2. Conceptos básicos
de la tecnología de
cámaras
Marketing Communication Group
Product Information Department
Business Planning Division
B&P Company
Sony Corporation

3. Prefacio
Con 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 cuenta
en una amplia variedad de cámaras de vídeo profesional, concebidas, por su flexibilidad, para mercados mucho
más 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”, un
documento 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.
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Sony Corporation

4. Índice de materias
Sistema óptico
Ángulo de visión ................................................................ 2 Distancia focal................................................................... 6
Aberración cromática......................................................... 3 Iris ..................................................................................... 6
Filtros de conversión de color............................................ 3 Luz y color......................................................................... 7
Temperatura de color ........................................................ 4 MTF (función de transferencia de modulación)................. 8
Profundidad de campo ...................................................... 4 Filtros de densidad neutra (ND) ........................................ 8
Ajuste de distancia Montura-Imagen Filtro óptico paso bajo ....................................................... 9
(FB – Flange Back) /Distancia focal posterior ................... 4 Prisma ............................................................................... 9
Reflejos (Flare) .................................................................. 5 Sombreado de blanco ..................................................... 10
Número F........................................................................... 5 Zoom óptico .................................................................... 11
Dispositivo CCD
EVS/Super EVS............................................................... 14 Elemento de imagen (Píxel)............................................ 18
Modos de integración de campo y de integración Mecanismo de lectura ..................................................... 18
de cuadro......................................................................... 15 RPN (ruido de punto residual)......................................... 19
Sensor HAD™ ................................................................. 16 Tecnología de compensación espacial ........................... 20
CCD IT/FIT ...................................................................... 16 Obturador electrónico de velocidad variable................... 21
MicroLentes en chip (OCL).............................................. 17 Smear vertical ................................................................. 22
Funciones de la cámara
Control de altas luces adaptable Desenfoque electrónico (Electronic Soft Focus) ............. 31
(Adaptive Highlight Control)............................................. 24 Sistema de archivos........................................................ 31
Seguimiento dinámico de balance de blanco (ATW)....... 24 Ganancia......................................................................... 31
Balance automático de blanco (AWB)............................. 24 Gamma ........................................................................... 32
Balance de negro ............................................................ 25 Genlock ........................................................................... 32
Recorte de negro (Black Clip) ......................................... 25 Relación H/V ................................................................... 33
Gamma de negro............................................................. 25 Sistema de intercomunicación (Intercom)....................... 33
Sombreado de negro....................................................... 26 Apertura de Knee (Knee Aperture) ................................. 33
Marcador de centrado ..................................................... 26 Corrección de Knee (Knee Correction) ........................... 34
Clear Scan/Clear Scan Extendida (ECS) ........................ 26 Registro de ópticas ......................................................... 34
Barras de color ................................................................ 27 Level Dependence .......................................................... 34
Crispening ....................................................................... 28 Limitador de detalle......................................................... 35
Supresión de Cross Color (Intermodulación de Color).... 28 Circuito de matriz lineal (Linear Matrix Circuit) ............... 36
Nivel de detalle ................................................................ 29 Saturación de bajas luces (Low Key Saturation) ............ 36
DynaLatitudeTM ................................................................ 30 Relación de mezcla (Mix Ratio) ...................................... 37
Control dinámico del contraste, DCC (Automatic Multi Matrix...................................................................... 38
Knee Control, control automático de Knee)..................... 30 Pedestal/Nivel de Negro ................................................. 38
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

