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Sistema ópticoPreset de Blanco (Preset White) .................................... 39                    Sistema de contro...
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Sistema óptico  Modos de integración de campo y de integración de cuadroLos CCD normalmente incluyen un número de píxeles ...
Dispositivo CCD  Sensor HADTMEl sensor HAD (Hole Accumulated Diode) es un diodo                   La capa de acumulación d...
Sistema ópticotransfieren muy rápidamente a la zona de almacenamiento          La estructura FIT ofrece, pues, una eficienci...
Dispositivo CCD  Elemento de imagen (Píxel)Las especificaciones del CCD se indican mediante elnúmero de píxeles horizontale...
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Dispositivo CCD  Tecnología de compensación espacialEl método de compensación espacial se utiliza para mejorar            ...
Sistema óptico  Obturador electrónico de velocidad variableEl uso de los CCD en las cámaras de vídeo ha permitido el      ...
Dispositivo CCD  Smear verticalLa borrosidad (Smear) vertical es un fenómeno propio de las         mientras se produce la ...
FuncionesSistema ópticoSistema óptico   Dispositivo CCD                 Dispositivo CCD                                   ...
Funciones de cámara  Control de altas luces adaptable (Adaptive Highlight Control)Las cámaras convencionales disponen de u...
Sistema ópticoPor lo tanto, el operador debe ejecutarla cada vez que                 enfocar un objeto blanco, generalment...
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Conceptos basicos de camaras español

  1. 1. Conceptos básicosde la tecnología de cámaras Marketing Communication Group Product Information Department Business Planning Division B&P Company Sony Corporation
  2. 2. PrefacioCon el desarrollo de nuevas tecnologías y métodos para reducir los costes de producción, se han creado numero-sas funciones avanzadas (anteriormente sólo disponibles en las cámaras de gama alta) con las que ya se cuentaen una amplia variedad de cámaras de vídeo profesional, concebidas, por su flexibilidad, para mercados muchomás amplios. Por lo tanto, comprender esas funciones y familiarizarse con la terminología empleada, se ha con-vertido en un factor esencial para quienes participan en las actividades de marketing y ventas de dichas cámaras.Teniendo en cuenta todos estos aspectos, hemos editado “Conceptos básicos de la tecnología de cámaras”, undocumento de gran utilidad que ofrece explicaciones detalladas de todas las tecnologías de cámara que conside-ramos importantes.Los términos se han seleccionado cuidadosamente y se han ordenado en cinco categorías: Sistema óptico, Sen-sor CCD, Funciones de cámara, Magnetoscopios y Otros. De este modo, el lector localizará con rapidez la infor-mación que necesite, utilizando como referencia la terminología en cuestión.Esperamos que este documento resulte beneficioso para su actividad. Marketing Communication Group Product Information Department Business Planning Division B&P Company Sony Corporation
  3. 3. Índice de materias Sistema ópticoÁngulo de visión ................................................................ 2 Distancia focal................................................................... 6Aberración cromática......................................................... 3 Iris ..................................................................................... 6Filtros de conversión de color............................................ 3 Luz y color......................................................................... 7Temperatura de color ........................................................ 4 MTF (función de transferencia de modulación)................. 8Profundidad de campo ...................................................... 4 Filtros de densidad neutra (ND) ........................................ 8Ajuste de distancia Montura-Imagen Filtro óptico paso bajo ....................................................... 9(FB – Flange Back) /Distancia focal posterior ................... 4 Prisma ............................................................................... 9Reflejos (Flare) .................................................................. 5 Sombreado de blanco ..................................................... 10Número F........................................................................... 5 Zoom óptico .................................................................... 11 Dispositivo CCDEVS/Super EVS............................................................... 14 Elemento de imagen (Píxel)............................................ 18Modos de integración de campo y de integración Mecanismo de lectura ..................................................... 18de cuadro......................................................................... 15 RPN (ruido de punto residual)......................................... 19Sensor HAD™ ................................................................. 16 Tecnología de compensación espacial ........................... 20CCD IT/FIT ...................................................................... 16 Obturador electrónico de velocidad variable................... 21MicroLentes en chip (OCL).............................................. 17 Smear vertical ................................................................. 22 Funciones de la cámaraControl de altas luces adaptable Desenfoque electrónico (Electronic Soft Focus) ............. 31(Adaptive Highlight Control)............................................. 24 Sistema de archivos........................................................ 31Seguimiento dinámico de balance de blanco (ATW)....... 24 Ganancia......................................................................... 31Balance automático de blanco (AWB)............................. 24 Gamma ........................................................................... 32Balance de negro ............................................................ 25 Genlock ........................................................................... 32Recorte de negro (Black Clip) ......................................... 25 Relación H/V ................................................................... 33Gamma de negro............................................................. 25 Sistema de intercomunicación (Intercom)....................... 33Sombreado de negro....................................................... 26 Apertura de Knee (Knee Aperture) ................................. 33Marcador de centrado ..................................................... 26 Corrección de Knee (Knee Correction) ........................... 34Clear Scan/Clear Scan Extendida (ECS) ........................ 26 Registro de ópticas ......................................................... 34Barras de color ................................................................ 27 Level Dependence .......................................................... 34Crispening ....................................................................... 28 Limitador de detalle......................................................... 35Supresión de Cross Color (Intermodulación de Color).... 28 Circuito de matriz lineal (Linear Matrix Circuit) ............... 36Nivel de detalle ................................................................ 29 Saturación de bajas luces (Low Key Saturation) ............ 36DynaLatitudeTM ................................................................ 30 Relación de mezcla (Mix Ratio) ...................................... 37Control dinámico del contraste, DCC (Automatic Multi Matrix...................................................................... 38Knee Control, control automático de Knee)..................... 30 Pedestal/Nivel de Negro ................................................. 38 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  4. 4. Sistema ópticoPreset de Blanco (Preset White) .................................... 39 Sistema de control total de la exposición (TLCS) ........... 43 Dispositivo CCDRegistro de referencia .................................................... 39 Triax ................................................................................ 44Retorno de Vídeo............................................................ 40 Función TruEye® (función de saturación de knee) ......... 44Registros de escena ....................................................... 40 Turbo Ganancia (Turbo Gain) ......................................... 45Corrección de detalle del tono de piel ............................ 41 Modulación V................................................................... 45Control de fase de subportadora/control Balance de blanco ........................................................... 46de fase horizontal ........................................................... 41 Recorte de blanco (White Clip) ....................................... 47Indicadores de tally ......................................................... 42 Función Zebra ................................................................. 47 de la cámara FuncionesTele-Prompter ................................................................. 42 MagnetoscopiosClipLink™/imagen índice/función de registro automático 50 SetupLogTM ...................................................................... 51Enfoque EZ (EZ Focus) .................................................. 50 SetupNaviTM ..................................................................... 51 MagnetoscopiosModo EZ ......................................................................... 51 OtrosMezcla aditiva ................................................................. 54 RS-170A .......................................................................... 61Sistema de control de cámaras ...................................... 54 Relación señal-ruido........................................................ 61 Otros Unidad de Control de Cámara t (CCU) ....................... 54 SDI .................................................................................. 61 Unidad de Control Centralizado (MSU) ..................... 54 Sensibilidad ..................................................................... 62 Panel de control remoto (RCP).................................. 55 Señales de sincronización............................................... 62 Unidad de Control de Comandos (CNU) ................... 55 Señal VBS/BS ................................................................. 63Tipos de señal ................................................................ 56 Resolución vertical .......................................................... 63 RGB ............................................................................ 56 Y/R-Y/B-Y ................................................................... 56 Y/C .............................................................................. 56 Vídeo Compuesto ....................................................... 56Decibelios (dB) ............................................................... 56Rango dinámico .............................................................. 57Alta definición/definición estándar (HD/SD).................... 57Resolución horizontal ..................................................... 57Entrelazado/progresivo ................................................... 58Iluminación mínima ......................................................... 59Profundidad de modulación (DOM) ................................ 59NTSC/PAL ...................................................................... 60PsF (modo progresivo con cuadros segmentados) ........ 60 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  5. 5. © 2004 Sony Corporation. Todos los derechos reservadosSe prohíbe la reproducción total o parcial sin autorización por escrito.Sony, BETACAM, DVCAM, DynaLatitude, HAD sensor, Memory Stick, Trinitron y TruEyeson marcas registradas de Sony.Algunas de las imágenes de este documento son simuladas.Las demás marcas citadas pertenecen a sus propietarios correspondientes.Las características y las especificaciones pueden cambiar sin previo aviso.Sony Business Europe, a division of Sony UK Ltd.
