inventar un dispositiu basat en unes taules d’os amb

inscripcions numèriques en llocs determinants que servien per sumar i multiplicar

números senzills. Es tracten dels antecedents de les regles de càlcul. Cap a 1623,

Wilhelm Schickard, va dissenyar una màquina d’engranatges que s'anomenava

"rellotge calculador" que sumava i restava automàticament i multiplicava i dividia

de forma semiautomàtica. El filòsof Blaise Pascal va crear un dispositiu que estava

basada també en rodes dentades i només sumava i restava, que era, però, el que

pretenia aconseguir per ajudar el seu pare, recaptador d’impostos. S’anomenava la

Pascalina. Més tard, Leibnitz va desenvolupar una nova màquina més sofisticada

però basada en principis semblants a la pascalina. La seva finalitat va ser alleugerir

els càlculs científics i astronòmics i podia ja multiplicar i dividir de forma

automàtica.

Les màquines calculadores basades en rodes dentades i l’emmagatzemament de la

informació en targetes va ser el matemàtic britànic Charles Babbage, responsable

d’idees com les de programa, entrada i sortida. Va dissenyar dos ginys, la màquina

de les diferència (1822) i la màquina analítica (1834). Aquesta última

incorporava moltes idees dels ordinadors actuals (dispositius d’entrada i sortida, un

processador i una rudimentària capacitat de programació). Va ser tan sofisticat que

no es va poder construir amb la tecnologia mecànica de l’època. Ada Byron va

arribar a escriure programes per a la màquina analítica. Aquests programes no van

arribar a funcionar mai, i també, va desenvolupar el sistema de numeració binari.

La lògica binària, desenvolupada per George Boole (1847), va inventar una

àlgebra (un conjunt de regles de funcionament) per a les expressions de la lògica

binària. L'àlgebra de Boole funciona en primera instància amb les proposicions (p,

q, r) de les quals es pot dir unívocament si són veritat (V) o falses (F). Amb aquestes

proposicions es poden fer operacions, d'una manera semblant a com amb els

números es fa la suma o el producte. Les operacions no són ara aquestes sinó les

connectives conjunció (i), disjunció (o) i negació (no). L'avantatge d'aquesta

formalització és que podem construir expressions complexes amb diverses

proposicions i operacions. Permeten de tota mena de simplificacions, canvis, etc. en

expressions que inclouen proposicions (p, q, r) i operacions (i, o, no).

16

En 1906 Lee de Forest va inventar la vàlvula termoiònica i al voltant del 1900

Valdemar Poulsen, va desenvolupar el primer dispositiu magnètic

d’emmagatzemament, un fil de coure on s'enregistrava una conversa telefònica. En

1937 Alan Turing, en uns treballs sobre lògica d’una extraordinària profunditat

intel·lectual, va demostrar que qualsevol problema algorítmic, per complex que fos,

es podia resoldre a base de la utilització reiterada d’unes poques instruccions

senzilles. Per primer cop quedava clar que una màquina simple però ràpida podia

resoldre en un temps raonable qüestions molt sofisticades. El 1938 l’enginyer

elèctric Claude Shannon, quan va mostrar que els circuits de commutadors

elèctrics podien realitzar operacions lògiques i que el seu funcionament es podia

descriure amb les regles de l’àlgebra binària que havia introduït Boole un segle

abans.

La Segona Guerra Mundial va carregar amb un immens valor estratègic en la

capacitat de fer càlculs rapidíssims. Els dos bàndols van dedicar grans esforços a

millorar els seus ordinadors incipients i van posar a treballar els millors universitaris

en objectius militars. La màquina Colossus, desenvolupada per la intel·ligència

britànica en la qual hi havia un equip on es troba Turing i va ser operativa el 1943.

Va desxifrar amb èxits els missatges secrets que feien els alemanys amb la seva

màquina encriptadora Enigma.

El 1944, comença a funcionar el MARK 1, la primera màquina calculadora

electromecànica, és a dir amb parts mòbils accionades elèctricament. El disseny el

van fer Howard Aiken i Grace Hopper, per ajudar a la resolució numèrica

d’equacions diferencials i la va construir IBM. Tot i què es va presentar com el

somni de Babbage fet realitat, li mancava la capacitat, ja prevista per aquest, de

prendre decisions. Tenia 15 metres de llarg i l’enormitat de 804,5 quilòmetres de

cable. El primer veritable ordinador electrònic digital va ser l’ABC (Atanasoff Berry

Computer) desenvolupat entre 1935 i 1942 per John Vincent Atanasoff i el seu

deixeble Clifford Berry. Era realment binari, emprava targetes perforades com a

entrada i sortida, vàlvules de buit per processar les dades i tambors giratoris per

emmagatzemar-les. No era un ordinador de propòsit general, la seva única funció

era resoldre sistemes de fins a 29 equacions amb 29 incògnites. Konrad Zuse va

construir ordinadors electrònics capaços d’emmagatzemar programes. . El primer,

el Z3 va funcionar el 1941, mentre que el segon, el Z4 es va emprar per càlculs de

disseny de les bombes volants. Això el va convertir en un objectiu estratègic i va ser

destruït pels bombardeigs aliats.

El primer ordinador modern va ser l’ENIAC (Electrical Numerical Integrato And

Calculator) que va ser un projecte secret desenvolupat durant la 2GM (1943-1946)

amb finalitats bèl·liques (realitzar càlculs balístics) per J. Presper Eckert i John W.

Mauchly. No tenia parts mecàniques ni engranatges sinó què els seus circuits eren

17

de commutadors elèctrics. Ocupava dues plantes de la Universitat de Pennsilvània,

constava de 70.000 resistències, 10.000 condensadors i 18.000 vàlvules. Gastava

tanta energia que quan s’engegava baixaven els llums de la ciutat de Filadèlfia. A

causa d’això només podia funcionar una hora seguida, temps en el què, però, podia

fer el mateix que el MARK 1 en una setmana.

- Necessitats comercials: de les universitats a les empreses

Tot seguit comencen a aparèixer ja molts ordinadors amb la capacitat

d’emmagatzemar programes. Entre aquests està l’EDSAC (Electronic Delay Storage

Automatic Computer), desenvolupat en 1949, a la Universitat de Cambridge, que

tenia 3.800 vàlvules i tubs de mercuri, l’EDVAC (Electronic Discreet Variable

Automatic Computer) fet amb la col·laboració de Von Neumann a la Universitat de

Pennsilvània en acabar l’ENIAC i operatiu el 1950 i el ACE (Automatic Computing

Engine) desenvolupat per Wormsley, Turing. Poc després, veient les enormes

possibilitats comercials d’aquestes màquines, les grans empreses van atreure

brillants universitaris i van començar a construir els seus propis models. Aquest

conflicte d'interessos entre universitats i empreses és una de les causes de que hi

hagi ben bé 5 o 6 "primers ordinadors" en les diverses històries de la informàtica.

