Docsity Tema 1 La Camara 3
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La cámara de video
Tecnología de los medios
audiovisuales I
2013/2014
1.1. Componentes principales de una
cámara
• La unidad o parte óptica se encarga de captar
una imagen
• La unidad electrónica se encarga de convertir
esa imagen en señal eléctrica (señal video)
– Estas dos partes son necesarias en cualquier
cámara de video o de TV
• La tercera unidad es optativa: la unidad de
grabación se encarga de almacenar (de
grabar) la señal vídeo
1.2. Unidad óptica
Unidad óptica
• Es la encargada de proporcionar la imagen nítida e
invertida que será convertida en señal video
• Se compone de un objetivo y una serie de mecanismos que
nos ayudan a controlar :
– la cantidad de luz que entra al objetivo : diafragma
– el tiempo durante el que entra luz: obturador
– a que la imagen sea nítida: anillo de enfoque
• La unidad óptica dispone también de un visor que nos
ayuda a seleccionar el encuadre
El visor es también el lugar donde nos aparecen indicadores de
pantalla que nos permiten controlar ajustes de la cámara,
cambiar parámetros, leer mensajes de advertencia, etc.
Lentes
Una lente es un trozo de material
transparente (vidrio) que tiene unas
superficies perfectamente lisas y
regularmente curvadas. Existen dos
tipos de lentes fundamentales:
• Formato 35 mm
• Diagonal: 50 mm.
• Cámara JVC:
• CCD de ¼ de pulgada
• Diagonal : 4,5 mm.
• Zoom: 3,7 – 37 mm.
» Equivale a 39-390 mm en 35
http://www.bancoaudiovisual.es/ficha
.php/584/
1.3. Unidad electrónica
Píxel y resolución
• Visto desde cerca, una imagen digital
está compuesta por miles de
pequeños puntos: los píxeles
• pixel es una abreviatura de picture
element
• El píxel es la unidad de medida que se
utiliza para determinar la resolución
de los equipos digitales
• Cuanto más alto sea el número de
píxeles, mayor será la resolución
• Entendemos por resolución la
capacidad para reproducir detalles
resolución
• Algunas formas de expresar la resolución:
– Si decimos que un monitor tiene una resolución de
800x600 significa que puede desplegar una imagen de
800 píxeles de ancho (resolución horizontal) por 600
de alto (resolución vertical)
– Una cámara digital de 8 megapíxeles (8millones de
píxeles) conseguirá imágenes con mayor detalle que
otra de 5 megapíxeles
– La resolución se expresa también en ppp: píxeles por
pulgada
• Cuanto mayor es el sensor de imagen, más
resolución tiene la imagen
1.3.1. sensores de imagen
• Las cámaras de vídeo proyectan la luz que entra
por el objetivo sobre un sensor de imagen
• La función del sensor es traducir la imagen óptica
en señal eléctrica
• El sensor de imagen equivale a la película
fotográfica o cinematográfica de las cámaras de
foto o cine analógicas
• Los sensores de imagen utilizados actualmente
en vídeo digital son el CCD y el CMOS
Materiales fotosensibles
• Materiales fotosensibles: alteran algunas de sus características según la
intensidad de luz que reciben.
• Hay fundamentalmente dos grandes tipos:
• Fotoquímicos- alteran algunas de sus propiedades químicas al recibir la luz
• Fotoeléctricos- alteran algunas de sus propiedades eléctricas
• La alteración es proporcional a la cantidad de luz recibida
• Los materiales fotoeléctricos se dividen en fotoemisores y
fotoconductores según su comportamiento al recibir la luz.
