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La Cámara de Video. (Página 3 de 3)

Formatos profesionales de adquisición digitales.

Se van a analizar los diferentes formatos de vídeo digitales, pero solo desde la perspectiva de la captura de imágenes en vivo con cámaras portátiles. Por tanto, algunos formatos digitales que se usan para almacenaje o postproducción (sin ningún modelo de cámara de vídeo en el mercado) no serán considerados.

Iremos de peor a mejor (más o menos), finalizando con el sistema de Alta Definición CineAlta. Los precios van en consonancia, desde los 1.000€ hasta más de 100.000€. Se mostrarán algunos modelos representativos (preferentemente de formato 16:9 y no entrelazado) de cada formato o gama, no con la idea de ayudar a una posible compra, si no como simples referencias. Hay en el mercado cámaras con una relación calidad/precio superior a las aquí mencionadas.

Del audio no voy a citar nada ya que el tratamiento es muy similar en todos los sistemas, suelen ser 2 o 4 pistas a 16bits y 48Khz.

Tipo Fabricante Muestreo Nº Bits por muestra pixels
CCD
Típico (efectivo)
Formato Pixel Flujo datos de vídeo Compresión Soporte Precio típico

miniDV
/ DV

Varios

4:2:0 (PAL)

8

1 x 400K
1 x 960K

3 x 470K

720x576 (PAL)

25 Mbits

5:1 DV-25

miniDV y DV

1000€
2000€

8000€

DVCAM

Sony

4:2:0

8

3 x 570K

720x576 (PAL)

25 Mbits

5:1 DV-25

DVCAM

9000€ o más

DVCPRO

Panasonic

4:2:0

8

3 x 410K

720x576 (PAL)

25 Mbits

5:1 DV-25

DVCPRO

8000€ o más.

DVCPRO-50

Panasonic

4:2:2

8

3 x 520K

 

50 Mbits

3.3:1

DVCPRO

25000€

Betacam-SX

Sony

4:2:2

8

3 x 470K
3 x 620K

 

18 Mbits

mpeg-2

BETA

 

Betacam Digital

Sony

4:2:2

10

3 x 520K

 

95 Mbits

DCT 2.3:1

BETA

 

DVCPRO-HD

Panasonic

"20:10:10"

8

3 x 2.2M

1920x1080
720x1280

100Mbits

6.7:1

DVCPRO HD

100K€

HDCAM

Sony

"20:10:10"

10/8

3 x 2.2M

1920x1080

100 ¿?

¿?

HDCAM

120K€

MINIDV / DV

El abanico de posibilidades del formato miniDV / DV es inmenso: tenemos cámaras domésticas de menos de 1.000 € y cámaras profesionales de 7000 o más euros. Todas comparten el sistema de compresión de imagen y sonido y también el formato de cinta (existen dos tipos de cintas, las "miniDV" y las "standard DV"). El sistema de compresión DV-25 usa un sampleo 4:2:0 (PAL) 4:1:1 (NTSC), con una frecuencia de muestreo de 13.5Mhz para la luma y de 6.75 Mhz para las dos cromas. Se cuantifica con 8 bits por muestra y se usa compresión DCT de coeficientes variables de relación 5:1. El flujo binario de imagen es de 25Mbits/s constantes. La compresión es "intraframe" no teniendo en cuenta similitudes entre cuadros de imagen próximos. Como nota relativamente negativa, el audio y el vídeo no van perfectamente sincronizados (unlocked audio), cosa que se soluciona en los sistemas DVCAM o DVCPRO.

Cámaras representativas de cada gama:

Sony DCR-120: Modelo de gama alta de Sony, con un único captador de 1/4" y 1.55Mpixels, de los cuales unos 960.000 se dedican a vídeo. El precio ronda los 2.100€. El modo foto es bastante bueno, pero lejos de lo que ofrecen las cámaras digitales de fotos con CCD de 3 o 4 Megapixels. EL vídeo es muy bueno, sobre todo en condiciones óptimas de luz, con una resolución cercana a las 500 líneas, pero para un público normal apenas si hay diferencias con el modelo anterior. Pero su captador único de 1/4" impone sus limitaciones de luminosidad y las imágenes tienen más ruido y efectos indeseados (smear, ruido) que los modelos de 3 CCD.