Entre els primers ordinadors desenvolupats per empreses es troben el Lyon

Electric Office (LEO) dissenyat per M.V. Wilkes per a la J.M. Lyons, una gran

empresa importadora de te anglesa i el seu successor LEO Mark 2. Als Estats Units

Eckert i Mauchly van crear la companyia UNIVAC (Universal Accounting Machine)

que va treure un model també el 1951. IBM, per la seva part, va posar a la venda el

seu primer ordinador comercial, el IBM 701, en 1952.

Generacions d’ordinadors: El transistor, inventat “oficialment” el 1948 per

William Shockley, va demostrar que podia substituir amb tots aquests avantatges

(petit, ràpid i fred). De fet, els autèntics inventors del transistor van ser John

Bardeen i Walter Brattain a finals de 1947,treballant als laboratoris Bell en el

equip de Shockley. Com sigui, aviat es va aplicar el transistor al disseny

d’ordinadors i va originar l’anomenada segona generació d’ordinadors, de la

mida "només" de grans i diversos mobles, més segurs, freds i ràpids que els

anteriors. Entre els primers models comercialitzats es troben el TXO del

Massachussets Institute of Technology, l’IBM sèrie 7000 i el LEO Mark 3. El

invent del primer circuit integrat va permetre combinar petites plaques de silici

circuits sencers amb tots els seus elements (transistors, resistències, condensadors,

etc.), fet per Jack Kilby (1958). Això originà, a partir de 1964 la tercera

generació d’ordinadors, anomenats per primer cop miniordinadors, de la qual

la sèrie més venuda va ser la 360 de IBM. El circuit integrat permeté abaratir costos

i reduir la mida, que va passar d'un conjunt de mobles a un petit armari. Hi ha una

gran millora en els llenguatges de programació i l'aparició dels primers programes

18

comercials o "aplicacions", que permetien tenir un ample conjunt de funcionalitats

sense necessitat de conèixer programació. A principis dels 70 la tècnica d’integració

a gran escala (LSI) va permetre integrar milers de Components en un petit circuit

o xip. El 1971 l’empresa INTEL va inventar el primer microprocessador: en un

sol xip s’hi encabien totes les funcions de la CPU (unitat central de procés) d’un

ordinador. Era el pas necessari per construir ordinadors de sobretaula i per tant

amb aplicacions per petites indústries o comerços o fins i tot domèstiques. Es

considera aquest el principi de la quarta generació d’ordinadors.  

Ordinador personal: Aquesta formaria part de la cinquena generació on el primer

fou Micral-N (1973), desenvolupat per François Gernelle on volia crear un

ordinador més econòmic que els miniordinadors de l’època per controlar les seves

mesures higromètriques. Sembla que el primer d'aquests va ser el Scelbi‐8, que

s'anunciava ja a principis de 1974 com a kit en revistes i posteriorment es va arribar

a vendre muntat. Altres ordinadors venuts en revistes d'electrònica en forma de kit

per fer‐s'ho un mateix van ser el Mark‐8, introduït el 1974 i el Altair 8800 del

1975. Cap d'ells no tenia monitor: per veure la sortida calia endollar‐los al televisor

per a la qual cosa incorporaven un senzill conversor de radiofreqüència. Tampoc no

tenien disquetera ni molt menys disc dur: la manera d'emmagatzemar dades – per

exemple programes de jocs – era en cintes de casset que es podien llegir des de

l'aparell reproductor i gravador de so . Els models més coneguts de Sinclair van ser

el ZX80, de 1980, amb 1K de RAM i el ZX Spectrum, de 1982, amb 16 o 64K RAM i

que proporcionava sortida en colors. Una mica més potents eren els ordinadors de

l'empresa Commodore, com ara el model VIC‐20, de 1981, que tenia 5K de RAM

o el Commodore 64, de 1982 que sortia ja amb 64K RAM.

Posteriorment, va aparèixer Apple II (1976) que era més car però incorporava ja un

monitor, una disquetera, 48K de memòria en placa base, la possibilitat de posar

targetes d'expansió, com ara una per poder tenir imatges de fins a 16 colors o una

altra per ampliar memòria, i un llenguatge BASIC molt potent amb el qual es podien

fer aplicacions serioses. Fins i tot s'hi va desenvolupar el primer full de càlcul per

ordinadors personals, Visicalc. El primer ordinador personal (PC) de IBM, l'IBM PC

(Personal Computer) va arribar el 1981 amb 64 o 256 K de memòria, dues

disqueteres i connexió de cassets. No portava disc dur i tot i que es podia

incorporar era caríssim i de baixíssima capacitat. També incorporava un llenguatge

BASIC en ROM. L’ Apple Macintosh (1984) tenia el primer entorn de finestres

comercialitzat i la comunicació a base d'apuntar i clicar amb un ratolí va canviar

radicalment les coses. No tenia disc dur.

- Transistors

19

Un transistor està format per tres parts diferenciades (la base, l’emissor i el

col·lector). El corrent flueix entre l’emissor i col·lector; la quantitat de corrent que

flueix entre aquests es pot controlar a partir d’un altre corrent que s’envia a la

base. Un transistor de tipus npn. consisteix en enviar corrent a la base i es

modifica el flux d’electrons en les unions p-n i canvia el corrent que pot passar

entre els altres dues parts. Els transistors són microscòpics i s'integren per milers

en plaques de silici anomenades xips. Enviant a cada microscòpic transistor els

impulsos binaris adients es pot controlar el seu estat i recollir la seva sortida, és a

dir "escriure", "llegir" i "esborrar" a la memòria.

PARTS I FUNCIONAMENT DELS ORDINADORS: PROCÉS I ENREGISTRAMENT

Un ordinador qualsevol efectua quatre funcions principals: Entrada (Input)

d'informació; Emmagatzemament de la informació, tant de forma interna com

externa; Processament, és a dir manipulació i transformació de la informació; i

Sortida (Output) de la informació. Microprocessador i memòria corresponen

“grosso modo” a les funcions centrals, el tractament de la informació, mentre que

entrada i sortida representen els aspectes de comunicació de la màquina

informàtica amb l’exterior, amb les persones, els dispositius pels quals s’intercanvia

informació amb aquestes.