  6. 6. FuncionesSistema ópticoSistema óptico Dispositivo CCD Dispositivo CCD Funciones de la de la cámara Magnetoscopios Magnetoscopios Otros Otros Conceptos básicos de la tecnología de cámaras Sistema óptico
  7. 7. Sistema óptico Ángulo de visiónCuando encuadramos una escena con una cámara, como en El ángulo de visión se hace más estrecho cuanto más tele esla figura A, el monitor asociado muestra una parte de dicha el objetivo empleado. Por otro lado, el ángulo se amplía conescena. El ángulo de visión indica el rango visible de la ima- un objetivo gran angular (de ahí su denominación).gen (plano) determinado por el ángulo que se forma desde el Por lo tanto, cuanto mayor es el ángulo de visión, más ampliocentro del objetivo al extremo de la imagen en sentido hori- es el rango visible.zontal, vertical y diagonal. Estas medidas se denominan, El ángulo de visión depende del tamaño de la imagen, por lorespectivamente, ángulo de visión horizontal, ángulo de que los objetivos para cámaras CCD de 2/3 y 1/2 pulgadasvisión vertical y ángulo de visión diagonal. tienen distancias focales distintas. Monitor Horizontal Angle of view Video Camera Figure AEl ángulo de visión puede obtenerse a partir de la siguienteecuación. w = 2tan-1 y/2f w: ángulo de visión y: tamaño de imagen (anchura de la imagen en sentido horizontal, vertical o diagonal). f: distancia focal Focal length Angle of view Image size CCD Figure B2 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  8. 8. Sistema óptico Aberración cromáticaCuando la luz atraviesa un cristal, el recorrido que sigue se objetivos con distancias focales mayores, y su consecuenciarefracta o curva. El nivel de refracción depende de la longi- es que deteriora los bordes de la imagen.tud de onda de la luz, que es la que determina su color. Con la tecnología reciente, es posible reducir eficazmente laEsto también sucede en las lentes de los objetivos de las aberración cromática del objetivo. Para ello se combina unacámaras de vídeo. serie de lentes convergentes y divergentes, con distintas car-La diferente refracción entre un color y otro provoca directa- acterísticas de refracción para compensar la aberración. Se Dispositivo CCDmente que cada luz RGB haga foco en un plano distinto de la utilizan sustancias cristalinas, como la fluorita, para compen-imagen. Por ejemplo, si un color está en foco en el sensor sar la aberración y, consecuentemente, el emplazamiento deCCD, los demás colores estarán ligeramente desenfocados y la imagen reproducida.tendrán menor nitidez. Este fenómeno es más evidente en de la cámara Funciones Red lights focal point Green lights focal point Blue lights focal point Magnetoscopios Filtros de conversión de colorTodas las cámaras de color están diseñadas para operar con Debemos tener en cuenta que el uso de amplificación elec-una temperatura de color determinada. Por ejemplo, las trónica provoca la degradación de la relación señal-ruido.cámaras Sony de vídeo profesional están concebidas para Aunque es posible equilibrar la cámara para todas las tem-un equilibrio de color a 3200 K (balance de blancos: consulte peraturas de color recurriendo a las ganancias de amplifica-“Balance de blancos”). Es la temperatura de color para dor R/G/B, esto no resulta práctico desde el punto de vista Otrostomas en interiores, cuando se utilizan lámparas halógenas de la relación señal-ruido, en especial cuando el balancenormales. Sin embargo, la cámara también debe permitir requiere un gran incremento de ganancia (consulte “Ganan-realizar tomas a temperaturas diferentes a 3200 K. Para ello, cia”). Los filtros ópticos de conversión de color reducen losexisten una serie de filtros de conversión de color seleccio- ajustes de ganancia requeridos para obtener el balance denables delante del sistema de prisma (consulte “Prisma”). blanco correcto.Dichos filtros convierten ópticamente la distribución delespectro de la temperatura de color ambiente (iluminante) a Relative energydichos 3200 K, que es la temperatura de color de funciona-miento de la cámara. Por ejemplo, al trabajar bajo un ilumi-nante de 5600 K, se utiliza un filtro de conversión de color de 3200 K5600 K para convertir la distribución del espectro de luzentrante a 3200 K aproximadamente.La pregunta que podría suscitarse es: "¿Por qué es nece- Converted areasario utilizar filtros de conversión de color, si el cambio detemperatura de color puede corregirse electrónicamente 5600 K(balance de blancos)?". La respuesta es muy sencilla.El balance de blancos (consulte “Balance de blancos”) ajustaelectrónicamente las amplitudes de señal de rojo (R) y azul(B) para equilibrarlas con la del verde (G) mediante el uso de 400 500 600 700amplificadores de vídeo. Wavelength (nm) Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 3
  9. 9. Sistema óptico Temperatura de colorEl color reproducido por una cámara depende en gran Dado que las cámaras no pueden adaptarse automática-medida del color de la fuente de luz (o iluminante) bajo la mente a la temperatura de color de la fuente luminosa, esque se utiliza la cámara. A veces este hecho puede ser difícil esencial seleccionar el filtro de conversión de color ade-de entender porque el ojo humano se adapta a los cambios cuado (consulte “Filtros de conversión de color” ) para lasde color de la fuente de luz y, por lo tanto, el color de un condiciones de la toma, con el fin de obtener una reproduc-objeto siempre lo percibimos igual en todas las condiciones ción de color precisa. La combinación del balance de blancode luz: solar, de lámparas halógenas, de velas, etc. electrónico (consulte “Balance de blancos” ) con la selección del filtro de conversión de color adecuado ofrece una repro-El color de la fuente luminosa se define utilizando como ducción de color más exacta.referencia el carbón caliente (un cuerpo negro que absorbetoda la radiación sin transmisión ni reflejo). Cuando se cali- Light Source Color Temperature (approx.)enta un trozo de carbón, empieza a resplandecer y a emitir Skylight 12000 K - 18000 Kluz al alcanzar una determinada temperatura absoluta Noon Sunlight 4900 K - 5800 K(expresada en Kelvin (K)). La distribución espectral de la Sunrise and Sunset 3000 Kluz emitida por la fuente luminosa está determinada por su 12 V/100 W Halogen Lamp 3200 K Candlelight 2900 Kcorrespondiente temperatura absoluta, denominada tempe-ratura del color. Profundidad de campoAl hacer foco sobre un objeto, hay cierta distancia por 1) Cuanto mayor es el número F de iris (consultedelante y por detrás del mismo que también está en foco. “Número F” ) (reducción de la cantidad de luz inci- dente), mayor será la profundidad de campo.La profundidad de campo indica la distancia entre el objeto 2) Cuanto más corta es la distancia focal del objetivo,más próximo y el más alejado que se encuentran en foco. mayor será la profundidad de campo.Obviamente, cualquier objeto situado fuera de la profundidad 3) Cuanto mayor es la distancia entre la cámara y elde campo (alcance) estará desenfocado y se verá borroso. objeto, mayor será la profundidad de campo.La profundidad de campo está controlada por los tres fac- La profundidad de campo se puede controlar alterandotores siguientes: estos factores, lo que permite al operador de cámara aplicar técnicas de captación creativas. Deep depth of field Shallow depth of field Ajuste de distancia Montura-Imagen (FB – Flange Back)/Distancia focal posteriorEl FB es uno de los parámetros más importantes para la Por otra parte, las cámaras con un solo CCD no necesitanelección de un objetivo. Indica la distancia entre el plano de dicho sistema. En una cámara 3 CCD, el FB incluye tambiénreferencia de la montura del objetivo y el plano de imagen la distancia que la luz recorre a través de su prisma (la dis-(superficie de los CCD), tal como se indica en la figura si- tancia que recorre a través del cristal, convertida a la distan-guiente. Es necesario seleccionar un objetivo con un FB ade- cia equivalente en el aire, más el resto de distancia entre lacuado para la cámara. La medida de FB se realiza de mane- montura del objetivo y la superficie del CCD).ra distinta en función de que la cámara utilice un sistema En los sistemas de cámara actuales, el FB está determinadoóptico en el paso de la luz (como un prisma: consulte por el tipo de montura del objetivo que utiliza la cámara.