5. Sistema óptico
Preset de Blanco (Preset White) .................................... 39 Sistema de control total de la exposición (TLCS) ........... 43
Dispositivo CCD
Registro de referencia .................................................... 39 Triax ................................................................................ 44
Retorno de Vídeo............................................................ 40 Función TruEye® (función de saturación de knee) ......... 44
Registros de escena ....................................................... 40 Turbo Ganancia (Turbo Gain) ......................................... 45
Corrección de detalle del tono de piel ............................ 41 Modulación V................................................................... 45
Control de fase de subportadora/control Balance de blanco ........................................................... 46
de fase horizontal ........................................................... 41 Recorte de blanco (White Clip) ....................................... 47
Indicadores de tally ......................................................... 42 Función Zebra ................................................................. 47
de la cámara
Funciones
Tele-Prompter ................................................................. 42
Magnetoscopios
ClipLink™/imagen índice/función de registro automático 50 SetupLogTM ...................................................................... 51
Enfoque EZ (EZ Focus) .................................................. 50 SetupNaviTM ..................................................................... 51
Magnetoscopios
Modo EZ ......................................................................... 51
Otros
Mezcla aditiva ................................................................. 54 RS-170A .......................................................................... 61
Sistema 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 ................................................................. 63
Tipos de señal ................................................................ 56 Resolución vertical .......................................................... 63
RGB ............................................................................ 56
Y/R-Y/B-Y ................................................................... 56
Y/C .............................................................................. 56
Vídeo Compuesto ....................................................... 56
Decibelios (dB) ............................................................... 56
Rango dinámico .............................................................. 57
Alta definición/definición estándar (HD/SD).................... 57
Resolución horizontal ..................................................... 57
Entrelazado/progresivo ................................................... 58
Iluminación mínima ......................................................... 59
Profundidad de modulación (DOM) ................................ 59
NTSC/PAL ...................................................................... 60
PsF (modo progresivo con cuadros segmentados) ........ 60
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

6. © 2004 Sony Corporation. Todos los derechos reservados
Se prohíbe la reproducción total o parcial sin autorización por escrito.
Sony, BETACAM, DVCAM, DynaLatitude, HAD sensor, Memory Stick, Trinitron y TruEye
son 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.

7. Funciones
Sistema óptico
Sistema óptico Dispositivo CCD
Dispositivo CCD Funciones de la
de la cámara Magnetoscopios
Magnetoscopios Otros
Otros
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
Sistema óptico

8. Sistema óptico
Ángulo de visión
Cuando encuadramos una escena con una cámara, como en El ángulo de visión se hace más estrecho cuanto más tele es
la figura A, el monitor asociado muestra una parte de dicha el objetivo empleado. Por otro lado, el ángulo se amplía con
escena. 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 amplio
centro 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 lo
respectivamente, ángulo de visión horizontal, ángulo de que los objetivos para cámaras CCD de 2/3 y 1/2 pulgadas
visión vertical y ángulo de visión diagonal. tienen distancias focales distintas.
Monitor
Horizontal Angle of view
Video Camera
Figure A
El ángulo de visión puede obtenerse a partir de la siguiente
ecuación.
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 B
2 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

9. Sistema óptico
Aberración cromática
Cuando la luz atraviesa un cristal, el recorrido que sigue se objetivos con distancias focales mayores, y su consecuencia
'refracta' 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 la
Esto también sucede en las lentes de los objetivos de las aberración cromática del objetivo. Para ello se combina una
cámaras 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 CCD
mente 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 de
CCD, los demás colores estarán ligeramente desenfocados y la imagen reproducida.
tendrán menor nitidez. Este fenómeno es más evidente en
de la cámara
Funciones
Red light's focal point
Green light's focal point
Blue light's focal point
Magnetoscopios
Filtros de conversión de color
Todas 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
Otros
tomas en interiores, cuando se utilizan lámparas halógenas de la relación señal-ruido, en especial cuando el balance
normales. 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 los
existen una serie de filtros de conversión de color seleccio- ajustes de ganancia requeridos para obtener el balance de
nables delante del sistema de prisma (consulte “Prisma”). blanco correcto.
Dichos filtros convierten ópticamente la distribución del
espectro de la temperatura de color ambiente (iluminante) a
Relative energy
dichos 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 K
5600 K para convertir la distribución del espectro de luz
entrante a 3200 K aproximadamente.
La pregunta que podría suscitarse es: "¿Por qué es nece- Converted area
sario utilizar filtros de conversión de color, si el cambio de
temperatura de color puede corregirse electrónicamente 5600 K
(balance de blancos)?". La respuesta es muy sencilla.
El balance de blancos (consulte “Balance de blancos”) ajusta
electrónicamente las amplitudes de señal de rojo (R) y azul
(B) para equilibrarlas con la del verde (G) mediante el uso de
400 500 600 700
amplificadores de vídeo. Wavelength (nm)
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 3