Microprocessador: La unitat de control coordina el funcionament pas a pas de

l'ordinador: És un rellotge que sincronitza els impulsos elèctrics que recorren tot

l'ordinador (temporització); i fixa la seqüència, és a dir l'ordre de les instruccions a

realitzar i les dades a utilitzar. Controla mitjançant interruptors estratègics el flux de

dades des de la unitat aritmètic‐ lògica cap a la memòria i a l'inrevés a través dels

bussos externs i dins del propi processador. A la unitat aritmètic‐ lògica: Es

realitzen els càlculs. Es prenen decisions. Té unes petites memòries ‐ registres ‐ que

emmagatzemen provisionalment dades a mesura que va funcionant el programa.

Memòria: La memòria principal ha de complir la condició bàsica de contenir una

informació codificada que es pugui llegir i escriure, és a dir, amb la capacitat

d'emetre impulsos que representin les informacions binàries emmagatzemades i la

de canviar‐les quan sigui necessari.

- Memòria ROM (Read Only Memory) : Només de lectura, no modificable des de

l’ordinador. Es fa servir per programes i utilitats sempre necessaris i que no

cal modificar, com ara rutines d'arrencada, programes de control de la

pantalla etc.

- Memòria RAM (Random Access Memory): De lectura i escriptura. S’esborra

en absència d’alimentació elèctrica. S'hi carreguen els programes que fan

que l'ordinador tingui unes funcions determinades: sistemes operatius,

20

llenguatges de programació, programes d'aplicació, etc. També s'hi

carreguen les dades que fan servir els programes, per exemple el text d'una

carta o una imatge digitalitzada.

Hi ha un seguit de tipus de memòries derivades de la ROM (que no s’esborren en

absència d’alimentació) però en les que es pot escriure: les memòries PROM es pot

escriure una sola vegada, les EPROM esborrables mitjançant raigs ultraviolats i les

EEPROM que poden ser programades, esborrades i reprogramades elèctricament

entre 100.000 i 1.000.000 de cops. Aquestes són la base dels sistemes

d’emmagatzemament basats en memòries flash.

ENTRADA, SORTIDA I LA COMUNICACIÓ PERSONA   ‐   ORDINADOR

Dispositius d’entrada: Són els què serveixen per introduir dades i instruccions a

l’ordinador. S’ha passat de connectar circuits directament a codificar les dades en

targetes o cintes perforades o a introduir-les per teclat. Ivan Sutherland (1962)

amb el seu Sketchpad, el primer llapis òptic, que permetia dibuixar i assenyalar

directament sobre la pantalla. Alan Kay va desenvolupar el seu Dynabook, el

primer ordinador pensat com veritablement personal, el va incorporar per gestionar

el primer entorn de finestres operatiu de la història. També, els “trackball” o els

“joystick” (volants, pistoles...) relacionats amb els videojocs o les pantalles tàctils.

Dispositius de sortida: Presenten els resultats dels processos efectuats per

l’ordinador. Al principi aquestes sortides eren tan poc intuïtives com les entrades

(fitxes o cintes perforades), però aviat es van desenvolupar impressores que podien

donar llargues llistes de dades textuals o numèriques. Els dispositius de sortida en

suport físic (paper, transparències, diapositives, cinema, etc.) han anat

evolucionant i avui dia hi ha impressores i “plotters” en colors de qualitat

excepcional i de diverses tecnologies. A causa, sobre tot, de la naturalesa de les

informacions que acostumen a tractar la majoria d’ordinadors, les sortides de so

no han estat mai tan bàsiques com les visuals i només han estat presents en

sistemes especialitzats.

El so. Característiques, percepció i sistemes

analògics de codificació i tractament

CARACTERÍSTIQUES BÀSIQUES DEL SO: TO, TIMBRE I INTENSITAT

21

Els paràmetres fonamentals que es fan servir habitualment per definir les

característiques observables d’un so són el seu to, el seu timbre i la seva

intensitat.

- To o altura del so: Ens diu si el so és molt agut o molt greu. És potser la

característica primària, més definidora i més senzilla en la percepció d’un so.

El to ve determinat exclusivament per la freqüència. Un so de freqüència

baixa és greu, un de freqüència alta és agut. Hem de tenir en compte que a

la natura mai es produeix un so tan simple que només es constitueixi per

una vibració d’una sola freqüència. Són més complexes. Aquestes

s’anomenen harmòniques del so. Per entendre això, hi ha el teorema de

Fourier que consisteix en demostrar qualsevol moviment periòdic de

període T i freqüència v per complicat que sigui es pot descompondre com

una suma o superposició d’oscil·lacions harmòniques d’amplituds variables.

Aquesta demostració es realitza mitjançant moviments harmònics,

representats en traç discontinu, per obtenir un de complex dibuixat amb traç

continu.

- Timbre del so: És la propietat del so que permet l’oïda distingir un

instrument dels altres o una veu de les altres. La nostra experiència ens diu

que l’oïda aprecia com a diferents dos sons del mateix to però produïts per

diferents instruments. Per exemple, la mateixa nota produïda per un piano o

per un clarinet. S’ha pensat que el timbre d’un so depèn exclusivament de la

proporció dels harmònics que el constitueixen. La freqüència és la mateixa i

per tant, el so també. Les diferències són degudes a la presència

d’harmònics diferents. Poden canviar segons l’amplitud.

- Intensitat sonora: La intensitat del so està relacionada amb l’energia que

arriba a l’oïda i per tant amb la seva amplitud; en rigor l’energia és

proporcional al quadrat de l’amplitud. Per analitzar el so des d’aquest punt

de vista, s’ha de pensar en la seva capacitat per empènyer l’aire (quanta

més energia i intensitat sigui el so més molècules d’aire mourà). Quan el so

es produeix en un punt, la seva energia s’ha de repartir al llarg de la

superfície d’una esfera. Per tant, avaluar la intensitat sonora que arriba al

receptor situat en un punt concret no hi haurà prou amb l’energia o la

potència (només es pot produir en un temps determinat) i s’ha de tenir en

compte la superfície que pot emprar aquest so.

El decibel (dB)és una unitat bàsica per avaluar la intensitat d’un so en relació amb

la d’un altre i també per mesurar algunes importants característiques dels aparelles

electrònics de tractament d’informació. Cal recordar el què s’entén per logaritme

decimal o de base 10 com aquell concepte senzill però expressat en una

22

formulació poc habitual i aparentment complexa: logaritme en base 10 és l’operació

inversa de la potenciació en base 10.

L’OÏDA HUMANA I LA PERCEPCIÓ DEL

SO

El decibel es fa servir també per avaluar

algunes característiques de l’oïda humana.