“Prisma” ) o no. Las cámaras 3 CCD emplean un prisma para Las cámaras 3 CCD emplean el sistema de montura dedividir la luz entrante en sus tres componentes de colores bayoneta, en tanto que las cámaras de un solo CCD utilizanprimarios, que a continuación capta cada CCD asociado. el sistema de montura C o CS. El FB de los sistemas de4 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  10. 10. Sistema ópticomontura C y CS están estandarizados en 17,526 mm y 12,5 enfoque, e indica la distancia desde la superficie exterior demm, respectivamente. Existen tres estándares de FB en el la última lente del objetivo (el extremo del cilindro que sesistema de montura de bayoneta, que son 35,74 mm, 38 mm encaja en la abertura de la montura de la cámara) al planoy 48 mm. de imagen. La Distancia focal posterior de la cámara esLa Distancia focal posterior es similar al ajuste de anillo de ligeramente más corta que el FB. Back focal lenght Dispositivo CCD Flange-back Reflejos (Flare) de la cámara FuncionesEl Flare es un fenómeno que puede producirse cuando una aparezca ”nebulosa”, en ciertos casos con una sombra deluz potente pasa a través de las lentes del objetivo de la color.cámara. Está provocado por las numerosas reflexiones difu- Para reducir los efectos del Flare, las cámaras de vídeosas de la luz entrante dentro del objetivo. Como consecuen- profesional están equipadas con una función de Flare quecia, se provoca un aumento del nivel de negro de cada canal optimiza el nivel de pedestal y corrige electrónicamente elrojo, verde y azul, y/o un desequilibrio de color entre los tres balance entre los tres canales.canales. En un monitor de vídeo, el Flare hace que la imagen Magnetoscopios Número FLa apertura máxima del objetivo indica la cantidad de luz que diafragma variable situado dentro del objetivo (consulteéste puede captar y dirigir al sensor de imagen de la cámara. “Iris”).Un objetivo con un diámetro físico mayor recibe la luz en un El anillo de iris del objetivo también se calibra en pasos de F.área más amplia y es, por lo tanto, más luminoso. La aper- Estas calibraciones se incrementan por un factor de 2,tura se expresa como número F (o puntos de diafragma), por lo que los objetivos normalmente tienen calibraciones Otrosdonde el valor numérico de F se calcula matemáticamente de 1,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; 11; 16 y 22. Dado que la cantidad dedividien-do la distancia focal (f) (consulte “Distancia focal” ) luz entrante es proporcional al área de la sección transver-entre la apertura efectiva del objetivo (D), como se indica a sal, el brillo de una imagen es inversamente proporcional alcontinuación: cuadrado del número F. Dicho en términos sencillos, cada F = f/D vez que el valor del número F aumenta un paso, el brillo seEsta relación recíproca implica que cuanto menor sea el reduce a la mitad.número F, más "rápido" será el objetivo y mayor la sensibi-lidad que suministrará a la cámara. El número F correspon- Es importante saber que el número F o punto de diafragmadiente a la apertura máxima se indica en la parte frontal del es un factor esencial que afecta a la profundidad de campoobjetivo, y es un importante factor diferencial al comparar de la escena captada por la cámara (consulte “Profundidadobjetivos. Los objetivos utilizados en cámaras de TV de campo”). Cuanto menor se haga el número F (es decir,requieren un mecanismo para reducir la sensibilidad del más se abra el diafragma), menor será la profundidad deobjetivo y de la cámara, lo cual se obtiene mediante un campo, y viceversa. f: Focal length Lens F2.8 F2.0 D: Effective aperture F1.4 Incoming light Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 5
  11. 11. Sistema óptico Distancia focalLa distancia focal es la que existe entre el objetivo y el punto tivo. El objetivo de una cámara de vídeo normalmenteen que los haces de luz que lo atraviesan convergen en el consta de una serie de lentes individuales para zoom yeje óptico. Es en este punto donde el objetivo está enfocado, compensación de aberraciones (consulte “Aberracióny se le denomina punto focal. Para enfocar una imagen en el cromática”), y por lo tanto dispone de un punto focal virtualsensor CCD, se debe hacer coincidir el punto focal sobre el denominado punto principal.plano del CCD mediante el ajuste del anillo enfoque del obje- Focal length Focal point IrisLa cantidad de luz que una cámara capta y dirige al sensor Al abrir y cerrar dichos diafragmas, cambia el diámetro de lade imagen se ajusta mediante una combinación de diafrag- apertura, con lo que se controla la cantidad de luz que pasamas integrados en el objetivo. Este mecanismo se denomina por ella. El grado de apertura del iris se expresa en número Firis y actúa exactamente como la pupila del ojo humano. (consulte “Número F”). F = 4.0 F = 11.06 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  12. 12. Sistema óptico Luz y colorEl ojo humano es sensible a la luz. Dicho de otro modo, la blanca (o transparente). Esto puede demostrarse con unretina del ojo reacciona a la luz cuando observamos objetos. prisma (consulte “Prisma”), en el que la luz que lo atraviesaTécnicamente, la luz está constituida por diversas ondas se descompone en colores individuales, como los del arcoelectromagnéticas, cada una con distinta longitud de onda. iris.El ojo humano sólo es sensible a las ondas electromagnéti- Volviendo al caso que nos ocupa, la razón por la que vemoscas con una longitud entre 380 y 760 nanómetros, aproxima- cada objeto de un color distinto es que cada uno tiene dife- Dispositivo CCDdamente. Este conjunto de ondas electromagnéticas se rentes características de reflexión/absorción de luz. Pordenomina espectro visible, e indica la gama de luz que el ojo ejemplo, un trozo de papel blanco refleja casi todos los col-humano es capaz de ver. El ojo humano percibe cada longi- ores, y por eso se ve blanco. De igual modo, un objeto pura-tud de onda como un color distinto. mente azul sólo refleja la luz (espectro) azul, y absorbe todosLa luz que emite una fuente luminosa normal (luz solar, lám- los demás colores. Los colores que refleja cada objeto estánparas fluorescentes/halógenas) es la combinación de luz de determinados por las características de la superficie de losdiversos colores, aunque la fuente pueda percibirse como mismos. de la cámara Funciones Magnetoscopios Its Green... Otros Only a green spectrum is reflected on the leaves. Other colors are absorbed. Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 7
