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TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL
- ÍNDICE -
• DIVISIÓN DE LA LUZ EN LOS COLORES PRIMARIOS PARA TV.
- Sensor único con exposición triple.
- Triple sensor.
- Sensor único con un filtro de mosaico.
- Foveon X3. Sensor de 3 capas.
• SENSORES. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS.
• CÁMARAS DE TUBO.
• SENSORES CCD.
- Ventajas de las cámaras con CCD respecto a las predecesoras de tubo.
- Funcionamiento del CCD
- Tipos de materiales según su comportamiento frente al paso de la corriente eléctrica.
- Condensador MOS.
- Tipos de sensores CCD.
- Frame Transfer (FT).
- Interline Transfer (IT).
- Frame Interline Transfer (FIT). **- SENSORES CMOS.
- FACTOR DE OCUPACIÓN.
- ARTEFACTOS PRODUCIDOS EN LOS SENSORES.**
- Blooming y smear vertical.
- Rolling shutter effect.
• SISTEMAS DE TELEVISIÓN.
- NTSC.
- PAL.
- SECAM.
- HDTV.
• SEÑAL DE VÍDEO.
- Premisas en el desarrollo de televisión en color.
- La señal de vídeo.
- Señal de vídeo compuesto.
- Borrado horizontal.
- Pórtico anterior.
- Impulso de sincronismo horizontal.
- Pórtico posterior.
- Burst o subportadora de color.
- Línea activa.
• OSCILOSCOPIO.
• ANCHO DE BANDA.
• EXPLORACIÓN PROGRESIVA Y ENTRELAZADA.
• FACTOR KELL. AJUSTE DE LA RESOLUCIÓN SUBJETIVA.
• INTERVALO DE BORRADO VERTICAL.
• CÓDIGO TIEMPO DEL INTERVALO DE BORRADO VERTICAL.
• INTEGRACIÓN DE CAMPO Y CUADRO.
- Integración en modo cuadro.
- Integración en modo campo. **- SEÑAL TEST.
- MODULACIÓN.**
- Modulación en amplitud (AM).
- Modulación en frecuencia (FM). **- VECTORSCOPIO.
- GRABACIÓN.**
- Tipos de materiales según su magnetismo.
- Curva de histéresis.
- Cinta magnética.
- Cabeza magnética. **- FORMATOS DE GRABACIÓN ANALÓGICOS.
- SEÑAL DIGITAL.
- DIFERENCIAS FUNDAMENTALES ENTRE ANALÓGICO Y DIGITAL.
- VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA SEÑAL DIGITAL.
- PROCESO DE CONVERSIÓN ANALÓGICO-DIGITAL.**
- Muestreo.
- Cuantización.
- Asignación. - NORMAS 4:2:2, 4:2:0, 4:1:1 y 4:4:4.
- Norma 4:2:2.
- Norma 4:2:0.
- Norma 4:1:1.
- Norma 4:4:4. - FORMATOS DIGITALES DE DEFINICIÓN ESTÁNDAR (SD).
- TDM (Multiplexación en tiempo). B) MODULACIÓN DIGITAL.
- ASK.
- FSK.
- BPKS.
- QPSK.
- QAM. **- TELEVISIÓN DIGITAL TERRESTRE (TDT).
- INTERACTIVIDAD. TDT HÍBRIDA.**
- HbbTV.
- TDT Híbrida. - CONTROLES Y AJUSTES DE LA CÁMARA DE TELEVISIÓN.
- Filtros.
- Filtros de conversión de color.
- Filtros de densidad neutra (ND).
- Ganancia.
- Balance de blanco.
- Pedestal / Nivel de negro.
- Corrección de knee.
- Control dinámico del contraste (DCC).
- Memorias.
- Ajustes e indicaciones del visor electrónico.
- Peaking.
- Tally.
- Zebra.
- Obturación electrónica.
- Underscan.
- Ajustes de configuración y menús. - MONITORES.
- CTR.
- LCD.
- LED.
- Pantallas de plasma.
- Proyectores.
- Retroproyectores.
- Ventajas e inconvenientes de los diferentes tipos de monitores. **- FACTORES A TENER EN CUENTA AL ELEGIR UN MONITOR PROFESIONAL.