Per exemple, es determina

experimentalment que aquesta pot detectar

canvis d’1 dB en un to regular o de 3 dB en

parla o música. El marge de freqüències que

pot detectar l’oïda abasta d’uns 16 o 20 Hz.

fins a 16.000 Hz. La manera com l’oïda

percep els sons depèn molt de la freqüència. La manera com l’oïda percep els sons

depèn molt de la freqüència. Aquesta figura ens diu que cada una de les corbes

irregulars representa un nivell d’igual intensitat subjectiva, és a dir un nivell en què

estadísticament hi ha una coincidència en apreciar els sons com de la mateixa

intensitat. Si l’oïda percebés igual, les corbes haurien de ser planes. Podem dir que

la corba de resposta de freqüències de l’oïda no és plana.

BREU HISTÒRIA DE L'ENREGISTRAMENT I REPRODUCCIÓ DEL SO

Els primers estudis sobre acústica es remunten a l’època de la Grècia clàssica.

Heró d’Alexandria va ser el primer a suggerir que el so el formen vibracions

longitudinals que es desplacen per l’aire. A partir d’aquest moment continuaren ja

de forma ininterrompuda els estudis, amb la intervenció d’importants científics com

ara Galileu. De forma que en el segle XIX les bases científiques del so eren

perfectament conegudes. El 1807, T. Young realitzà algunes experiències per

enregistrar les vibracions de cossos sòlids, com ara varetes o cordes vibrants. El

1857, Leon Scott va fer el mateix però amb les vibracions de l’aire. Va crear un

dispositiu que s’anomenava fonoautògraf i consistia en un braç amb un

diafragma que oscil·lava amb les ones sonores i que estava unit a un punxó que

transmetia les seves vibracions a un paper. El 1877, Charles Cros va presentar el

Paleophone en el que suggeria que si una agulla unida a una membrana

oscil·lant, traça un solc quan es produeix un so, invertint el procés i fent passar

l’agulla novament pel solc s’hauria de sentir novament el so enregistrat. El 1877,

Tomas Alva Edison va presentar el Fonògraf (enregistrament i reproducció del

so). Es tracta d’un cilindre d’unes tres polzades i mitja que està recoberta d’un capa

d’estany i ho giraves amb un maneta i on un punxó d’ivori unit a dos diafragmes

23

gravava un solc amb la informació sonora. El moviment del punxó era vertical. El so

reproduït, amplificat per un petit corn, no era gaire nítid ni intens però si distingible.

Emile Berliner va inventar el Gramophon (1887) que es tractava d’un sistema

per enregistrar els sons en un solc helicoïdal a sobre d’un disc de zinc lacat. El disc

era una superfície plana, les còpies es podien fer per estampació a partir d’un sol

motlle i per tant, n’hi havia prou amb un únic enregistrament sonor. Els primers

discos eren d’ebonita (un polímer obtingut a base de cautxú i sofre, tenien 17 cm

de diàmetre i giraven a 70 voltes per minuts i 2 minuts d’audició).

CODIFICACIÓ ANALÒGICA DEL SO

Codificació analògica mecànica (els discos de vinil): La idea de codificació

analògica prové de Charles Cros on s’esmenta que la freqüència del so es tradueix

directament en la freqüència de les oscil·lacions del solc; l’amplitud en la seva

profunditat i en la seva amplada. El procés de producció del “master”, matriu o

peça original d’un disc analògic ha anat evolucionant tècnicament, especialment en

la manera d’amplificar el senyal que arriba al punxó, però segueix sempre els

mateixos principis bàsics. A cada una de les dues bobines es fa arribar un corrent

elèctric proporcional al so que es vol codificar en cada una de les dues pistes de so.

Com les bobines estan cada una dintre del camp magnètic d’un imant, vibraran

amb una freqüència i intensitat proporcionals al senyal que les està alimentant. Les

seves vibracions es transmetran al punxó, usualment una agulla de diamant

duríssima, que anirà obrint un solc a la superfície verge del “master”, usualment un

disc molt pla d’alumini recobert d’un vernís especial.

Codificació analògica electrònica (els micròfons): El micròfon va ser el primer

aparell que va permetre convertir un fenomen del món real, en aquest cas les ones

de pressió sonores, en un corrent elèctric proporcional. Es tracta, per tant, en una

codificació analògica electrònica. La capacitat de control de l'electricitat fa que

aquest pas fos molt important. El micròfon de bobina mòbil es va inventar

aplicant les lleis de Maxwell de l'electromagnetisme i les experiències relacionades.

Es tracta d’un aparell que fa ús directe d’aquests principis. Les ones sonores (ones

de pressió que es transmeten per l’aire) fan oscil·lar la membrana del diafragma.

Està unit a la bobina i oscil·la dins del camp magnètic del imant. La conseqüència és

que es genera un corrent elèctric que té la forma d’una ona proporcional a les

vibracions sonores que han originat el procés.

La codificació electrònica: Els circuits electrònics cada cop més perfeccionats

permeten un tractament sofisticat del senyal elèctric (amplificació, equalització,

barreges, etc.), un emmagatzemament eficient en cintes magnètiques o en altres

dispositius i un transport i difusió universals. Es pot visualitzar el corrent mitjançant

24

l'oscil·loscopi, un aparell que permet veure l'evolució dels valors del corrent

elèctric al llarg del temps. Canviant l'escala de temps per obtenir una millor

representació, es pot obtenir una "imatge" a la pantalla del senyal elèctric per

comprovar que correspon exactament al del so recollit pel micròfon. Les variacions

en la veu, per exemple, es corresponen amb variacions en la imatge de l'ona

corresponent.

MICRÒFONS

Un micròfon és un aparell que transforma l'energia acústica que li arriba en

elèctrica, tot mantenint una proporcionalitat o analogia entre el nivell de l'energia

acústica i el del senyal elèctric que l'haurà de representar. L’estructura d’un

micròfon està constituït per tres parts: Diafragma (una membrana que vibra quan

les ones sonores hi incideixen); Transductor (la part que realment transforma els

moviments del diafragma en senyals elèctrics proporcionals); i Caixa o Tancament

(el disseny de la qual afecta les característiques del micròfon, com la

direccionalitat).

- Micròfon electrostàtic: Es bassa en les propietats dels condensadors

elèctrics: dues plaques conductores separades per un dielèctric (material no

capacitat i aquesta és una funció, entre altres coses, de la separació entre

les dues plaques del condensador. En termes generals la capacitat dóna idea

de la resistència que ofereix el condensador al pas del corrent elèctric.