10. Sistema óptico
Temperatura de color
El 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, es
que 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 las
de 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 blanco
de 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 absorbe
toda 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 K
luz 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 K
luz emitida por la fuente luminosa está determinada por su 12 V/100 W Halogen Lamp 3200 K
Candlelight 2900 K
correspondiente temperatura absoluta, denominada tempe-
ratura del color.
Profundidad de campo
Al hacer foco sobre un objeto, hay cierta distancia por 1) Cuanto mayor es el número F de iris (consulte
delante 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 el
de 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 alterando
tores 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 posterior
El FB es uno de los parámetros más importantes para la Por otra parte, las cámaras con un solo CCD no necesitan
elección de un objetivo. Indica la distancia entre el plano de dicho sistema. En una cámara 3 CCD, el FB incluye también
referencia 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 la
cuado 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 determinado
óptico 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 de
dividir la luz entrante en sus tres componentes de colores bayoneta, en tanto que las cámaras de un solo CCD utilizan
primarios, que a continuación capta cada CCD asociado. el sistema de montura C o CS. El FB de los sistemas de
4 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

11. Sistema óptico
montura C y CS están estandarizados en 17,526 mm y 12,5 enfoque, e indica la distancia desde la superficie exterior de
mm, respectivamente. Existen tres estándares de FB en el la última lente del objetivo (el extremo del cilindro que se
sistema de montura de bayoneta, que son 35,74 mm, 38 mm encaja en la abertura de la montura de la cámara) al plano
y 48 mm. de imagen. La Distancia focal posterior de la cámara es
La 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
Funciones
El Flare es un fenómeno que puede producirse cuando una aparezca ”nebulosa”, en ciertos casos con una sombra de
luz 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 vídeo
sas de la luz entrante dentro del objetivo. Como consecuen- profesional están equipadas con una función de Flare que
cia, se provoca un aumento del nivel de negro de cada canal optimiza el nivel de pedestal y corrige electrónicamente el
rojo, 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 F
La apertura máxima del objetivo indica la cantidad de luz que diafragma variable situado dentro del objetivo (consulte
éste 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
Otros
donde 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 de
dividien-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 al
continuación: cuadrado del número F. Dicho en términos sencillos, cada
F = f/D vez que el valor del número F aumenta un paso, el brillo se
Esta 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 diafragma
diente a la apertura máxima se indica en la parte frontal del es un factor esencial que afecta a la profundidad de campo
objetivo, y es un importante factor diferencial al comparar de la escena captada por la cámara (consulte “Profundidad
objetivos. 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 de
objetivo 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

12. Sistema óptico
Distancia focal
La distancia focal es la que existe entre el objetivo y el punto tivo. El objetivo de una cámara de vídeo normalmente
en que los haces de luz que lo atraviesan convergen en el consta de una serie de lentes individuales para zoom y
eje óptico. Es en este punto donde el objetivo está enfocado, compensación de aberraciones (consulte “Aberración
y se le denomina punto focal. Para enfocar una imagen en el cromática”), y por lo tanto dispone de un punto focal virtual
sensor 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
Iris
La cantidad de luz que una cámara capta y dirige al sensor Al abrir y cerrar dichos diafragmas, cambia el diámetro de la
de imagen se ajusta mediante una combinación de diafrag- apertura, con lo que se controla la cantidad de luz que pasa
mas integrados en el objetivo. Este mecanismo se denomina por ella. El grado de apertura del iris se expresa en número F
iris y actúa exactamente como la pupila del ojo humano. (consulte “Número F”).
F = 4.0 F = 11.0
6 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

13. Sistema óptico
Luz y color
El ojo humano es sensible a la luz. Dicho de otro modo, la blanca (o transparente). Esto puede demostrarse con un
retina del ojo reacciona a la luz cuando observamos objetos. prisma (consulte “Prisma”), en el que la luz que lo atraviesa
Técnicamente, la luz está constituida por diversas ondas se descompone en colores individuales, como los del arco
electromagnéticas, 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 vemos
cas con una longitud entre 380 y 760 nanómetros, aproxima- cada objeto de un color distinto es que cada uno tiene dife-
Dispositivo CCD
damente. Este conjunto de ondas electromagnéticas se rentes características de reflexión/absorción de luz. Por
denomina 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 todos
La luz que emite una fuente luminosa normal (luz solar, lám- los demás colores. Los colores que refleja cada objeto están
paras fluorescentes/halógenas) es la combinación de luz de determinados por las características de la superficie de los
diversos colores, aunque la fuente pueda percibirse como mismos.
de la cámara
Funciones
Magnetoscopios
It's Green...
Otros
Only a green spectrum is reflected on the leaves.
Other colors are absorbed.
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 7