- VISUALIZACIÓN DE LOS MONITORES.**
TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL
• DIVISIÓN DE LA LUZ EN LOS COLORES PRIMARIOS
PARA TV
En vídeo, para poder ver el color en las imágenes se divide la luz que llega a las cámaras en los colores primarios: RGB (Red, Green, Blue; Rojo, Verde, Azul). Con la combinación de dichos colores en las proporciones adecuadas conseguiremos reproducir cualquier tipo de color en cualquier monitor, proyector, etc. Por ello, en la cámara se hace necesario conseguir la información de rojo, verde y azul de cada punto de la imagen dividiendo la luz que llega a cada punto en sus componentes de RGB. Todos los sensores, CCD o CMOS son monocromáticos, es decir, sólo son capaces de distinguir un solo color. Por lo tanto para la adquisición de las tres informaciones de color (RGB) necesitaremos utilizar algún método de separación de la luz en dichos colores. Para ello hay varias técnicas:
- Sensor único con exposición triple: Los tres campos no están sincronizados. No muy usado. - Triple Sensor: Se utilizan espejos dicroicos (también se pueden llamar filtros dicroicos: son espejos que sólo dejan pasar la longitud de onda del color para el que están construidos y las muy próximas a ella) para obtener tres componentes espectrales. El primer espejo deja pasar el rojo y el azul pero no el verde, el cual se dirige a un sensor cuya información obtenida sabremos que es verde. La luz pasa por el siguiente espejo que deja pasar el rojo pero no el azul, luego este es ahora reflejado a un segundo sensor cuya información obtenida sabremos que hace referencia al color azul. El resto de luz roja se dirige al tercer sensor en el cual quedará registrada la información referente al color rojo. Este método proporciona la máxima resolución espacial. Generalmente obtenemos una salida RGB.
- SENSORES. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS Los sensores son dispositivos que captan la luz y la convierten en señales eléctricas. Según el tipo de sensor tenemos distintos tipos de cámaras:
- Cámaras de tubo (obsoletas):
- Orticón.
- Vidicón.
- Plumbicón.
- Cámaras de estado sólido:
- Sensores CCD.
- Sensores CMOS. - CÁMARAS DE TUBO El sensor consiste en un tubo de vacío de forma cilíndrica en cuya parte delantera tiene una lámina fotosensible que se carga positivamente al incidir la luz en ella. En el otro extremo tiene una fuente de electrones que lanza un haz de electrones que lee la superficie fotosensible de izquierda a derecha y de arriba abajo y le suministra electrones dejándola neutra de nuevo. Este haz es dirigido por unas bobinas. Según la cantidad de electrones que lance contra la superficie obtendremos información de si esa zona estaba más o menos cargada positivamente y por lo tanto más o menos iluminada. Las cámaras profesionales tenían tres tubos, uno para cada color (R, G y B). - SENSORES CCD Un sensor CCD (Charge Coupled Device o Dispositivo de Transferencia de Carga) consiste en un conjunto de elementos fotosensibles (píxeles) que convierten la luz en una corriente eléctrica. Cada píxel es capaz de almacenar fotones y generar una carga eléctrica (electrones) proporcional a la cantidad de luz que recibe. El sensor CCD es expuesto a la luz durante un tiempo determinado tras el cual los fotones que han sido almacenados son transferidos de forma ordenada a una etapa de salida, en la que un amplificador convierte la carga acumulada en cada píxel en una tensión eléctrica.
Ventajas de las cámaras con CCD respecto a las predecesoras de tubo:
- El tubo de imagen requería un precalentamiento. El CCD no.
- Los tubos se podían descentrar con los golpes, por lo que tenían una función de centrado que volvía a calibrar los trazados de rojo, verde y azul para que volvieran a coincidir.
- En las cámaras de tubo se producía el efecto cometa, que consistía en que al captar un efecto muy luminoso se quedaba una zona cargada muy positivamente y hasta que se neutralizaba con los electrones del haz este tenía que pasar varias veces. Como consecuencia quedaba una estela en los casos de imágenes en movimiento.
- El CCD consume menos energía.
- El CCD es más resistente.
- El CCD es más pequeño con lo que las cámaras pueden tener menor tamaño.
- El CCD no es sensible a los campos eléctricos.