Característiques definitòries: La sensibilitat d'un micròfon és la relació entre la

tensió del senyal elèctric que produeix a la sortida i la pressió sonora incident a la

membrana. Aquesta pressió es mesura en pascals (1 Pa = 1 newton/m2) i també en

baries (1 ba = 1 dina/cm2). La corba de resposta de freqüències del micròfon és

la representació gràfica del nivell del senyal elèctric de sortida obtingut per a sons

de la mateixa intensitat però de diferent freqüència. La directivitat del micròfon

és la variació de la sensibilitat en funció de l'angle entre l'eix de simetria de la

membrana, que és l'eix del micròfon i la direcció de propagació del so, és a dir la

direcció d' on ve el so. Tipus de micròfon segons la directivitat:

- Omnidireccional: Capta sons de totes les direccions i la qualitat del so no

canvia segons la direcció d’ on provingui. Capta tant allò que desitja com no.

El diagrama polar de la seva directivitat consisteix en una caixa normal, en

forma cilíndrica. A causa d’això el seu comportament omnidireccional no és

perfecte, depèn de la freqüència del so.

- Bidireccional o en forma de 8: Capta sons pel davant i pel darrere perquè

les dues cares del micròfon tenen la mateixa sensibilitat.

25

- Cardioide: Capta sons segons una corba que es diu cardioide perquè la

seva forma recorda la d’un cor i que, per tant, té molta més sensibilitat per

la part de davant que per la del darrere.

- Hipercardioide: Capta sons segons una corba anomenada. Aquesta corba

és semblant a la cardioide però amb una zona frontal més estreta, amb un

angle de captació menor i per tant amb major direccionalitat, i una posterior

amb menor sensibilitat.

- Unidireccional o de rifle: Capta sons en un angle molt estret. Es tracta

d'un tub amb un seguit de forats fets longitudinalment. Només les ones

sonores que venen en angles petits entren pels forats i arriben a la

membrana, les altres reboten en les parets i acaben per interferir-se elles

mateixes fins a desaparèixer.

ALTAVEUS

L’altaveu fa el procés invers del micròfon. Rep el senyal elèctric procedent de tots

els processos de tractament en el sistema i el transforma novament en ones

acústiques. Per això, qualsevol altaveu acostuma a dividir‐se en 3 parts equivalents

a les mateixes dels micròfons:

- El superfície radiant, que equival al diafragma; a l'inrevés que abans, vibra

i fa moure l'aire quan rep un corrent elèctric.

- El transductor, que, al revés del propi dels micròfons, converteix els

senyals elèctrics en moviments de la superfície radiant proporcionals a

aquests senyals.

- La caixa o tancament, el disseny de la qual afecta moltíssim les

característiques de l'altaveu.

El sistema d'altaveu més emprat és el dinàmic o de bobina mòbil, que

funciona de manera inversa al micròfon del mateix tipus. Es fa arribar a la bobina el

corrent elèctric que porta codificada analògicament la informació sonora. Com la

bobina està situada en un camp magnètic, les variacions del corrent elèctric que la

travessen ocasionen moviments d'aquesta endavant i enrere. Aquestes vibracions

es transmeten al con de l'altaveu que al seu torn les transmet a l'aire per generar el

so.

ENREGISTRAMENT I REPRODUCCIÓ MAGNÈTIQUES EN CINTA

Els processos d’enregistrament i lectura són simètrics l’un de l’altre. En

l’enregistrament, un corrent elèctric variable modulat pel senyal, àudio o vídeo, que

es vol enregistrar s’aplica a la bobina enrotllada en el capçal d’escriptura i hi

produeix un camp magnètic. En la lectura, el camp enregistrat a la cinta, que va

26

variant a mesura que aquesta es mou, produeix l’efecte contrari sobre la bobina del

capçal lector, donant lloc a un corrent elèctric proporcional a la informació. Amb

aquest model senzill és fàcil entendre que si s'incrementa la velocitat de

desfilament de la cinta augmentarà la longitud disponible per a la mateixa quantitat

de temps i en conseqüència, augmentarà també la quantitat de dominis. Això

permetrà enregistrar més quantitat d'informació.

CODI DE TEMPS

Serveix per sincronitzar màquines de so, de vídeo i ordinadors en totes les possibles

combinacions. El mateix codi es fa servir en els aparells professionals de vídeo. Es

tracta d'un codi digital de 80 bits que conté informació sobre les hores, minuts,

segons i número de frame de cada petit fragment d’àudio o vídeo. Cada segon es

divideix en parts, anomenades frames, que són 25 o 30. En l'àmbit digital es manté

el mateix codi de temps. El codi de temps s'enregistra amb un generador de codi

de temps usualment incorporat al magnetòfon o al magnetoscopi de vídeo. La

sincronització de dos aparells d’àudio l'acostuma a fer un sincronitzador extern. La

de vídeo es fa des de la taula d'edició.

Codificació i transmissió electròniques de la

imatge: la televisió

BREU HISTÒRIA DE LA TV

La televisió, com indica l’etimologia del seu nom, és un sistema per transmetre

imatge a distància. El segle XIX es comencen a desenvolupar sistemes mínimament

viables i renuncien a intentar transmetre imatges senceres per dur a terme la

descomposició de imatges en petits elements que sigui possible de codificar i

enviar. El 1860, Caselli va construir un aparell anomenat pantelègraf que estava

destinat a transmetre a distàncies dibuixos en blanc i negre i aprofitant les línies

telegràfiques. El dibuix es posava sobre una placa metàl·lica i s’envernissava amb

un material resistent i aïllant al corrent elèctric excepte en els llocs on havia el traç

del dibuix. Llavors, un estilet metàl·lic connectat a una pila elèctrica escombrava la

imatge de dalt a baix i d’esquerra a dreta. Els punts on hi havia el traç, passava

l’electricitat. A sota de l’estilet, un paper impregnat d’una substància especial

s’enfosquia en els punts on incidia el corrent elèctric i produint la imatge original.

L'efecte fotoelèctric: Aquest camp consisteix en què alguns materials (els

semiconductors) tenen la propietat d’emetre electrons quan la llum incideix a sobre

27

i a més amb una intensitat proporcional a la quantitat de llum rebuda: més

quantitat de llum, més quantitat d’electrons. El belinògraf va ser inventat per

Édouard Belin en què consistia en codificar les imatges al llarg d’una trajectòria

helicoïdal a la superfície d’un cilindre que girava i avançava simultàniament. La

fotografia o imatge original es posava sobre d’aquest cilindre. La imatge era

il·luminada per un focus i quan incidia sobre una part molt clara, rebotava molta

llum, en canvi, quan ho feia sobre una part fosca, rebotava menys. L’estilet amb

cèl·lula fotoelèctrica captava més o menys llums depenent de la intensitat de la

llum rebotada en el moment.