14. 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 importante
índice importante que indica la capacidad del objetivo de inspeccionar la característica de MTF en las frecuencias de
reproducir 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 a
delgadas líneas verticales negras y blancas de una carta de medias suelen representar las frecuencias más típicas de las
test de resolución. Dado que los objetivos son menos sensi- señales de vídeo NTSC o PAL (consulte “NTSC/PAL” ). Es
bles 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 se
ción del contraste va disminuyendo a medida que aumenta la reproducirá con un contraste nítido. En la figura siguiente se
frecuencia. La curva de MTF representa esa respuesta, que muestra un ejemplo. El objetivo B tiene capacidad para
se 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 puede
vertical. Obsérvese que el valor MTF cambia hasta que al- conducir a deducir erróneamente que tiene mayor capacidad
canza un punto en que las líneas ya no pueden distinguirse. resolutiva que el objetivo A. Sin embargo, hasta el punto X, el
Dicho punto indica el límite de la capacidad resolutiva del objetivo A tiene mayor capacidad resolutiva, lo que puede
objetivo, 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 filtros
luces extremas. En algunos casos, esas altas luces no ND también pueden usarse para obligar a trabajar con una
pueden 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” ) es
nables delante del prisma (consulte “Prisma” ) junto con los inversamente proporcional a la apertura de iris, el operador
filtros de conversión de color (consulte “Filtros de conversión de cámara puede resaltar más el motivo principal del plano
de color” ). Estos filtros ND atenúan la magnitud de la luz desenfocando intencionadamente los objetos situados
entrante, 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 que
8 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

15. Sistema óptico
Filtro óptico paso bajo
Debido al tamaño físico y la alineación de los fotosensores Se coloca un filtro óptico paso bajo delante del prisma del
del 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 se
como efecto Moire. Esto suele suceder cuando la frecuencia diseñan prestando gran atención a que la reducción efectiva
de la luz que penetra en el objetivo supera la frecuencia del del efecto Moire no degrade la capacidad resolutiva máxima
Dispositivo CCD
offset-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 cámaras
CCD se utilizan filtros ópticos paso bajo.
Prisma
de la cámara
Funciones
Tal 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 conduce
procesan 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 dentro
cámara, que es un conjunto de tres prismas. El sistema de del segundo prisma.
prisma utiliza las diferentes características de reflexión que
tiene 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

16. Sistema óptico
Sombreado de blanco
El 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 del
rior e inferior de la pantalla, incluso aunque el balance de prisma. Este efecto se manifiesta con una coloración verde o
blancos (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 frecuencia
capa dicroica (que refleja un color específico al tiempo que a una transmisión no uniforme del objetivo y, normalmente, el
permite el paso de otros) en su sistema de separación de efecto que causa es que el centro de la imagen aparece más
colores. En dicho sistema, los tres colores primarios (rojo, brillante que el contorno. Para su corrección se aplica una
verde y azul) se separan mediante prismas de color (con- forma de onda de corrección parabólica a los amplificadores
sulte “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 es
selectiva para separar un color determinado. Por ejemplo, el la sensibilidad desigual de la matriz de fotosensores que
prisma de azul atrapa sólo la luz azul y la dirige al sensor constituye el CCD. En este caso, el sombreado de blanco no
CCD 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 con
prisma cambian ligeramente, dependiendo del ángulo en que una circuitería que corrige automáticamente el efecto de
la 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 coating
10 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

17. Sistema óptico
Zoom óptico
Técnicamente, 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 del
Se denomina objetivo zoom al que tiene la capacidad de zoom. En la posición de teleobjetivo, el objeto refleja menos
alterar constantemente su distancia focal. luz a través del objetivo, por lo que es necesario ajustar el iris
Con 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 CCD
A su vez, el cambio del ángulo de visión modifica la zona de cromática” ) y otras características de difusión de la luz
imagen que se dirige al dispositivo CCD. Por ejemplo, al cambian al variarse la distancia focal, los objetivos zoom de
hacer zoom sobre un objeto (posición tele del objetivo), la alta calidad cuentan con diversas lentes de compensación
porción 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 visión
gran 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