- El nivel de ruido del CCD es menor. Funcionamiento del CCD: 1 - Conversión fotoeléctrica: la energía de la luz provoca descargas eléctricas en cada condensador (píxel). Cuanta más luz la descarga es mayor. 2 - Almacenaje de carga: los electrones procedentes de la fotoconversión son acumulados dentro del propio condensador durante un intervalo de tiempo que viene determinado por la frecuencia de la imagen. 3 - Transferencia de carga: la carga acumulada por cada condensador es transferida a una zona de conducción en el tiempo de intervalo de borrado vertical, quedándose vacío el condensador para una nueva carga. Tipos de materiales según su comportamiento frente al paso de la corriente eléctrica
- Aislantes o dieléctricos: Sus átomos no permiten el paso de electrones de unos átomos a otros (electricidad).
- Conductores: Materiales que permiten el paso de la electricidad por ellos de unos átomos a otros.
- Semiconductores: Se comportan según unas circunstancias como conductores o como aislantes. Normalmente son aislantes pero, o bien al calentarlos, o bien al unir átomos con exceso y falta de electrones (P y N), se produce el paso de corriente eléctrica. Ejemplo: el Silicio.
TIPOS DE SENSORES CCD
Según se realice la lectura de la matriz de elementos se distinguen diferentes sensores CCD, cada uno con características diferentes:
- FT: Frame Transfer (Transferencia de cuadro).
- IT: Interline Transfer (Transferencia Interlineal).
- FIT: Frame Interline Transfer (Transferencia de cuadro interlinea). Frame Transfer (FT)
- Tienen un área dedicada al almacenamiento separada de los píxeles sensibles a la luz, es decir, las áreas de captación y de almacenamiento están separadas. El área inferior está aislada de la luz.
- Fueron los primeros sensores y entre sus principales deficiencias está el “smear vertical”.
- Una vez expuesto el CCD la imagen se transfiere rápidamente a la parte aislada del sensor.
- Mientras la parte aislada del sensor es leída se capta una nueva imagen.
- No necesita obturador. Interline Transfer (IT)
- Son el tipo más común.
- Cada columna de píxeles y sus registros verticales (protegidos de la luz) se sitúan en matriz de forma alternada. Los píxeles convierten la luz entrante en cargas eléctricas durante un periodo de 1/50 segundos en PAL (1/60 segundos en NTSC). Tras este periodo, las cargas acumuladas se transfieren a los registros de desplazamiento vertical durante el intervalo de borrado vertical. A continuación las cargas de una misma línea (la misma fila de la matriz de píxeles) se desplazan hacia abajo por el registro de desplazamiento vertical y se transfieren al registro de desplazamiento horizontal, línea a línea. Una vez que una línea para al registro horizontal, se capta de inmediato para que la siguiente línea de exploración pueda transferirse al registro.
- La única limitación de este tipo de estructura es un efecto denominado borrosidad o smear vertical , que aparece cuando el CCD se expone a una luz muy brillante en la oscuridad. Se ve como una línea vertical que pasa por los puntos brillantes. Está ocasionado por las cargas eléctricas acumuladas en los píxeles sobreexpuestos, que se vierten indeseadamente al registro vertical antes de que se produzca la transferencia
desde dichos píxeles al registro vertical. Aunque las nuevas tecnologías en las cámaras están evitando este efecto.
- Su principal ventaja es la rapidez. Frame Interline Transfer (FIT)
- Este tipo de sensor se diseñó fundamentalmente para evitar el efecto smear vertical. La parte superior del dispositivo actúa exactamente como un sensor IT. La parte inferior actúa como zona de almacenamiento temporal de las cargas acumuladas. Inmediatamente después de transferir las cargas desde la zona fotosensible a los registros verticales, éstas se transfieren muy deprisa a la zona de almacenamiento temporal, totalmente protegida de la luz incidente. Dado que las cargas permanecen en el registro vertical de la parte superior durante un periodo de tiempo muy breve, el efecto de las cargas no deseadas que se filtran al registro vertical desde los puntos fotosensibles (smear) es mucho menor.
- Esta estructura ofrece una eficiencia superior en el tratamiento del smear, pero por su complejidad su coste suele ser superior al de un CCD IT.
Inicialmente los sensores CMOS tuvieron una lenta evolución, pero conforme fueron avanzando las técnicas litográficas (técnicas de fabricación de microestructuras) y se fueron mejorando los factores de ocupación (Fill factor), el abaratamiento de la fabricación y otros inconvenientes (como el excesivo ruido en la imagen); la frecuencia de uso de los CMOS se comenzó a asemejar al de los CCD, de forma que, actualmente, se usan ambos de manera prácticamente similar. Si exceptuamos la opinión de los fabricantes que sólo producen uno de los dos tipos de sensores, las diferencias entre ambos tipos de sensores se deberán a que estén fabricados con mejor o peor calidad, ya que en la mayoría de las características pueden llegar a ser muy similares. Pero, en líneas generales podríamos enumerar las principales ventajas de cada uno:
- Los CCD normalmente producen menos ruido en la imagen.