Canon XL1S: Cámara "fronteriza", algún aficionado pudiente puede permitirse el lujo de pagar los 4.500€ que cuesta. Con una estética muy original, esta cámara es de las que "despierta pasiones", excelente complemento técnico-artístico de un iMAC. Cuenta con 3 CCD de 1/3" con 360Kpixels cada uno, ópticas y visores intercambiables, estabilización de imagen óptica y buenos controles manuales. Tiene un "frame mode" progresivo a 25 fps, por lo que algunos la usan para cinematografía digital de bajo presupuesto.

JVC DV700WU: Este modelo representa lo máximo que se puede comprar en cámaras DV equipadas con cintas miniDV. Estamos ya ante una cámara profesional, con lentes intercambiables y sistema de 3 CCD 16:9 de 2/3" y 480Kpixels cada uno (todos ellos útiles). El precio está sobre los 10.000€ (solo el cuerpo). Además de buena luminosidad (CCD de gran tamaño) y resolución (800 líneas), tiene múltiples controles manuales y prestaciones profesionales. Incorpora un doble DSP de 14 bits. Su CCD es de relación 16:9. Existe un modelo, el DV700WUCL, especialmente diseñado para conseguir un "film look" directamente de la cámara, ideal para cinematografía digital de presupuesto medio/bajo.

DVCAM de SONY

Las cámaras DVCAM de Sony (sistema propietario), usan los mismos principios técnicos que las DV, con compresión 5:1 y cuantización 4:2:0. Sin embargo la velocidad de arrastre de la cinta es mayor y el ancho de las pistas también (15u en vez de 10u del miniDV). Se pueden usar dos tipos de cintas, las "mini" con hasta 40 minutos de tiempo de grabación y las "normales" con 184 minutos. Pueden reproducir cintas grabadas en formato DV (o miniDV).

Sony presenta varios modelos DVCAM, desde los económicos PD100, PD150 (o el nuevo PD170), hasta la nueva serie DSR-570 y 370 . Las primeras, la PD100 o la PD150 son cámaras "pro-sumer" ya que su precio está al alcance de aficionados con dinero (sobre los 5.500€). La PD100 con 3 CCD de 1/4", mientras que la PD150 tiene 3 CCD de 1/3" y 450Kpixels cada uno. Estos dos modelos aceptan cintas mini DVDCAM . EL audio si está perfectamente sincronizado con la imagen.

Las DSR-390 y sobre todo la 570, tiene precios muy altos, por encima de los 20.000€.

La DSR-570WS es el modelo más alto de la gama DVCAM de Sony. Incorpora 3 CCD de 2/3" y 570Kpixels cada uno, de relación de aspecto 16:9. Funcionan en modo entrelazado, no tienen un "frame mode", con una resolución de 800 líneas para el modo 16:9 y 850 para el modo 4:3. Monta ópticas intercambiables, con bayoneta de 2/3".

Existe un modelo menos caro, el DSR-370, modo 4:3 y CCD de 1/2".

DVCPRO de PANASONIC

Este sistema, DVCPRO , es la respuesta de Panasonic al DVCAM de Sony. De nuevo, se basa en el mismo esquema de compresión que el miniDV (DV), con cuatización 4:1:1 (PAL) y compresión 5:1. El régimen binario es de 25Mbits/s para vídeo. El ancho de las pistas es de 18u, para mayor fiabilidad. Las cintas duran un máximo de 66 minutos. EL audio si está perfectamente sincronizado con la imagen.

Como ejemplo en la gama alta, puede valer la AJ-D810A con 3CCD de 2/3" y 480K píxeles cada uno, la resolución se sitúa sobre las 750 líneas. El precio aproximado es de unos 22.000€, hay modelos mucho más económico.