La televisió mecànica: Consistia en la transmissió d’imatges en moviment. La roda

de Nipkow (1884) va fer servir en la seva patent d’un telescopi elèctric. Es

tractava d’un dispositiu amb una roda giratòria amb una sèrie de forats en espiral.

La roda estava entre una lent i un element de seleni. La llum reflectida a la imatge

s’enviava a la lent i a la roda situada al seu darrere. En girar, cada forat explora un

petit arc paral·lel als altres. Un segon disc girant a la mateixa velocitat davant de la

llum reconstruïda a través del senyal elèctric generat a la primera i servia per

recuperar la imatge original sencera. Un dels pioners fou John Logie Baird que

construir un sistema experimental de 30 línies (1924) on per exemple, va

transmetre una obra de Pirandello.

La televisió electrònica: Karl Braun va patentar el tub de raigs catòdics (una

ampolla de vidre en la què es fa el buit i es produeixen electrons). Philo T.

Farnsworth va patentar una càmera electrònica viable (1927). Vladimir Zworykin

va presentar l’Iconoscopi (1929), una càmera que tenia la possibilitat d’assolir ja

resolucions de centenars de línies, impossibles amb els sistemes mecànics.

TECNOLOGIA DE LA TRANSMISSIÓ A DISTÀNCIA: RÀDIO I TELEVISIÓ

La televisió analògica va aprofitar el sistema de transmissió a distància de tipus

"broadcast" (d'un a molts) desenvolupat unes dècades abans per a la ràdio.

Heinrich Hertz va desenvolupar un experiment on reproduir una guspira amb dues

boles metàl·liques molt properes. A l’altre extrem del laboratori tenia una espira

amb una petita escletxa. En el mateix moment de produir, l’espurna en les boles va

aparèixer una altra en l’escletxa de l’espira. Es va produir una transmissió

rapidíssima d’energia. Eren les primeres ones de radio.

Modulació d’ones en amplitud i en freqüència: La modulació en amplitud

consisteix en modificar l’amplitud de l’ona portadora, seguint el seu mateix patró

(els punts amb més intensitat del senyal incrementarà l’amplitud i els negatius, la

baixarà fins a zero. En la recepció, l’aparell destinat a captar l’ona modulada es

sintonitza de forma que capti senyals només d’aquesta freqüència determinada. Un

28

cop captada, permetrà deduir el valor del senyal modulador en un procés invers. La

modulació en freqüència funciona al revés, el senyal d’informació modifica la

freqüència d’ona portadora (els punts de més intensitat incrementarà la freqüència,

produint oscil·lacions de menys longitud d’ona, i els negatius la disminuirà donant

una ona amb menys oscil·lacions). Un cop captada l’ona, es podrà deduir el valor

del senyal modulador en un procés invers al fet en el sistema emissor.

EL SENYAL DE TELEVISIÓ EN BLANC I NEGRE

Escombratge: Un tub receptor en blanc i negre es tracta d’un tub de buit amb

un canó en el qual es van produint electrons lliures. La part del davant més ample i

on es produeix la imatge, està recoberta interiorment per una substància

fosforescent que té la propietat d’il·luminar-se en ser bombardejada pels electrons.

La intensitat de llum que emet és proporcional a la velocitat dels electrons.

Tots els processos que es fan en un tub d’imatge: creació d’electrons, acceleració,

focalització i la desviació en escombratge. Si volem “pintar” imatges en aquesta

superfície gris hem d’estar controlant contínuament la intensitat del feix

d’electrons. Això s’aconsegueix, enviant un senyal elèctric variable, en el qual

estarà codificada la informació visual, a un altre elèctrode cilíndric anomenat

wehnelt (es troba en el coll del tub). Aplicant una tensió proporcional a la intensitat

lluminosa o luminància de la imatge original al wehnelt, serà el què proporciona el

tub de càmera.

ELS SENSORS D'IMATGE: CCD I CMOS

Des de fa més d'una dècada totes les càmeres fan servir aquests dispositius en

substitució del tub de càmera. Els primers van ser els CCD. CCD són les inicials de

"Charged Coupled Device" o dispositiu acoblat per càrrega o de transferència de

càrrega. La principal diferència amb el tub és que l'exploració del resultat d’exposar

el material sensible a la llum no es fa mitjançant el feix d'electrons. Això va

permetre suprimir el tub que el genera i reduir la mida del sensor i de la càmera.

Tots els sensors són plans, rectangulars i amb aspecte i mida semblants als d’un

xip. Constituïdes per cèl·lules sensibles en la qual les anomenem píxels. Els CCD

tenen molts avantatges respecte els tubs: més econòmics, sensibles i lleugers

(càmeres millors i més petites); excel·lents qualitats geomètriques; no tenen

l’efecte cometa de persistència de la imatge quan es desplaça un objecte

fortament lluminós; no tenen perill de ser “cremats” si estan sobre un material

sensible; i una fixació millor (desapareix el perill de desconvergència).

29

Els sensors CCD: La capacitat de material sensible la formen els fotòsits o

fotodíodes. La idea general d’aquesta mena de dispositius és que al darrere o a

prop de cada un d’aquests fotòsits s’hi troba un elèctrode amb càrrega positiva

separat per un altre descarregat. Quan la llum incideix en un d’aquests fotòsits

allibera electrons a l’interior del silici. La funció de cada elèctrode positiu és recollir

els electrons corresponents al seu fotòsits.

Els sensors CMOS: La principal diferència dels CMOS (Complementary Metal Oxide

Semiconductor) respecte els CCD és que la conversió de les petitíssimes càrregues

generades a cada fotodíode en senyal elèctric i la seva immediata amplificació és fa

a cada punt de la trama, a cada "píxel". En tractar‐se de càrregues tan petites, el

curt recorregut que fan "baixant" pel CCD provoca lleus pèrdues degudes a la

resistència dels micro filets de coure. I, és clar, aquest efecte s'incrementa a

mesura que els sensors es fan més grans, que és la tendència actual. Els CMOS

intenten resoldre aquest problema.

Breu comparació CCD / CMOS: El CMOS necessita dedicar més espai a cada

fotodíode per encabir altres elements. Per tant en general el CCD tindrà un fill factor

(el percentatge útil de superfície de cada fotodíode) més gran o serà més senzill

augmentar aquest factor per mitjans òptics. Els CCD necessiten altres processadors

units al sensor, cosa que implica una mida i una despesa energètica més gran. Per

tant, els CMOS poden ser més petits, consumir menys energia i escalfar-se menys.

En un CCD el mal estat d'un sol fotodíode pot malmetre el funcionament de tota la

columna, cosa que no passa amb un CMOS que pot ser raonablement operatiu amb

més d'un element defectuós. El CMOS té més soroll electrònic que el CCD, però la

seva arquitectura píxel a píxel fa que es pugui filtrar millor que en el cas dels CCD

d'arquitectura per columnes.