18. Funciones
Sistema óptico
Sistema óptico Dispositivo CCD
Dispositivo CCD Funciones de la
de la cámara Magnetoscopios
Magnetoscopios Otros
Otros
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras
Dispositivo CCD

19. Dispositivo CCD
EVS/Super EVS
EVS (sistema de definición vertical mejorada) y Super EVS primeros 1/50 segundos de cargas acumuladas, el EVS
son 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 reducción
desarrollo posterior a EVS, veremos primero la tecnología de sensibilidad. El método de lectura de cargas que utiliza
básica 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 los
cuando ésta es necesaria. Técnicamente, el procedimiento primeros 1/50 segundos, Super EVS permite el control lineal
se 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 se
reduce los arrastres en los movimientos, propios de este utilizara integración en modo campo. A la inversa, si se
modo, mediante el uso eficaz del obturador electrónico. ajusta a 1/50, el resultado es idéntico al de la integración en
Tal como se explica en Integración de cuadro, los arrastres modo cuadro. Si se sitúa entre 0 y 1/50, el sistema Super
se deben al periodo de acumulación de 1/25 segundos más EVS proporciona la resolución vertical mejorada del EVS con
prolongado. El EVS elimina este inconveniente al desechar un efecto de arrastre menos visible. Lo más importante, es
las 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 de
muladas en el segundo periodo (campo) de 1/50 segundos. desecho de cargas seleccionado. Esto puede resumirse de
Al 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, menor
impares 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 electron
14 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

20. Sistema óptico
Modos de integración de campo y de integración de cuadro
Los 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 largo
Por 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 ya
los CCD que se utilizan en este sistema tienen unos 595 que el periodo de acumulación de cargas es la mitad que en
Dispositivo CCD
píxeles efectivos verticales. modo cuadro, coincidiendo con la frecuencia de campo, 1/50
En los sistemas de TV entrelazados (como NTSC o PAL), es segundos (PAL). Sin embargo, si en este modo se leyeran
importante recordar que en cada campo sólo se muestra la sólo las líneas pares para crear el campo par y las impares
mitad del total de líneas de exploración. Por esto, la lectura para el impar, como el tiempo de acumulación de cargas se
del CCD debe incluir la mitad de sus muestras verticales reduce a la mitad, la sensibilidad se vería también reducida a
para 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 de
modo campo, que es el más utilizado en operación normal. las cargas de cada dos píxeles verticalmente adyacentes
de la cámara
Funciones
Con 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 mayor
segundos/dos campos) antes de que se realice su lectura frecuencia, debe tenerse en cuenta que se obtiene una
hacia el registro vertical. Para crear campos pares, se leen resolución vertical menor en comparación con el modo
las cargas de las líneas pares de CCD, y para los campos cuadro. Esto se debe, sencillamente, a que se promedia la
impares, 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

21. Dispositivo CCD
Sensor HADTM
El sensor HAD (Hole Accumulated Diode) es un diodo La capa de acumulación de huecos también desempeña un
que 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 en
ridad, provocado por los electrones generados aleatoria- el fotosensor al registro de desplazamiento vertical. En los
mente en el exterior de la capa Si-Si02. La capa de CCD que carecen de capa de acumulación de huecos, el
acumulación de huecos empareja los electrones generados umbral (potencial) del depósito de fotodetección tiende a
en 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 de
de 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/FIT
Los CCD de Sony se dividen en dos tipos, dependiendo de vertical (consulte “Smear vertical” ), que aparece cuando el
su 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 pasa
El CCD IT (transferencia interlineal) tiene una estructura tal por los puntos brillantes, y suelen verse al captar un objeto
que cada columna de píxeles y sus registros verticales se brillante en la oscuridad. Este fenómeno está ocasionado por
sitúan 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 vertical
1/50 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 el
intervalo de blanking vertical. A continuación las cargas de El CCD FIT (de transferencia de cuadro interlínea) se diseñó
una misma línea (la misma fila de la matriz de píxeles) se fundamentalmente para evitar este efecto. La parte superior
desplazan hacia abajo por el registro de desplazamiento del dispositivo actúa exactamente como un CCD IT, con
vertical y se transfieren al registro horizontal, línea a línea. separación de zona de detección y de registros de
Una vez que una línea pasa registro horizontal, se capta desplazamiento vertical de carga. La parte inferior actúa
de inmediato (durante el mismo intervalo horizontal) para como zona de almacenamiento temporal de las cargas
que la siguiente línea de exploración pueda transferirse al acumuladas: inmediatamente después de transferir
registro. 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 se
16 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