• Fotoemisores, que generan pequeñas cantidades de electricidad (emiten
electrones) cuando reciben luz, y además genera más electrones cuanta más
luz reciben
• Fotoconductores, son capaces de conducir mejor la electricidad cuando
reciben luz, y cuanta más luz reciban mejores conductores de electricidad se
vuelven
CCD
• CCD toma su nombre de las iniciales de Charge Coupled
Device, Dispositivo de Acoplamiento de Cargas
• Es un transductor óptico-eléctrico de pequeñas
dimensiones
• Es una de las partes principales de la cámara y de él
dependen la resolución, la crominancia y la luminancia de
la grabación
• Un CCD es un chip (circuito electrónico) de pequeñas
dimensiones que contiene un gran número de cuadraditos
o celdas de material fotosensible colocados
ordenadamente en filas y columnas (distribución en forma
de matriz)
• Cada uno de estos cuadraditos del sensor corresponde a
un pixel o elemento de imagen
– Una matriz de 704 x 480 indica que tiene 704 celdas alineadas
horizontalmente en 480 líneas. Lo que equivale a una imagen de
337.920 píxeles (calidad SD)
– En HD el número aumenta considerablemente: 1.100.000 (para
1080i) y 2.200.000 (para 1080p)
• En cada pixel se genera actividad eléctrica en función de
la cantidad de fotones recibidos en el fragmento de
imagen captada por el objetivo que se proyecta sobre él
CCD
• Cada uno de estos elementos de imagen o
pixeles libera un cierto número de electrones
en función de la cantidad de luz que reciben
– Cuanto más brillante sea la luz, más alto será
el voltaje
– Cuanto más tenue sea la luz, menor será el
voltaje
• Cada uno de los píxeles transfiere su carga
eléctrica a un chip externo ADC (Analog Digital
Converter) encargado de codificar la
información a datos digitales binarios
• Estos valores digitales van conformando la señal
de vídeo digital
• Esta transferencia se hace muy ordenadamente
“escaneando” el chip de izquierda a derecha y
de arriba abajo, píxel a píxel y línea a línea
• Cuando se ha escaneado la totalidad del CCD,
se forma una nueva imagen y se repite el
proceso
CCD
• Los tamaños más comunes de los CCD son de menor a mayor:
¼, 1/3, ½ y 2/3 de pulgada (1 pulgada = 2,54 cm)
• Es importante recordar que, como cualquier dispositivo de
imagen, la calidad que obtiene el CCD se relaciona con la
cantidad de puntos sensibles a la luz con que cuenta en su
superficie (cuanto más pixel tenga el CCD, en principio, mayor
resolución, mayor capacidad para reproducir los detalles finos
de una imagen). El pixel es comparable al grano de la película
fotográfica o al punto de la trama de imprenta
• La mínima calidad en televisión profesional requiere CCD de
330.000 píxeles
CMOS
• CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor –
Semiconductor de Óxido de Metal Complementario) es , al igual
que el CCD, un sensor de imagen
• Está formado por una matriz de píxeles o celdas de
semiconductores de óxido de metal. La carga eléctrica
almacenada en cada píxel dependerá en todo momento de la
cantidad de luz que incide sobre él (+ luz, +carga)
• La diferencia fundamental con el CCD es que cada píxel del
CMOS realiza la conversión a valores digitales de su valor
eléctrico; esta acción se efectúa dentro de cada celda
fotosensible
Ventajas y desventajas de CCD y CMOS
• El CCD da una señal analógica de salida que tiene que ser digitalizada
por otro circuito de la cámara (convertidor analógico-digital); se
necesita pues un chip o circuito adicional
• El CMOS consigue reducir costes y permite equipos más pequeños al
reducir chips
• El CMOS tiene menor consumo de energía (posibilita mayor
autonomía de las cámaras)
• En el estado actual de la tecnología, el CCD ofrece mejor rango
dinámico o latitud de exposición (diferencia entre la zona con mayor
luminosidad y la zona con menor luminosidad de la imagen)
• El CMOS integra mayor número de píxeles : 20 millones (20 megas)
con el estado actual de la tecnología y creciendo. El CCD parece que ha
llegado a los límites de su desarrollo tecnológico
• “Como funciona la cámara de fotos digital “– Discovery MAX
• https://www.youtube.com/watch?v=2o2vAjf_EPE
¿por qué vemos movimiento a partir de
imágenes fijas?
• El cine reproduce escenas en movimiento a partir de una serie
de imágenes estáticas proyectadas con una velocidad
determinada
• Cada imagen estática es un fotograma
• La velocidad estándar de filmación es 24 fps (fotograma por
segundo).En la proyección la velocidad es de 48 fps: se
proyectan dos veces cada fotograma. En el cine mudo era de 16 fps
• Se señalan los siguientes rasgos del sistema visual humano
para explicar la ilusión del movimiento a partir de imágenes
fijas:
• Persistencia retiniana
• Fusión crítica de parpadeo
• Fenómeno phí o del movimiento aparente
• Persistencia retiniana
• Una imagen persiste en la retina durante una fracción de segundo
después de que la imagen original haya desaparecido del campo visual
• Esta fracción de tiempo es de 1/10 segundo
• Fusión crítica de parpadeo
• Si se interrumpe un haz de luz más de 50 veces por segundo, el
espectador ya no ve parpadeos o ráfagas, sino la ilusión de una luz
continua
• Como la velocidad de proyección en cine es de 48 imágenes (24 fps x 2), la
pantalla la vemos siempre iluminada
• Se produciría la sensación de parpadeo (flickers) por debajo de ese valor
• Fenómeno phí o del movimiento aparente
• Fue enunciado por el psicólogo Max Wertheimer en 1912, es la tendencia
de la visión humana a ver movimiento cuando en realidad no lo hay
• El sistema de visión humano no puede procesar separadamente cada uno
de los fotogramas en el tiempo, a cierta velocidad los vemos como un
movimiento aparente (que es una ilusión, que no es real)
1.3.2. Señal de vídeo
• En televisión la imagen se forma punto a punto,
línea a línea y tal como leemos las páginas de un
libro: de izquierda a derecha y de arriba abajo
• El escaneo de líneas, también llamado barrido o
exploración de líneas, es el proceso mediante el
cual el dispositivos de captura y el de
reproducción (des)compone y recompone,
respectivamente, la imagen
• Hay dos tipos de exploración: entrelazada (i) y
progresiva (p)
• Tanto el proceso de transferencia de las cargas
eléctricas del CCD como el proceso de
reconstrucción de la imagen en el monitor o
televisor se realizan de una manera ordenada
• En la TV analógica, las imágenes más brillantes en la
superficie del CCD dan voltajes elevados; las más oscuras
dan voltajes bajos.