- Los CCD normalmente son más sensibles a la luz.
- Los CMOS normalmente consumen menos potencia.
- Los CMOS normalmente son más baratos de fabricar.
- La salida de señal de los CMOS puede ser procesada de forma más rápida. Las principales diferencias de ambos dispositivos vienen dadas por la forma en la que se produce la lectura y el almacenaje de las cargas en los fotolitos (píxeles). Los CCD leen y almacenan la información de cada imagen completa antes de grabar el siguiente fotograma. Sin embargo, los CMOS leen la información de cada imagen línea a línea y dejan las líneas que han sido leídas listas para grabar nueva información. Estos dos procedimientos producirán dos tipos de defectos en la imagen:
- Rolling Shutter Effect, en el caso de los CMOS.
- Blooming y Smear Vertical, en el caso de los CCD. - FACTOR DE OCUPACIÓN El factor de ocupación (Fill factor) es el porcentaje de zona del sensor que es realmente sensible a la luz. El caso ideal sería el 100%, donde los píxeles activos ocuparían toda la superficie del sensor. Pero esto no ocurre debido a los diferentes componentes que forman parte del sensor y que restan espacio útil, por ejemplo, los registros de lectura. Algunos sensores tienen un bajo factor de
ocupación (Fill factor), por ejemplo, los CMOS y los CCD de transferencia lineal tienen un bajo factor de llenado, es decir, que de toda la luz que llega al sensor sólo una pequeña parte incide directamente en el área activa de los píxeles. Para reducir esto algunos sensores llevan unas microlentes (Tecnología OCL) en cada píxel que desvían los rayos de luz hacia la zona efectiva de los píxeles.
- ARTEFACTOS PRODUCIDOS EN LOS SENSORES Blooming y smear vertical Son unos defectos que se producen en los sensores tipo CCD y ocurren cuando el sensor es expuesto a una luz muy intensa. Normalmente se producen si encuadramos o movemos la cámara hacia el sol directo o hacia una fuente de luz muy intensa. BLOOMING Si se produce la exposición fuerte de una pequeña área de píxeles, se generarán más cargas eléctricas de las que pueden ser procesadas por un solo píxel. Las cargas sobrantes serán transferidas a píxeles vecinos. Pero también éstos pueden procesar sólo una cantidad limitada de cargas y transmitirán el excedente, lo que conduce a grandes áreas sobreexpuestas. SMEAR Es causado por la manera de leer los píxeles para su procesamiento. Las cargas eléctricas son desplazadas línea a línea hacia abajo en el sensor para ser leídos uno tras otro. Durante el movimiento de las cargas sobre el sensor si pasan por una fuente de luz intensa, son sobreexpuestas. De este modo, se genera esta típica franja blanca vertical en la imagen.
HDTV (High Definition Televisión) Televisión de Alta Definición. Tiene entre dos y cinco veces más resolución que la televisión convencional, con una relación 16:9 de aspecto y, por lo menos, dos canales de audio de calidad CD. Todavía no existe acuerdo sobre el estándar mundial de HDTV. Hay dos tipos de resolución: 1920x1080 que suele ser entrelazada y se denomina 1080i y 1280x720, que suele se progresiva, denominándose esta 720p. La mayoría de los canales de HDTV en América utilizan la resolución 720p. El único consenso es que la transmisión, para los enlaces y la transmisión a los hogares de los telespectadores será digital y comprimida. Para la compresión se utilizan diversos códecs como el MPEG-2, H.264 (MPEG- 4 AVC, Advanced Video Coding) o el VC-1 (estos dos últimos más efectivos que el MPEG-2). HD TV SD TV
- SEÑAL DE VÍDEO Premisas en el desarrollo de televisión en color
- Que la televisión en color fuera compatible con la anterior de blanco y negro. El ancho de banda tendría que ser mayor para lograr emitir los tres colores primarios.