22. Sistema óptico
transfieren muy rápidamente a la zona de almacenamiento La estructura FIT ofrece, pues, una eficiencia superior en el
temporal, totalmente protegida de la luz incidente. Dado que tratamiento del Smear, pero por su complejidad su coste
las 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 de
deseadas 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 de
se 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 sensibilidad
limitada (consulte “Sensibilidad” ). Se han desarrollado
muchas tecnologías para aumentar la sensibilidad, de las
que la microlente en chip es la más importante.
La tecnología OCL mejora drásticamente la capacidad de
On-Chip-Lens
captación de luz del CCD mediante la colocación de una
Al Al
microlente sobre cada elemento fotosensor para que la luz Si Si
se dirija a él de manera más eficaz. La combinación de la
Hole Accumulated Layer
tecnología de sensor HAD de Sony y OCL ha permitido una P+ N+ N+ P+
2nd
mejora extraordinaria de la capacidad de captación de imá- P-Well 1st P-Well
genes, incluso en situaciones de iluminación muy escasa.
Dado que cada microlente hace converger la luz entrante en
cada zona fotosensible, es menor la cantidad de luz que se N-Substrate
filtra y contamina el registro vertical del CCD, reduciéndose
C.S Sensor
así en gran medida el efecto Smear (consulte “Smear verti- (Channel R.O.G
stop) V-register (Read out gate) Sensed light
cal” )
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 17

23. Dispositivo CCD
Elemento de imagen (Píxel)
Las especificaciones del CCD se indican mediante el
número de píxeles horizontales y verticales con que cuenta
en área fotosensible. Un píxel contiene un fotosensor para
muestrear la intensidad de la luz que incide sobre él.
El número de píxeles de la zona sensible del CCD es un
factor esencial, ya que determina la resolución propor-
cionada por la cámara.
Debe tenerse en cuenta que ciertas zonas de los bordes del
CCD están enmascaradas. Dichas zonas corresponden a los
periodos de blanking horizontal y vertical y se utilizan como
referencia para el nivel de negro absoluto. Por lo tanto, exis-
ten dos definiciones para describir los elementos de imagen
CCD picture element
que contiene el chip CCD.
Con 'elementos de imagen totales' se hace referencia al
número de píxel del chip CCD, incluidos los enmascarados.
Con 'elementos de imagen efectivos' se indica el número de Masked picture element
píxeles que se emplean en realidad para la detección de la
luz incidente. Effective picture element
Mecanismo de lectura
Los 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 de
bras, 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 conversión
señal de vídeo. Dado que el mecanismo de un CCD es muy de luz y la acumulación de carga se prolongan durante un
parecido al ojo humano, es interesante analizar el funciona- periodo de 1/50 segundos. Tras este periodo, las cargas
miento del ojo y compararlo con el del CCD. Tal como se eléctricas de cada fotosensor se transfieren a los registros
indica en la figura A, en el ojo humano la imagen (= luz) se de desplazamiento vertical durante el intervalo de blanking
dirige 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 matriz
A continuación la retina convierte la luz que forma la imagen de CCD) se desplazan a continuación por el registro de
en cargas eléctricas de muy pequeña magnitud. Estas se desplazamiento vertical, durante el segundo periodo de
envían al cerebro por medio del sistema nervioso. Éste es acumulación de 1/50 segundos, y se transfieren al registro
el 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 línea
sores que actúan exactamente como las células fotosensi- transfiere al registro horizontal, se lee de inmediato (durante
bles de la retina. Sin embargo, el método de lectura de las el mismo intervalo horizontal) para que la siguiente línea de
cargas eléctricas es muy distinto. exploración pueda transferirse registro.
En la figura C se describe la estructura de la transferencia
interlinea (consulte “CCD IT/FIT” ), con los fotosensores que
18 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