  13. 13. Sistema óptico MTF (función de transferencia de modulación)La función de transferencia de modulación (MTF) es un Cuando se elige un objetivo de televisión, es tan importanteíndice importante que indica la capacidad del objetivo de inspeccionar la característica de MTF en las frecuencias dereproducir el contraste de los detalles de la imagen. La MTF bajas a medias, como la capacidad resolutiva total del obje-se mide como la capacidad del objetivo para distinguir las tivo. Esto se debe a que las áreas de frecuencia bajas adelgadas líneas verticales negras y blancas de una carta de medias suelen representar las frecuencias más típicas de lastest de resolución. Dado que los objetivos son menos sensi- señales de vídeo NTSC o PAL (consulte “NTSC/PAL” ). Esbles a las frecuencias espaciales elevadas (líneas negras y esencial contar con una respuesta elevada (cercana a 100%)blancas más delgadas y juntas), la capacidad de reproduc- en dicha zona, pues de lo contrario la imagen de vídeo no seción del contraste va disminuyendo a medida que aumenta la reproducirá con un contraste nítido. En la figura siguiente sefrecuencia. La curva de MTF representa esa respuesta, que muestra un ejemplo. El objetivo B tiene capacidad parase muestra en el gráfico con la frecuencia espacial en el eje resolver las frecuencias espaciales más elevadas de la ima-horizontal y la capacidad de reproducción de contraste en el gen (las zonas de detalle de la imagen) lo que a veces puedevertical. Obsérvese que el valor MTF cambia hasta que al- conducir a deducir erróneamente que tiene mayor capacidadcanza un punto en que las líneas ya no pueden distinguirse. resolutiva que el objetivo A. Sin embargo, hasta el punto X, elDicho punto indica el límite de la capacidad resolutiva del objetivo A tiene mayor capacidad resolutiva, lo que puedeobjetivo, o las líneas blancas y negras más delgadas que revestir mayor importancia para la mayoría de las aplica-pueden distinguirse. Naturalmente, cuanto mayor es el valor ciones de cámara.de MTF, mayor será la fidelidad de reproducción que se Al seleccionar un objetivo, es necesario prestar mucha aten-obtiene en una frecuencia espacial determinada. Esto quiere ción a su curva MTF y a su capacidad resolutiva total, depen-decir que los objetivos con valores MTF más altos en cada diendo de la aplicación a que se vaya a destinar.frecuencia reproducen mejor el contraste. MTF 100 Lens A can produce higher image quality. Higher Lens A Contrast Lens B Reproducibility Point X Lens B can produce higher image quality. 33 100 lines/mm Higher Resolving Power Filtros de densidad neutra (ND)Al trabajar en exteriores, la cámara suele estar sujeta a altas la atenuación es uniforme en todo el espectro. Los filtrosluces extremas. En algunos casos, esas altas luces no ND también pueden usarse para obligar a trabajar con unapueden controlarse ni con el iris mínimamente abierto. mayor apertura de iris (consulte “Iris” ). Dado que la profun-Por esta razón, se colocan una serie de filtros ND seleccio- didad de campo (consulte “Profundidad de campo” ) esnables delante del prisma (consulte “Prisma” ) junto con los inversamente proporcional a la apertura de iris, el operadorfiltros de conversión de color (consulte “Filtros de conversión de cámara puede resaltar más el motivo principal del planode color” ). Estos filtros ND atenúan la magnitud de la luz desenfocando intencionadamente los objetos situadosentrante, permitiendo trabajar con las imágenes más brillan- delante y detrás de él mediante el uso del filtro ND ade-tes. El uso de filtros ND no afecta a la temperatura de color cuado.(consulte “Temperatura de color” ) de la luz entrante, ya que8 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  14. 14. Sistema óptico Filtro óptico paso bajoDebido al tamaño físico y la alineación de los fotosensores Se coloca un filtro óptico paso bajo delante del prisma deldel dispositivo CCD, cuando se capta un objeto con detalles CCD para permitir sólo el paso de luz con frecuencias relati-muy finos, como una retícula de bandas delgadas, en la vamente bajas. Como este tipo de filtrado puede reducir tam-imagen puede aparecer un entramado multicolor, conocido bién el detalle de la imagen, los filtros ópticos paso bajo secomo efecto Moire. Esto suele suceder cuando la frecuencia diseñan prestando gran atención a que la reducción efectivade la luz que penetra en el objetivo supera la frecuencia del del efecto Moire no degrade la capacidad resolutiva máxima Dispositivo CCDoffset-espacial del CCD (consulte “Tecnología de offset- de la cámara.espacial” ) determinada por el espacio entre cada fotosensor.Para reducir la aparición del efecto Moire, en las cámarasCCD se utilizan filtros ópticos paso bajo. Prisma de la cámara FuncionesTal como se explica en el apartado titulado Mezcla aditiva Por ejemplo, en la figura siguiente el haz verde no es refle-(consulte “Mezcla aditiva” ), las cámaras de vídeo 3 CCD jado por ninguno de los prismas, por lo que se conduceprocesan las señales de color mediante la separación inicial directamente al CCD verde. El rojo no se refleja en la super-de la luz incidente en sus tres colores primarios: rojo, verde y ficie del segundo prisma, pero sí en la del tercero, y se con-azul. Esta función la lleva a cabo el sistema de prisma de la duce al CCD rojo a través de una reflexión adicional dentrocámara, que es un conjunto de tres prismas. El sistema de del segundo prisma.prisma utiliza las diferentes características de reflexión quetiene la luz, dependiendo de su color o longitud de onda. Magnetoscopios Otros Prism CCD Incoming light CCD CCD Camera Color separation system of a 3-CCD camera Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 9
  15. 15. Sistema óptico Sombreado de blancoEl sombreado dicroico de blanco es un fenómeno por el cual de la luz en la estructura multicapa del revestimiento dicroi-aparece una coloración verde o magenta en las partes supe- co, lo cual modifica las características espectrales delrior e inferior de la pantalla, incluso aunque el balance de prisma. Este efecto se manifiesta con una coloración verde oblancos (consulte “Balance de blancos” ) se haya ajustado magenta en las partes superior e inferior de la pantalla,correctamente en el centro de la pantalla (véase a continu- aunque se haya ajustado correctamente el balance de blan-ación). cos en el centro.Este sombreado aparece en las cámaras que utilizan una El sombreado de blanco suele deberse con mayor frecuenciacapa dicroica (que refleja un color específico al tiempo que a una transmisión no uniforme del objetivo y, normalmente, elpermite el paso de otros) en su sistema de separación de efecto que causa es que el centro de la imagen aparece máscolores. En dicho sistema, los tres colores primarios (rojo, brillante que el contorno. Para su corrección se aplica unaverde y azul) se separan mediante prismas de color (con- forma de onda de corrección parabólica a los amplificadoressulte “Prisma” ). Los prismas de tres colores emplean una de ganancia variable empleados para el balance de blancos.combinación de capas de reflexión total y capas de reflexión Otro factor que puede ocasionar el sombreado de blanco esselectiva para separar un color determinado. Por ejemplo, el la sensibilidad desigual de la matriz de fotosensores queprisma de azul atrapa sólo la luz azul y la dirige al sensor constituye el CCD. En este caso, el sombreado de blanco noCCD azul. se limita a las partes superior e inferior de la pantalla.No obstante, las características de filtrado de color de cada Las cámaras Sony BC de gama alta están equipadas conprisma cambian ligeramente, dependiendo del ángulo en que una circuitería que corrige automáticamente el efecto dela luz (ángulo de incidencia) penetra en cada capa de refle- sombreado de blanco.xión. Dicho ángulo de incidencia provoca distintos recorridos Red-reflecting dichroic coating Green cast Magenta Cast Blue-reflecting dichroic coating10 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  16. 