- Que fuera lo más simple posible. La señal de vídeo La señal RGB no es compatible con el blanco y negro por lo que hay que crear un sistema compatible y que mantenga la estructura anterior, es decir, debía cumplirse que, por un lado, se pudiera ver sin demasiados defectos sobre un televisor en blanco y negro y, por otro, cupiese en un canal de televisión existente garantizando una imagen en color con una calidad satisfactoria. Una vez amplificada tras la salida de los CCD, la señal se llama primaria RGB. Esta saldría por tres cables uno para cada color. Las tres componentes RGB (rojo, verde, azul) pasan por una matriz codificadora donde se transforman en otras tres señales equivalentes Y, R-Y, B-Y (Señal en componentes analógicos YUV). A la señal Y se le denomina luminancia y queda expresada por la Segunda Ecuación de Grassman de la siguiente forma: Y= 0,30R + 0,59G + 0,11B Por tanto, la señal de luminancia está formada por un 30% de la señal roja (R), un 59% de la señal verde (G) y un 11% de la señal azul (B).
G
Componentes
YUV
Y/C
S-Video
M A T R I Z C O D I F I C A D O R A
R
B B-Y
R-Y
Y
C
Vídeo
Compuesto
FBAS
MO DU LA DO R M E Z C L A D O R
Borrado horizontal: Es el tiempo durante el cual el haz del cañón electrónico del TRC (Tubo de Rayos Catódicos) retrocede desde el final de la línea hasta el principio de la siguiente, es decir, nos indica que la línea ha terminado de proyectarse y hemos de retornar para trazar la siguiente. Se encuentra en el nivel de supresión para que durante el retorno al principio de la línea no se vea. El borrado horizontal incluye los pórticos anterior y posterior, el impulso de sincronismo horizontal y el burst. Pórtico anterior: Es un intervalo de tiempo situado en 0,3 V y que separa el final de la línea activa con el principio del sincronismo horizontal. Su misión consiste en dar tiempo a que el haz electrónico baje hasta el nivel de supresión. Si termináramos una línea en el nivel de blanco, el nivel debe descender hasta el nivel de supresión para que comience el impulso de sincronismo horizontal, este descenso no es instantáneo y emplea un cierto tiempo que es el pórtico anterior. Impulso de sincronismo horizontal: Es el instante que marca el inicio de la línea (en las señales analógicas este instante es concretamente el flanco de bajada del impulso). Sirve para sincronizar el oscilador de líneas del receptor que es lo que determina el barrido horizontal. Se encuentra en el nivel de sincronismos (0 V) y llega hasta el nivel de supresión (0,3 V).
Pórtico posterior: Su función es similar a la del pórtico anterior aunque fundamentalmente se utiliza para albergar a la subportadora de color. Burst o subportadora de color: Sincroniza el color en el receptor (TV en color, mezclador,…) para que este pueda decodificar el color. Su ausencia o disminución excesiva generará la pérdida del color. Tiene 10±1 ciclo, 0,3 V de amplitud y una frecuencia de 4,43 MHz para el sistema PAL. Línea activa: Es la parte visible de la línea de televisión. Su amplitud varía entre 0,3 V (nivel de negro) y 1 V (nivel de blanco). Consta de la luminancia y la crominancia las cuales se sobreponen.
- OSCILOSCOPIO Es el aparato que permite la visualización de la forma de onda de la señal de vídeo correspondiente a una o más líneas, a un campo, a un cuadro, etc. Está indicado sobre todo para controlar la regularidad de la definición y los niveles de la señal. Se usan, entre otras muchas aplicaciones, en los controles de realización o en las unidades móviles para ver el ajuste y la sincronización de las diversas cámaras y aparatos que se utilizan en los programas. Si no lo hiciéramos, al mezclar las imágenes provenientes de los diversos aparatos podrían dar saltos al cambiar de una imagen a otra. Para sincronizar las diversas cámaras se utiliza el generador de sincronismos que se conecta a través de un distribuidor al Genlock que es un sistema de sincronización automático que normalmente lo tienen las CCU (Unidad de Control de Cámara) y que cuando reciben la señal esclavizan la señal de cada cámara a la señal del generador. - ANCHO DE BANDA El ancho de banda puede ser un intervalo de frecuencias, es decir, el margen de frecuencias que hay en una banda desde la más alta a la más baja, o también puede ser la cantidad de datos que se puede transmitir en un tiempo dado. En lo que se refiere a dispositivos analógicos, el ancho de banda se expresa en herzios (Hz). En el caso de dispositivos digitales, la anchura de banda se expresa en bits por