24. 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 interpolación
ruido de punto residual. Con este término se hace referencia inteligente de los píxeles muertos con la información de la
a 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 corrige
puntos están constituidos por varios píxeles defectuosos electrónicamente la incorrecta deriva de nivel, reduciendo
en 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 la
Estos 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 afectan
colores, pero los destellos sí; simplemente, no los pueden a los píxeles de CCD durante el transporte a elevada altitud
reproducir adecuadamente debido a una deriva del nivel en aeronaves. Esta opinión se basa en el hecho estadístico
de las cargas acumuladas en sus píxeles. de que las cámaras transportadas por aire presentan mayor
Sony ha desarrollado tecnologías de ocultación y com- incidencia de RPN.
pensación para contrarrestar los píxeles muertos y los
destellos, respectivamente.
Conceptos básicos de la tecnología de cámaras 19

25. Dispositivo CCD
Tecnología de compensación espacial
El 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 se
La aplicación de esta técnica permite obtener una resolución muestra, de 1 a 7, como nivel de señal. En la reproducción
más elevada que la que cabría esperar del número de en un monitor de vídeo, los niveles de señal del CCD verde
elementos de imagen que contiene cada dispositivo CCD. aparecen como se muestra en 'A' y los del rojo y azul como
Tal 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, que
número de muestras (elementos de imagen) dentro de una se define en las normas de televisión como una adición de
línea que crea la señal de luminancia es doble, lo que ofrece señales R/G/B con determinados pesos en cada una, se
una resolución más elevada que si no se utilizara la com- consigue de manera equivalente mediante la adición de 'A' y
pensación espacial. B' en la compensación espacial.
Esto también puede explicarse mediante la observación Esto se muestra en 'C'. Como consecuencia, la resolución
de 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, se
jado sobre un papel blanco) con una cámara CCD que utiliza reducen los efectos adversos provocados por la señal de
compensación 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 Offsetting
20 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

26. Sistema óptico
Obturador electrónico de velocidad variable
El uso de los CCD en las cámaras de vídeo ha permitido el Para evitarla, las cámaras CCD permiten la reducción del
desarrollo del obturador electrónico, del que no se disponía tiempo de acumulación de electrones mediante la función de
en 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 seleccionarse
se puede utilizar del mismo modo. una velocidad de obturación determinada, por ejemplo 1/500
Al activarse, la cámara puede captar con menor borrosidad segundos, sólo los electrones acumulados durante este
Dispositivo CCD
los objetos que se desplazan a gran velocidad. periodo se envían al registro vertical. Todos los electrones
Para comprender el comportamiento de esta función, es acumulados antes de dicho periodo se desechan. Como
recomendable repasar las explicaciones sobre el mecanismo consecuencia, sólo se capta el movimiento registrado
del CCD IT (consulte “CCD IT/FIT” ). durante el breve periodo de obturación, lo que reduce la
La luz incidente se convierte en electrones (cargas eléc- borrosidad de imagen de los objetos que se desplazan
tricas) 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 de
desplazamiento vertical. Cuando el obturador electrónico acumulación se reduce la sensibilidad, lo que debe compen-
de la cámara
Funciones
está en OFF (1/50 segundos, 1 campo), los electrones se sarse con una apertura de iris mayor. En ciertos casos se
acumulan durante todo el periodo que dura el campo (1/50 utiliza una velocidad de obturación más alta en lugar de
segundos) y después se realiza la transferencia al registro emplear filtros de densidad neutra forzando una apertura
vertical. Sin embargo, si se produce un movimiento rápido de de iris mayor (consulte“Iris” ) para reducir la profundidad
la 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

27. Dispositivo CCD
Smear vertical
La borrosidad (Smear) vertical es un fenómeno propio de las mientras se produce la lectura de cargas desde el registro
cámaras 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 la
aprecia 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 el
desbordamiento de las cargas eléctricas acumuladas en los
píxeles. Este efecto aparece como franjas verticales porque
los electrones se filtran constantemente en el registro vertical
Vertical smear Vertical smear is reduced
by the use of HAD sensor
22 Conceptos básicos de la tecnología de cámaras