16. Sistema óptico Zoom ópticoTécnicamente, el término zoom define el cambio de la tenerse en cuenta que la cantidad de luz que se dirige al dis-distancia focal del objetivo (consulte “Distancia focal” ). positivo de imagen también cambia al variar la posición delSe denomina objetivo zoom al que tiene la capacidad de zoom. En la posición de teleobjetivo, el objeto refleja menosalterar constantemente su distancia focal. luz a través del objetivo, por lo que es necesario ajustar el irisCon el uso de objetivos zoom, el operador de cámara puede según corresponda.cambiar el ángulo de visión (consulte “Ángulo de visión” ). Dado que la aberración cromática (consulte “Aberración Dispositivo CCDA su vez, el cambio del ángulo de visión modifica la zona de cromática” ) y otras características de difusión de la luzimagen que se dirige al dispositivo CCD. Por ejemplo, al cambian al variarse la distancia focal, los objetivos zoom dehacer zoom sobre un objeto (posición tele del objetivo), la alta calidad cuentan con diversas lentes de compensaciónporción de imagen que se dirige al objetivo es menor y, por lo (lo que explica su mayor coste).tanto, el objeto aparecerá ampliado. Al abrir plano ( posición La correlación entre la relación de zoom y el ángulo de visióngran angular), el sensor CCD recibe una mayor porción de puede describirse como se indica en la figura siguiente.imagen, y por tanto el objeto aparece más pequeño. Debe de la cámara Funciones 4.8 mm 8 mm 48 mm 120 mm 400 mm Magnetoscopios 665 mm 200 mm Correlation between zooming and angle of view Otros Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 11
  17. 17. FuncionesSistema ópticoSistema óptico Dispositivo CCD Dispositivo CCD Funciones de la de la cámara Magnetoscopios Magnetoscopios Otros Otros Conceptos básicos de la tecnología de cámaras Dispositivo CCD
  18. 18. Dispositivo CCD EVS/Super EVSEVS (sistema de definición vertical mejorada) y Super EVS primeros 1/50 segundos de cargas acumuladas, el EVSson prestaciones que se desarrollaron para aumentar la sacrifica la mitad de la sensibilidad.resolución vertical de la cámara. Dado que Super EVS es un El sistema Super EVS se creó para solventar esa reduccióndesarrollo posterior a EVS, veremos primero la tecnología de sensibilidad. El método de lectura de cargas que utilizabásica que se emplea en el sistema EVS. El EVS se ha Super EVS se sitúa entre la integración de campo y el EVS.desarrollado para obtener una mayor resolución vertical, En lugar de desechar todas las cargas acumuladas en loscuando ésta es necesaria. Técnicamente, el procedimiento primeros 1/50 segundos, Super EVS permite el control linealse basa en la integración en modo cuadro (consulte “Modos del periodo desechado.de integración de campo y de integración de cuadro”), pero Si el periodo se ajusta a 0, el resultado es el mismo que si sereduce los arrastres en los movimientos, propios de este utilizara integración en modo campo. A la inversa, si semodo, mediante el uso eficaz del obturador electrónico. ajusta a 1/50, el resultado es idéntico al de la integración enTal como se explica en Integración de cuadro, los arrastres modo cuadro. Si se sitúa entre 0 y 1/50, el sistema Superse deben al periodo de acumulación de 1/25 segundos más EVS proporciona la resolución vertical mejorada del EVS conprolongado. El EVS elimina este inconveniente al desechar un efecto de arrastre menos visible. Lo más importante, eslas cargas acumuladas en los primeros 1/50 segundos (1/25 que el grado de mejora de la resolución vertical y de dismi-= 1/50 + 1/50), de modo que conserva sólo las cargas acu- nución de los arrastres depende del ajuste del periodo demuladas en el segundo periodo (campo) de 1/50 segundos. desecho de cargas seleccionado. Esto puede resumirse deAl igual que en el modo de integración de cuadro, EVS utiliza la manera siguiente:las líneas pares del CCD para crear campos pares y las Si el ajuste es próximo a 0: menor mejora de la resolución vertical, menorimpares para los campos impares, con lo que se obtiene la borrosidad de imagen.máxima resolución vertical. No obstante, al desecharse los Si el ajuste es próximo a 1/50: mayor mejora de la resolución vertical, mayor borrosidad de imagen. Each photo site Field Integration • High in sensitivity but low in resolution. • No discarded electrons. Odd Even Super EVS • Advantages of both Field Integration and Frame Integration (Technically in- Odd between the two). • The electric shutter is operated at a different timing in alternated lines. Even Electrons are NOT discarded completely. EVS (Frame Integration) • High in resolution but low in sensitivity. • Shutter speed is set to 1/60s for NTSC Odd or 1/50s for PAL. • Electrons are to be discarded to the overflow drain of the CCD. Even Discarded electron Effective electron14 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  19. 19. Sistema óptico Modos de integración de campo y de integración de cuadroLos CCD normalmente incluyen un número de píxeles verti- Con este método se obtiene una resolución vertical elevada,cales cercano al número de líneas de exploración del pero tiene la desventaja de los posibles arrastres en imá-sistema de televisión. genes con movimiento, ya que se acumulan cargas a lo largoPor ejemplo, en el sistema PAL (consulte “NTSC/PAL”), se de un periodo más prolongado de 1/25 segundos.emplean 576 líneas efectivas de exploración y, por lo tanto, El modo de integración de campo reduce los arrastres yalos CCD que se utilizan en este sistema tienen unos 595 que el periodo de acumulación de cargas es la mitad que en Dispositivo CCDpíxeles efectivos verticales. modo cuadro, coincidiendo con la frecuencia de campo, 1/50En los sistemas de TV entrelazados (como NTSC o PAL), es segundos (PAL). Sin embargo, si en este modo se leyeranimportante recordar que en cada campo sólo se muestra la sólo las líneas pares para crear el campo par y las imparesmitad del total de líneas de exploración. Por esto, la lectura para el impar, como el tiempo de acumulación de cargas sedel CCD debe incluir la mitad de sus muestras verticales reduce a la mitad, la sensibilidad se vería también reducida apara crear cada campo. Se emplean dos métodos de lectura: la mitad. Sin embargo, el modo campo evita esta situación,el de integración en modo cuadro y el de integración en ya que la información de cada píxel resulta de la suma demodo campo, que es el más utilizado en operación normal. las cargas de cada dos píxeles verticalmente adyacentes de la cámara FuncionesCon la integración en modo cuadro, cada píxel del CCD acu- transfiriéndose esa suma al registro vertical.mula la carga durante un cuadro de vídeo completo (1/25 Aunque el modo campo es el que se utiliza con mayorsegundos/dos campos) antes de que se realice su lectura frecuencia, debe tenerse en cuenta que se obtiene unahacia el registro vertical. Para crear campos pares, se leen resolución vertical menor en comparación con el modolas cargas de las líneas pares de CCD, y para los campos cuadro. Esto se debe, sencillamente, a que se promedia laimpares, las de las impares. información de cada dos píxeles adyacentes verticalmente. Magnetoscopios Field Odd Even A X B X Pixels A, C, E, ETC C X Pixels Otros B, D, ETC D X Charge Integration Time E X Frame Integration 1 frame ame A + X B + X C Charge + X Integration Time D A+B A+B + X B+C B+C E C+D C+D D+E D+E Field Integration CCD Read Out Modes Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 15