EL TUB D’IMATGE EN COLOR (RGB)

En el tub d'imatge d’un televisor en color hi ha tres canons. L’ideal, per poder

restituir els colors per síntesi additiva a base dels tres colors fonamentals, és que a

un es faci arribar el senyal vermell (R), a un altre el verd (G) i a un altre el blau (B).

La capa luminescent de la pantalla d’un monitor en color està constituïda per grups

de tres fòsfors o luminòfors. Un d’ells, en rebre el impacte dels electrons emet llum

vermella, un altre l’emet verda i el tercer blava. Des de lluny l'ull fa una síntesi

additiva de les tres llums de colors, de manera que enviant la intensitat necessària

a cada component es pot obtenir gairebé qualsevol color natural. Immediatament

abans de la pantalla hi ha una làmina amb forats anomenada màscara. La seva

funció és dirigir o enfocar cada feix d’electrons sobre els seus fòsfors corresponents,

de manera que el canó controlat pel senyal vermell incideixi només en els fòsfors

30

vermells i el mateix passi amb els altres dos canons. El disseny dels forats de la

màscara va anar evolucionant per tal d’aconseguir focalitzacions cada cop millors.

LA CÀMERA DE COLOR

La càmera de color és essencialment una variant de la de blanc i negre amb un tub

o sensor d'imatge (CCD o CMOS) per a cada un dels 3 colors primaris. Després de

passar per l’objectiu, la llum troba un primer mirall vermell, caracteritzat per

reflectir només el vermell i deixar passar les altres radiacions. Un segon mirall

dicroic desvia només el blau deixant passar el verd. Cada color va a un sensor

independent i produeix un senyal diferent. Així doncs, la càmera de televisió en

color produeix inicialment 3 senyals, un pel vermell, un pel verd i un pel blau: és el

què s’anomena senyal RGB.

Càmeres amb un sol sensor: La màscara de Bayer es tracta d’una solució per

poder treballar en color amb un sol sensor. La màscara es col·loca immediatament

a sobre del sensor i està constituïda per petits filtres de color de la mateixa mida

que els fotodíodes. L’estructura típica del filtratge de colors és la GRGB que cobreix

cada quadradet de 2x2 fotodíodes amb 4 filtres, un de vermell, un de blau i dos de

verds. Fa que la informació de luminància es reculli a tots els fotodíodes mentre que

la informació de color només a 1 (vermell i blau) o 2 (verd) de cada 4. Per intentar

compensar la pèrdua de resolució cromàtica interessarà incrementar la mida del

sensor tant com sigui possible. L'avantatge és que sempre serà més econòmica,

petita i consumirà menys energia que una amb tres.

Balanç de blanc: El balanç de blancs s'ha de fer, en cas que no sigui automàtic,

cada cop que canvia la il·luminació amb la que estem treballant. Aquest

equilibrament permet ajustar el rendiment de color de la càmera a la temperatura

de color de la llum amb què es treballa. És per tant equivalent per tècniques

fotogràfiques a treballar amb l'emulsió adient a la llum que s'empri. Si està mal fet

el resultat tindrà unes dominants de color determinades i potser molt ostensibles.

La conversió analògic/digital. Tractament

digital de la informació

EL BINOMI ANALÒGIC I DIGITAL

Per poder tractar imatge i so amb ordinadors cal un procés de conversió d’aquest

senyal electrònic continu que les representa analògicament en un conjunt de

números o valors que es representaran al seu torn mitjançant un senyal digital. El

31

senyal analògic és el que representa d’una manera més natural les variacions

d’una magnitud física, però és molt sensible a les manipulacions que cal fer amb el

senyal codificat: enregistrament, transmissió, tractament... etc. En aquest procés,

s’afegeix soroll al senyal que porta la informació. El senyal digital ha de ser capaç

de transmetre una llarga successió de 0 i 1 i per tant, n’hi ha prou amb què es pugi

distingir clarament entre dos estats a cada un dels quals s’associa un dels valors. La

presència de soroll barrejat amb el senyal ha de ser enorme per a produir errors en

la codificació. La naturalesa numèrica de la informació digital permet dedicar-hi una

part per detectar i corregir els errors. Finalment, la codificació digital obliga que

l’entrada i la sortida de la informació, la conversió en magnituds físiques, hagin de

ser analògiques.

PROCESSOS DE CONVERSIÓ ANALÒGIC / DIGITAL

Existeixen conversors analògic/digital, aparells que transformen un senyal analògic

en un de digital, però no fa gaire que això es pot fer a les freqüències tan altes que

demana la informació audiovisual. Aquest procés es fa en tres fases separades,

mostreig, quantificació i codificació.

- Mostreig (l’exemple del so): La fase de mostreig, el senyal és sostret a

intervals regulars i prou pròxims per a que la successió de mostres descrigui

correctament la forma del senyal original. La manera d’obtenir

electrònicament aquests valors és multiplicant el senyal original per un

senyal mostrejador que va 1 en els instants en què es vol prendre la mostra i

0 a la resta. El resultat serà el senyal mostrejat i tindrà el valor de l’original.

Per tant, el procés és: el senyal mostrejador amb valors constants a intervals

regulars; el senyal continu a digitalitzar; el resultat del producte de les dues

funcions anteriors; i finalment, el resultat definitiu del procés de mostreig (el

valor acabat de mostrejar es manté constant durant el petit interval de

temps que va fins a la propera mostra, donant lloc a una ona quadrada que

s’aproxima a l’original). Això, facilita el següent pas, la quantificació

(mesurar el valor de cada mostra).

- Quantificació: El resultat del mostreig ens dóna un finit de valors numèrics

del senyal que estem digitalitzant. El procés de quantificació consisteix en

expressar aquests números en codi binari. Converteix unes quantitats que

pel seu origen analògic podien prendre en principi qualsevol valor i unes

altres, prendre uns determinats valors. Són estrictament aproximacions. La

precisió que es pugui aconseguir en aquesta conversió dependrà de la

quantitat de bits que puguem dedicar a convertir aquests valors. Per

exemple, 8 bits a la quantificació podrem escollir valors entre 0 i 255 nivells.

SEMPRE introduirà errors, en canvi el mostreig és precís. El mostreig

32

determina l’amplada de banda del senyal digital i la quantificació determina

la seva resolució.