• Esto se reproduce en el tubo de rayos catódicos (TRC) del
televisor, en el que sigue existiendo la misma
correspondencia entre brillo y voltaje
• Consideremos la imagen electrónica constituida
por una serie de líneas paralelas que
denominamos retícula o ráster
• Existen varios estándares de exploración o
definición de la imagen televisiva. En Europa
utilizamos el estándar definido por el CCIR
(Comité Consultivo Internacional de
Radiodifusión) con 625 líneas de definición y una
frecuencia de definición de 25 Hz
Señal vídeo (Sistema PAL)
• Las 625 líneas constituyen un cuadro
televisivo o frame
• La frecuencia podremos expresarla en
cuadros por segundo (25 cuadros por
segundo)
• Con esta frecuencia de 25 cuadros por
segundo se detectaba una sensación de
parpadeo (flicker) en la imagen.
• Para corregirlo se recurre a la exploración
entrelazada:
– se crean dos semiimágenes: una con las
líneas impares de un frame : 1,3,5,...625 y
otra con las líneas pares 2, 4, 6...624
– cada una de estas semiimágenes o
semicuadros se denomina campo
Señal de vídeo analógica
• Con las cargas eléctricas obtenidas en el CCD se genera una señal eléctrica
cuya amplitud en voltios es proporcional al brillo de la escena: la señal
vídeo
– Por convenio (de acuerdo con la tecnología existente en ese momento) el
valor de la tensión de la señal vídeo analógica completa es de 1 voltio.
– El valor 1 v. es el nivel de blanco - es la tensión que alcanza la señal vídeo en
las zonas de imagen de máxima luminosidad.
– El valor 0,3 v. es el nivel de negro - es la tensión eléctrica producida por las
zonas más oscuras del target.
– Todos los valores posibles de brillo de la escena, toda la escala de grises, están
contenidos entre el nivel de negro y el nivel de blanco, entre 0,3v. y 1v.
– Por debajo del nivel de negro tenemos el nivel de sincronismo (ultra negro).
En este nivel de tensión, la señal no produce luminiscencia de los elementos
del monitor, no es visible en la pantalla.
Señal vídeo analógica
• Sincronismos (son impulsos eléctricos)
• El sincronismo de línea, es un impulso eléctrico que sirve
para que el receptor la interprete como una instrucción de
retorno a la siguiente línea
• El sincronismo de campo es una instrucción al receptor para
que se pase a explorar el siguiente campo
• Impulso o sincronismo de borrado horizontal - extingue el haz en su
retorno de final de línea hasta el comienzo de una nueva
• Impulso o sincronismo de borrado vertical - extingue el haz en su
retorno de final de campo hasta el comienzo de un nuevo campo
• Impulso o sincronismo de ecualización - asegura la perfección del
entrelazado
Señal vídeo analógica
Sistemas de TV en color
• PAL
• 625 líneas de definición
• 25 cuadros (imágenes por segundo)
• 720 x 576 píxeles (mejor resolución que el sistema NTSC)
• Gran parte de Europa y otras zonas
• SECAM
• 625 líneas de definición
• 25 cuadros
• Francia, norte de África, países árabes
• NTSC
• 525 líneas de definición
• 30 frames (menos cansancio de la vista que el sistema PAL)
• 720 x 480 píxeles
• EE.UU., países de América Latina, otros países
• Sistemas por Componentes, trabajamos con dos componentes de color y la luminancia. Cada
señal se mantiene independiente hasta la pantalla del televisor en color lo que evita
interferencias de croos-color y croos-luminance. Pero se producen retardos en el tiempo de
alguna de ellas, distorsiones o interferencias
• Señal de Vídeo Digital SDI, es una señal por componentes pero digitalizada y multiplexada