  20. 20. Dispositivo CCD Sensor HADTMEl sensor HAD (Hole Accumulated Diode) es un diodo La capa de acumulación de huecos también desempeña unque incorpora una capa de acumulación de huecos en su papel importante en la eliminación de arrastres en la imagen.superficie. El nivel de arrastre de los CCD está determinado por la efi-Esta capa reduce eficazmente el ruido de corriente de oscu- ciencia en la transferencia de los electrones acumulados enridad, provocado por los electrones generados aleatoria- el fotosensor al registro de desplazamiento vertical. En losmente en el exterior de la capa Si-Si02. La capa de CCD que carecen de capa de acumulación de huecos, elacumulación de huecos empareja los electrones generados umbral (potencial) del depósito de fotodetección tiende aen la superficie del CCD con los huecos, reduciendo así el desplazarse y, como se indica en (a), una cantidad de elec-número de electrones (ruido de corriente de oscuridad) que trones permanece en el depósito incluso después de la lec-penetran y se acumulan en el sensor. La reducción del ruido tura. No obstante, con el sensor HAD, dado que la capa dede corriente de oscuridad provoca a su vez una reducción acumulación de huecos fija el umbral del depósito de fotode-del ruido de patrón fijo, una elevada relación señal-ruido tección al mismo potencial, todos los electrones acumulados(consulte “Relación señal-ruido” ) y evita los sombreados de se vuelcan en el registro vertical (b). De este modo, los elec-negros. trones no permanecen en el depósito de fotodetección después de la lectura. Surface direction Depth direction Surface direction Depth direction 0V 0V Potential fixed due to HA layer Lag Potential Potential V-Regi Sensor N-Substrate V-Regi Sensor N-Substrate ROG OFGC ROG OFGC (a) CCD without HAD sensor structure (b) HAD sensor CCD IT/FITLos CCD de Sony se dividen en dos tipos, dependiendo de vertical (consulte “Smear vertical” ), que aparece cuando elsu estructura y del método utilizado para transferir a la salida CCD se expone a una luz muy brillante.la carga acumulada en cada píxel. El efecto Smear aparece como una línea vertical que pasaEl CCD IT (transferencia interlineal) tiene una estructura tal por los puntos brillantes, y suelen verse al captar un objetoque cada columna de píxeles y sus registros verticales se brillante en la oscuridad. Este fenómeno está ocasionado porsitúan en matriz de manera alternada. Los píxeles convierten las cargas eléctricas, acumuladas en píxeles muy sobreex-la luz entrante en cargas eléctricas durante un periodo de puestos, que se vierten indeseadamente al registro vertical1/50 segundos (1/60 segundos en NTSC) (consulte “NTSC/ antes de que se produzca la transferencia desde dichos píx-PAL” ). Tras este periodo, las cargas acumuladas se trans- eles al registro vertical.fieren a los registros de desplazamiento vertical durante elintervalo de blanking vertical. A continuación las cargas de El CCD FIT (de transferencia de cuadro interlínea) se diseñóuna misma línea (la misma fila de la matriz de píxeles) se fundamentalmente para evitar este efecto. La parte superiordesplazan hacia abajo por el registro de desplazamiento del dispositivo actúa exactamente como un CCD IT, convertical y se transfieren al registro horizontal, línea a línea. separación de zona de detección y de registros deUna vez que una línea pasa registro horizontal, se capta desplazamiento vertical de carga. La parte inferior actúade inmediato (durante el mismo intervalo horizontal) para como zona de almacenamiento temporal de las cargasque la siguiente línea de exploración pueda transferirse al acumuladas: inmediatamente después de transferirregistro. La única limitación de la estructura del dispositivo las cargas desde la zona fotosensible a los registros verti-de imagen IT es un efecto denominado borrosidad (smear) cales (durante el intervalo de blanking vertical), éstas se16 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  21. 21. Sistema ópticotransfieren muy rápidamente a la zona de almacenamiento La estructura FIT ofrece, pues, una eficiencia superior en eltemporal, totalmente protegida de la luz incidente. Dado que tratamiento del Smear, pero por su complejidad su costelas cargas permanecen en el registro vertical durante un suele ser superior al de un CCD IT.periodo extremadamente breve, el efecto de las cargas no Sin embargo, es necesario destacar que en los CCD IT dedeseadas que se filtran al registro vertical desde los puntos Sony el efecto Smear se ha reducido a un nivel práctica-fotosensibles es mucho menor, y en especial cuando el CCD mente insignificante, gracias al uso de un sensor HAD™ y dese expone a altas luces. la tecnología de microlentes (consulte “HAD Sensor™” y Dispositivo CCD “Microlentes en chip (OCL)” ). Vertical shift register Photo sensor de la cámara Funciones Horizontal shift register IT CCD Magnetoscopios Temporary storage area FIT CCD Otros MicroLentes en chip (OCL)En comparación con la capacidad del ojo humano para ver .en la oscuridad, las cámaras CCD tienen una sensibilidadlimitada (consulte “Sensibilidad” ). Se han desarrolladomuchas tecnologías para aumentar la sensibilidad, de lasque la microlente en chip es la más importante.La tecnología OCL mejora drásticamente la capacidad de On-Chip-Lenscaptación de luz del CCD mediante la colocación de una Al Almicrolente sobre cada elemento fotosensor para que la luz Si Sise dirija a él de manera más eficaz. La combinación de la Hole Accumulated Layertecnología de sensor HAD de Sony y OCL ha permitido una P+ N+ N+ P+ 2ndmejora extraordinaria de la capacidad de captación de imá- P-Well 1st P-Wellgenes, incluso en situaciones de iluminación muy escasa.Dado que cada microlente hace converger la luz entrante encada zona fotosensible, es menor la cantidad de luz que se N-Substratefiltra y contamina el registro vertical del CCD, reduciéndose C.S Sensorasí en gran medida el efecto Smear (consulte “Smear verti- (Channel R.O.G stop) V-register (Read out gate) Sensed lightcal” ) Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 17
  22. 22. Dispositivo CCD Elemento de imagen (Píxel)Las especificaciones del CCD se indican mediante elnúmero de píxeles horizontales y verticales con que cuentaen área fotosensible. Un píxel contiene un fotosensor paramuestrear la intensidad de la luz que incide sobre él.El número de píxeles de la zona sensible del CCD es unfactor esencial, ya que determina la resolución propor-cionada por la cámara.Debe tenerse en cuenta que ciertas zonas de los bordes delCCD están enmascaradas. Dichas zonas corresponden a losperiodos de blanking horizontal y vertical y se utilizan comoreferencia para el nivel de negro absoluto. Por lo tanto, exis-ten dos definiciones para describir los elementos de imagen CCD picture elementque contiene el chip CCD.Con elementos de imagen totales se hace referencia alnúmero de píxel del chip CCD, incluidos los enmascarados.Con elementos de imagen efectivos se indica el número de Masked picture elementpíxeles que se emplean en realidad para la detección de laluz incidente. Effective picture element Mecanismo de lecturaLos CCD son los dispositivos sensores de imágenes más se emplean para la conversión de luz en carga y el meca-utilizados en las cámaras de vídeo actuales. En pocas pala- nismo de lectura de las cargas (para construir la señal debras, los CCD convierten la luz incidente, dirigida por el obje- vídeo). Los fotosensores, también denominados píxeles,tivo de la cámara, en señales eléctricas que conforman una convierten la luz entrante en cargas eléctricas. La conversiónseñal de vídeo. Dado que el mecanismo de un CCD es muy de luz y la acumulación de carga se prolongan durante unparecido al ojo humano, es interesante analizar el funciona- periodo de 1/50 segundos. Tras este periodo, las cargasmiento del ojo y compararlo con el del CCD. Tal como se eléctricas de cada fotosensor se transfieren a los registrosindica en la figura A, en el ojo humano la imagen (= luz) se de desplazamiento vertical durante el intervalo de blankingdirige a la retina y se forma la imagen en ella. La retina está vertical.constituida por varios millones de células fotosensibles. Las cargas de las mismas líneas (la misma fila de la matrizA continuación la retina convierte la luz que forma la imagen de CCD) se desplazan a continuación por el registro deen cargas eléctricas de muy pequeña magnitud. Estas se desplazamiento vertical, durante el segundo periodo deenvían al cerebro por medio del sistema nervioso. Éste es acumulación de 1/50 segundos, y se transfieren al registroel meca-nismo básico de la visión del ser humano. horizontal, línea a línea, a una frecuencia de 15,625 kHz (for-En cuanto al mecanismo del CCD, éste cuenta con fotosen- mato PAL: consulte “NTSC/PAL” ). Una vez que una líneasores que actúan exactamente como las células fotosensi- transfiere al registro horizontal, se lee de inmediato (durantebles de la retina. Sin embargo, el método de lectura de las el mismo intervalo horizontal) para que la siguiente línea decargas eléctricas es muy distinto. exploración pueda transferirse registro.En la figura C se describe la estructura de la transferenciainterlinea (consulte “CCD IT/FIT” ), con los fotosensores que18 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  23. 