- Codificació: Desprès dels processos de mostreig i quantificació, el senyal

analògic original ha estat convertit en un conjunt, ordinàriament molt

nombrós, de valors numèrics binaris. La codificació descriu la manera com

aquesta informació binària és representada com un senyal elèctric que es

pugui transmetre o enregistrar. Totes les codificacions de canal es basen en

l’existència d’un rellotge que determina el ritme de les operacions

realitzades. La codificació de canal més intuïtiva és la NRZ (No Retorn a

Zero) en la qual un 1 es representa per un nivell alt de senyal i un 0 per un

de baix. Aquest codi, un 1 es representa com una transició (de nivell baix a

alt) al mig del període del rellotge, mentre 0 no representa cap canvi.

Correcció i detecció d’errors: A pesar de la gran fiabilitat que dóna la codificació

digital, els processos d’enregistrament, lectura i transmissió introdueixen errors que

podrien donar lloc a restitucions incorrectes de la informació. La gravetat d’un error

d’aquest tipus depèn de la posició i ús dels bits afectats. Per fer-nos una idea de

com s’apliquen aquests algorismes comparem el CD-Audio i el CD-ROM, dos formats

de disc que tenen exactament la mateixa estructura física. Un error en un disc de so

és tolerable i molt probablement no afectarà l’audició; en un CD-ROM, en canvi, si

l’error afecta la part de dades, com ara un píxel d’una imatge tampoc no passarà

res, però si afecta una part d’un programa el resultat pot ser imprevisible i nefast.

El CD‐Audio una fiabilitat estadística d'1 error en 10 bytes. La fiabilitat del CD‐ROM

puja fins a nivells extraordinaris d'1 error en 10 bytes.

La digitalització del vídeo: Segons el tipus d’aplicació en què es vulgui emprar el

vídeo digital, es poden escollir unes o altres freqüències de mostreig. Això dóna lloc

a diversos formats de mostreig:

- El format 4:2:2 és el bàsic en aplicacions d’estudi i és el què acabem de

descriure. La luminància Y mostrejada a 13,5 MHz. i les crominàncies V = R‐Y

i U = B‐Y mostrejades a, 6,75 MHz.

- El format 4:4:4, emprat per aplicacions que necessiten una qualitat de

color excepcional, com ara chroma‐key especials, amb la freqüència de 13,5

MHz. per als tres senyals.

- El format 4:1:1 es mostreja la luminància a 13,5 MHz. i les crominàncies a

la quarta part, és a dir 3’375 MHz. amb la conseqüent pèrdua de qualitat a

canvi d’un major estalvi d’emmagatzemament.

- El format 4:2:0 es mostreja la luminància a 13,5 MHz. i les crominàncies a

6,75 MHz. Però només en una línia de cada dues. Això dóna una quantitat

d’informació igual que l’anterior però una millor possibilitat de restitució de

colors.

33

COMPRESSIÓ DE LA INFORMACIÓ DIGITAL: EL CAS DE LA IMATGE

Per reduir la quantitat d’informació a processar es fan servir tècniques amb dues

finalitats principals. Primer, convertir‐la en altres formes equivalents però que

ocupin menys memòria i segon no transmetre de nou una informació que es pot

reconstruir a partir d’una altra que ja ha estat transmesa amb anterioritat. Per tant

una de les operacions bàsiques dels algorismes de compressió és la cerca de

redundàncies. Es produeix redundància quan una mateixa informació es

transmesa més d’un cop. Per exemple, hi ha redundància entre píxels quan diversos

píxels són iguals i es produeix redundància entre línies quan diverses línies són

iguals: són exemples de redundància espacial. Hi ha redundància temporal entre

fotogrames quan dues imatges consecutives contenen zones iguals.

Compressió amb pèrdua i sense pèrdua: La compressió sense pèrdua, que no és

més que una manera diferent i més econòmica de codificar la mateixa informació.

Com és natural, cada imatge o element d’informació té un límit que no pot

ultrapassar. També és la base dels coneguts programes "enZipadors" que permeten

reduir les dimensions dels arxius per tal d'enviar‐los per e‐mail, per exemple. Per

altra, la compressió amb pèrdua basada en el principi que no cal mostrar més

informació que la que l’usuari pot apreciar.

Compressió d'imatges fixes: La compressió d’imatges fixes, també anomenada

compressió intraframe per afectar el contingut d’un sol fotograma. Inclouen algunes

de tan òbvies com el retall d’informació (en resolució o en profunditat de colors),

tan conegudes com l’indexat de colors que si hi ha una sèrie de píxels consecutius

del mateix color, en comptes de transmetre el color per a cada un, es transmet el

del primer juntament amb el nombre de vegades que cal repetir‐lo. Un exemple és

el format GIF de CompuServe (extensió .gif), molt emprat en els primers temps d'

Internet, que fa servir en primer lloc una tècnica de indexat de colors que tradueix

la imatge a una paleta generalment de 256 colors. Avui dia, per imatges de colors

plans a emprar a Internet es fa servir molt el format PNG, que aplica directament

una tècnica LZW a una imatge sense indexar i que per tant pot tenir molts colors.

La seva extensió és .png i és l'alternativa al GIF doncs a diferència d'aquest és un

format sense propietari. El més emprat avui dia per imatges de tipus fotogràfic, el

format JPEG, un conjunt estàndard d’algorismes definits per un grup de l’ISO que

implementa una rere l’altra diverses d’aquestes tècniques intraframe. Normalment,

ens permeten escollir el nivell de compressió que volem: a més qualitat, arxiu més

gran.

Compressió d'imatges en moviment: Per aconseguir tenir un vídeo en moviment (el

format MJPEG que bolca 25 o 30 imatges per segon), la redundància temporal

34

entre fotogrames consecutius permet noves tècniques de compressió per a la

imatge en moviment.

Idea de la compressió MPEG: Les imatges I (Intra), codificades íntegrament sense

referència a altres imatges. Només es fan servir les tècniques de compressió

espacial o intraframe del tipus de les emprades en el JPEG. Tota la informació està

continguda en elles mateixes i per tant són els punts de referència de la seqüència.

Òbviament són les que ocupen més memòria però quantes més n'hi hagi més

qualitat podrà tenir la imatge i més ràpid podrà ser l’accés aleatori. Les imatges P

(Predictives), es calculen a partir de la imatge I o P anterior emprant els vectors

d’estimació de moviment deduïts de l’anàlisi del desplaçament dels blocs diversos

entre trames successives. Òbviament es comprimeixen més que les I. Les imatges

B (Bidireccionals), és el promig a partir de les imatges I o P més properes,

anterior i posterior, per la qual cosa s’anomenen bidireccionals. Són clarament les

més comprimides però els possibles errors que incorporen no es propaguen, doncs

mai no es fan servir de referència per altres fotogrames.

35