28. Funciones
Sistema óptico
Sistema 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

29. Funciones de cámara
Control de altas luces adaptable (Adaptive Highlight Control)
Las cámaras convencionales disponen de una curva carac- Input signal level
terística con un solo punto y pendiente de Knee (consulte
“Apertura de Knee” y “Corrección de Knee” ). Por su parte, el white
ADSP (Advance Digital Signal Processing) de Sony incluye clip
múltiples puntos y pendientes de Knee en curva caracterís-
tica. La cámara autochequea de manera inteligente el brillo Multiple knee
de todas las zonas de la imagen y adapta el punto y la pen- point/slope
diente de Knee para cada zona logrando una reproducción
óptima. Un caso típico son las tomas en interiores oscuros
con una ventana al exterior por la que entra luz solar. Esta
función actúa sólo sobre los niveles de imagen que superan
el punto de Knee, sin modificar las zonas de luminancia
Knee point 1 . . . . . . . . . . . . . . . Knee point n
media 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 luz
o seguimiento dinámico de balance de blanco. Esta función del sol son obviamente distintas, es necesario cambiar el
puede 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 vez
prestaciones. Mientras que el balance automático de blancos que observe una pequeña variación de la temperatura de
se utiliza para establecer el equilibrio de color correcto para color. Con ATW esto no es necesario, ya que el balance se
un 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 realiza
dinámico 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 función
Por ejemplo, imaginemos una toma en la que nos despla- ATW es muy útil, tiene ciertas limitaciones en la precisión del
zamos 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 el
los cambios de temperatura de color (consulte “Temperatura operador no está familiarizado con el balance de blanco
de l color” ) de los distintos entornos. Por eso, todas las El balance automático de blanco podría confundirse con la
cámaras profesionales permiten el ajuste de 'balance de función ATW (consulte “Seguimiento dinámico de balance de
blanco ' 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 ajusta
automático de blanco es una función que permite el ajuste constantemente el balance de blancos a medida que cambia
automático del equilibrio de los canales mediante la sencilla la iluminación del entorno, la función AWB está diseñada
pulsación 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

30. Sistema óptico
Por lo tanto, el operador debe ejecutarla cada vez que enfocar un objeto blanco, generalmente una hoja de papel
observa un cambio en la temperatura del color. Esto puede blanco, que ocupe más del 70% de la pantalla del visor, y se
parecer 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 negro
Para asegurar que una cámara reproduzca el color con igualado de los niveles de negro de R, G y B. La mayoría de
exactitud, es imprescindible que reproduzca un negro las cámaras cuentan con una función de balance automático
auténtico con el iris del objetivo cerrado, pues de lo contrario de negro que cierra automáticamente el iris del objetivo y
puede 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 un
las señales de salida desciendan por debajo de un nivel de nivel determinado, conocido como punto de recorte de
vídeo práctico, que está especificado por la norma de tele- negro. El punto de recorte de negro se fija a nivel de vídeo
visión. Se conoce como recorte de negro, pues se 'recortan' 0%.
Magnetoscopios
Gamma de negro
En las cámaras Sony de gama alta, la curva de gamma estaciones broadcast tengan la capacidad de reproducir
próxima a los niveles de señal de negro puede ajustarse con fielmente el nivel de negro predefinido por cada estación
la función gamma de negro. (cada una suele tener su propia norma).
Esta función se ejecuta sin afectar a la curva de gamma de
las zonas de tonos medios y tonos altos. Con el ajuste de
gamma de negro manipulamos la curva de gamma en los
Otros
niveles de señal cercanos al negro consiguiendo un mayor
Output level
contraste en las zonas oscuras de la imagen, y así una mejor
reproducción de los detalles. Sin embargo, debe tenerse en
cuenta que el uso de una curva de gamma pronunciada,
próxima a los niveles de negro, también provoca el aumento
de ruido electrónico, por lo que la gamma de negro debe Gamma OFF
Cross
ajustarse cuidadosamente. Por otra parte, reduciendo la point
gamma de negro puede disminuirse el ruido de las zonas
oscuras, pero con el inconveniente de que las bajas luces
aparecerán 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 4.5
color precisa y fiel. Por eso, es necesario que las cámaras de Input level
vídeo 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