23. Sistema óptico Figure A: Mechanism of human eyeball Retina Brain cells Pupil Dispositivo CCD Light to electricity conversion Figure B: Mechanism of CCD camera CCD Lens de la cámara Funciones Picture monitor Vertical shift register Photo sensor Magnetoscopios Horizontal shift register Figure C: CCD Readout mechanism Otros RPN (ruido de punto residual)RPN son las siglas en inglés de Residual Point Noise, o La tecnología de ocultación realiza la interpolaciónruido de punto residual. Con este término se hace referencia inteligente de los píxeles muertos con la información de laa la aparición en el monitor de imagen de un punto blanco imagen adyacente en las direcciones horizontal y vertical.o negro, debido a un defecto del CCD. En general, estos Por otra parte, la tecnología de compensación corrigepuntos están constituidos por varios píxeles defectuosos electrónicamente la incorrecta deriva de nivel, reduciendoen la dirección horizontal y/o vertical, que no pueden repro- así el efecto del destello.ducir los colores adecuadamente. Sin embargo, se siguen investigando las causas de laEstos puntos pueden ser de dos tipos: píxeles muertos y aparición de píxeles muertos y destellos. Hasta ahora,destellos. Los píxeles muertos ya no pueden reproducir se mantiene la creencia de que los rayos cósmicos afectancolores, pero los destellos sí; simplemente, no los pueden a los píxeles de CCD durante el transporte a elevada altitudreproducir adecuadamente debido a una deriva del nivel en aeronaves. Esta opinión se basa en el hecho estadísticode las cargas acumuladas en sus píxeles. de que las cámaras transportadas por aire presentan mayorSony ha desarrollado tecnologías de ocultación y com- incidencia de RPN.pensación para contrarrestar los píxeles muertos y losdestellos, respectivamente. Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 19
  24. 24. Dispositivo CCD Tecnología de compensación espacialEl método de compensación espacial se utiliza para mejorar A y B en (c) son ampliaciones de las zonas A y B de (b).la resolución horizontal de luminancia en las cámaras CCD. La cantidad de cargas acumuladas en cada fotosensor seLa aplicación de esta técnica permite obtener una resolución muestra, de 1 a 7, como nivel de señal. En la reproducciónmás elevada que la que cabría esperar del número de en un monitor de vídeo, los niveles de señal del CCD verdeelementos de imagen que contiene cada dispositivo CCD. aparecen como se muestra en A y los del rojo y azul comoTal como se muestra en (a), los chips CCD rojo y azul están se muestra en B.fijados al prisma con una desviación de medio píxel en Representan la resolución que se obtiene cuando no se uti-sentido horizontal respecto al CCD verde. De este modo, el liza la compensación espacial. La señal de luminancia, quenúmero de muestras (elementos de imagen) dentro de una se define en las normas de televisión como una adición delínea que crea la señal de luminancia es doble, lo que ofrece señales R/G/B con determinados pesos en cada una, seuna resolución más elevada que si no se utilizara la com- consigue de manera equivalente mediante la adición de A ypensación espacial. B en la compensación espacial.Esto también puede explicarse mediante la observación Esto se muestra en C. Como consecuencia, la resoluciónde las salidas de los tres chips CCD. Al captar un objeto mejora de manera significativa.(para entenderlo mejor, imagínese un triángulo negro dibu- Además, cuando se aplica compensación espacial, sejado sobre un papel blanco) con una cámara CCD que utiliza reducen los efectos adversos provocados por la señal decompensación espacial, la imagen se proyecta en los CCD reloj de CCD, lo que contribuye a la reproducción de imá-verde, rojo y azul, tal como se muestra en (b). genes más nítidas. 1/2P P CCD(R) 1/2P P CCD (R and B) CCD(G) CCD(G) CCD(B) 1/2P P: pitch (a) V Resister A Photo sensor B CCD(G) CCD(R/B) A B HALF PICTURE ELEMENT C (b) (c) Spatial Offsetting20 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  25. 25. Sistema óptico Obturador electrónico de velocidad variableEl uso de los CCD en las cámaras de vídeo ha permitido el Para evitarla, las cámaras CCD permiten la reducción deldesarrollo del obturador electrónico, del que no se disponía tiempo de acumulación de electrones mediante la función deen las cámaras de tubos. Esta función es similar a la del obturador electrónico.obturador mecánico que se utiliza en las cámaras de cine y El obturador electrónico actúa de modo que al seleccionarsese puede utilizar del mismo modo. una velocidad de obturación determinada, por ejemplo 1/500Al activarse, la cámara puede captar con menor borrosidad segundos, sólo los electrones acumulados durante este Dispositivo CCDlos objetos que se desplazan a gran velocidad. periodo se envían al registro vertical. Todos los electronesPara comprender el comportamiento de esta función, es acumulados antes de dicho periodo se desechan. Comorecomendable repasar las explicaciones sobre el mecanismo consecuencia, sólo se capta el movimiento registradodel CCD IT (consulte “CCD IT/FIT” ). durante el breve periodo de obturación, lo que reduce laLa luz incidente se convierte en electrones (cargas eléc- borrosidad de imagen de los objetos que se desplazantricas) en cada fotosensor, donde se acumulan durante un con rapidez.periodo determinado y después se transfieren al registro de También debe apuntarse que al disminuir el periodo dedesplazamiento vertical. Cuando el obturador electrónico acumulación se reduce la sensibilidad, lo que debe compen- de la cámara Funcionesestá en OFF (1/50 segundos, 1 campo), los electrones se sarse con una apertura de iris mayor. En ciertos casos seacumulan durante todo el periodo que dura el campo (1/50 utiliza una velocidad de obturación más alta en lugar desegundos) y después se realiza la transferencia al registro emplear filtros de densidad neutra forzando una aperturavertical. Sin embargo, si se produce un movimiento rápido de de iris mayor (consulte“Iris” ) para reducir la profundidadla imagen durante el periodo de acumulación, aparece la de campo (consulte “Profundidad de campo” ).borrosidad. Generated electrons Magnetoscopios Vertical shift register 1/60 1/60 1/60 Otros Output Horizontal shift register Shutter Shutter Shutter period period period Discarded electrons Output electrons (a) Mechanism of IT CCD (b) Principle of electronic shutter Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 21
  26. 26. Dispositivo CCD Smear verticalLa borrosidad (Smear) vertical es un fenómeno propio de las mientras se produce la lectura de cargas desde el registrocámaras CCD, que se produce al realizar tomas de objetos horizontal.muy brillantes o fuentes muy luminosas. Este efecto se La cantidad de Smear es generalmente proporcional a laaprecia en el monitor de vídeo como una franja vertical por intensidad de la luz proveniente del objeto o la fuente lumi-encima y por debajo del objeto o la fuente de luz, como se nosa y del área brillante que ocupa en el CCD. Por lo tanto,muestra a continuación. Un ejemplo común es cuando se para evaluar el nivel de Smear, es necesario definir el área.captan los faros de un vehículo en la oscuridad con una En las nuevas cámaras CCD de Sony, el Smear se ha redu-cámara CCD. cido drásticamente a un nivel prácticamente inapreciable,El Smear se produce por la filtración directa de luz entrante gracias al uso del sensor HAD (consulte “HAD Sensor™” ).que contamina el registro de desplazamiento vertical o por eldesbordamiento de las cargas eléctricas acumuladas en lospíxeles. Este efecto aparece como franjas verticales porquelos electrones se filtran constantemente en el registro vertical Vertical smear Vertical smear is reduced by the use of HAD sensor22 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  27. 27. FuncionesSistema ópticoSistema óptico Dispositivo CCD Dispositivo CCD Funciones de la de la cámara Magnetoscopios Magnetoscopios Otros Otros Conceptos básicos de la tecnología de cámaras Funciones de cámara
  28. 28. Funciones de cámara Control de altas luces adaptable (Adaptive Highlight Control)Las cámaras convencionales disponen de una curva carac- Input signal levelterística con un solo punto y pendiente de Knee (consulte“Apertura de Knee” y “Corrección de Knee” ). Por su parte, el whiteADSP (Advance Digital Signal Processing) de Sony incluye clipmúltiples puntos y pendientes de Knee en curva caracterís-tica. La cámara autochequea de manera inteligente el brillo Multiple kneede todas las zonas de la imagen y adapta el punto y la pen- point/slopediente de Knee para cada zona logrando una reproducciónóptima. Un caso típico son las tomas en interiores oscuroscon una ventana al exterior por la que entra luz solar. Estafunción actúa sólo sobre los niveles de imagen que superanel punto de Knee, sin modificar las zonas de luminancia Knee point 1 . . . . . . . . . . . . . . . Knee point nmedia y baja. Normal On Seguimiento dinámico de balance de blanco (ATW)ATW son las siglas en inglés de Auto Tracing White Balance, temperaturas de color de la iluminación del interior y de la luzo seguimiento dinámico de balance de blanco. Esta función del sol son obviamente distintas, es necesario cambiar elpuede considerarse una ampliación de AWB (consulte “AWB balance de blanco según corresponda. Si utiliza el balance(balance automático de blanco)” ) aunque con mayores automático de blanco, el operador deberá activarlo cada vezprestaciones. Mientras que el balance automático de blancos que observe una pequeña variación de la temperatura dese utiliza para establecer el equilibrio de color correcto para color. Con ATW esto no es necesario, ya que el balance seun entorno de trabajo o una temperatura de color determina- reajusta automáticamente en función del cambio de la tem-dos (consulte “Temperatura de color” ), el seguimiento peratura de color. Es decir, el balance de blanco se realizadinámico de balance de blanco corrige el equilibrio de color automáticamente de forma dinámica ante cambios de tem-de manera automática y dinámica ante cualquier cambio de peratura de color.la temperatura de color. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que si bien la funciónPor ejemplo, imaginemos una toma en la que nos despla- ATW es muy útil, tiene ciertas limitaciones en la precisión delzamos desde un interior hacia el exterior. Dado que las balance de blanco obtenido. Balance automático de blanco (AWB)A diferencia del ojo humano, las cámaras no se adaptan a se dispone de tiempo para realizar ajustes manuales o si ellos cambios de temperatura de color (consulte “Temperatura operador no está familiarizado con el balance de blancode l color” ) de los distintos entornos. Por eso, todas las El balance automático de blanco podría confundirse con lacámaras profesionales permiten el ajuste de balance de función ATW (consulte “Seguimiento dinámico de balance deblanco con el fin de que un objeto blanco aparezca siempre blanco (ATW)” ), disponible en las cámaras de vídeo de con-como blanco (consulte “Balance de blanco” ). El balance sumo. Mientras que la ATW es totalmente dinámica y ajustaautomático de blanco es una función que permite el ajuste constantemente el balance de blancos a medida que cambiaautomático del equilibrio de los canales mediante la sencilla la iluminación del entorno, la función AWB está diseñadapulsación de un interruptor. Es una prestación útil cuando no para fijar el balance correcto de blanco de un solo entorno.24 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
  29. 29. Sistema ópticoPor lo tanto, el operador debe ejecutarla cada vez que enfocar un objeto blanco, generalmente una hoja de papelobserva un cambio en la temperatura del color. Esto puede blanco, que ocupe más del 70% de la pantalla del visor, y separecer un tanto incómodo, pero con AWB se consigue una pulsa el botón AWB situado en la cámara.reproducción del color más precisa que con ATW. Para con-seguir el balance automático de blancos (AWB) se debe Dispositivo CCD Balance de negroPara asegurar que una cámara reproduzca el color con igualado de los niveles de negro de R, G y B. La mayoría deexactitud, es imprescindible que reproduzca un negro las cámaras cuentan con una función de balance automáticoauténtico con el iris del objetivo cerrado, pues de lo contrario de negro que cierra automáticamente el iris del objetivo ypuede aparecer cierta tonalidad. Esto requiere el preciso equilibra los niveles de negro de R, G, y B. de la cámara Funciones Recorte de negro (Black Clip)Todas las cámaras cuentan con un circuito que impide que electrónicamente los niveles de señal situados debajo de unlas señales de salida desciendan por debajo de un nivel de nivel determinado, conocido como punto de recorte devídeo práctico, que está especificado por la norma de tele- negro. El punto de recorte de negro se fija a nivel de vídeovisión. Se conoce como recorte de negro, pues se recortan 0%. Magnetoscopios Gamma de negroEn las cámaras Sony de gama alta, la curva de gamma estaciones broadcast tengan la capacidad de reproducirpróxima a los niveles de señal de negro puede ajustarse con fielmente el nivel de negro predefinido por cada estaciónla función gamma de negro. (cada una suele tener su propia norma).Esta función se ejecuta sin afectar a la curva de gamma delas zonas de tonos medios y tonos altos. Con el ajuste degamma de negro manipulamos la curva de gamma en los Otrosniveles de señal cercanos al negro consiguiendo un mayor Output levelcontraste en las zonas oscuras de la imagen, y así una mejorreproducción de los detalles. Sin embargo, debe tenerse encuenta que el uso de una curva de gamma pronunciada,próxima a los niveles de negro, también provoca el aumentode ruido electrónico, por lo que la gamma de negro debe Gamma OFF Crossajustarse cuidadosamente. Por otra parte, reduciendo la pointgamma de negro puede disminuirse el ruido de las zonasoscuras, pero con el inconveniente de que las bajas lucesaparecerán con menos contraste.La reproducción del nivel de negro es sumamente impor-tante para obtener en toda la imagen una reproducción de 3.5 to 4.5color precisa y fiel. Por eso, es necesario que las cámaras de Input levelvídeo profesionales y, en especial, las que se utilizan en Standard video gamma Gentle gamma curve near the black signal levels Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 25

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