BETACAM SX de SONY

Sistema de Sony orientado a la toma de noticias en directo y reportajes. Es el intento de Sony de reemplazar su propio gran éxito: el Betacam SP analógico que ha dominado el mercado durante años. Utiliza un sistema de compresión MPEG-2 con un esquema de adquisición 4:2:2 y un régimen binario de 18Mbits/s. Por tanto, la calidad teórica es realmente buena. El muestreo 4:2:2 asegura una correcta interpretación del color después de múltiples generaciones de edición, incluso en sistemas de edición analógicos. Para mantener la compatibilidad, los equipos Betacam SX suelen poder leer cintas analógicas Betacam SP. Las cintas son similares a las Betacam SP, pero ahora su tiempo de grabación se ve duplicado (193 m). A pesar de usar compresión MPEG-2, es posible una edición exacta de las imágenes ("frame accurate").

La gama es relativamente amplia, con modelos que van desde el DNW-7P (3 CCD 2/3" 4:3 con 470Kpixels cada uno, entrelazado) hasta el DNW-90WSP (3 CCD 2/3" 16:9 con 620Kpixels cada uno, no entrelazado). Este último puede ser un modelo idóneo para cinematografía digital de presupuesto medio. La primera figura con un precio oficial de 25.000 US$, la segunda ya se va a 41.000 USD$.

DVCPRO 50 de PANASONIC

Panasonic intenta distanciarse de Sony diseñando una nueva generación de cámaras con mejoras sustanciales: el muestreo pasa a ser 4:2:2 (mejor que el 4:1:1) y la compresión DV se reduce a un factor 3.3:1. Con el muestreo 4:2:2 se mejora la pérdida de calidad tras varias ediciones analógicas (en reportajes y noticias se sigue trabajando mucho con mezcladores analógicos). Con la disminución de la compresión se limitan los "artifacts" que a veces se pueden observar en imágenes complejas o en movimiento.

Como ejemplo tenemos la AJ-D910WAE , con 3 CCD de 2/3" 16:9 de 600Kpixels cada uno (entrelazado). Permite funcionar en modo 16:9 o 4:3 y también en modo DVCPRO o DVCPRO50, en este caso la cinta dura la mitad (33m). El precio del cuerpo de la cámara es superior a los 28.000€ ( ! más que un BMW 320 !)

Para el modo progresivo, Panasonic tiene el sistema DVCPRO-P , con cámaras tales como la AJ-PD900WA, aparentemente solo disponibles para el sistema NTSC.

BETACAM DIGITAL de SONY

Este sistema representa un paso más en calidad de imagen. Para la compresión se usa un método similar al DV, pero con una relación de compresión bastante menor, 2.3:1 . El muestreo es de relación 4:2:2 , con 10 bits por muestra de color, frente a los 8 bits de todos los demás sistemas referenciados. AL final, la velocidad binaria es muy elevada, hasta 95 Mbits/s , cosa que se nota en la calidad de imagen. La calidad del original es tan buena que se pueden hacer múltiples efectos y procesados de edición sin que se aprecie apenas merma en el resultado final.

En cuanto a cámaras disponibles, tenemos el "económico" DVW-707 , con 3 CCD de 2/3" y 400Kpixels cada uno (entrelazado), o bien el DVW-790WS con 3 CCD de 2/3" 16:9 con 520Kpixels cada uno (no entrelazado). Este último puede ser una excelente opción para cinematografía digital de presupuesto medio. La 707 está en las 41.000 USD$.

DVCPRO HD de PANASONIC

Entramos ya en temas muy muy serios, entramos en el mundo de la Alta Definición. El estándar de Alta Definición promovido por el ITU (CIF Common Image Format), define un formato de píxel de 1920 (h) x 1080 (v), abreviadamente nos referimos a él como "1080". Las cámaras de HD 1080 de Panasonic se basan en un soporte de cinta de 1/4" lo cual las hace relativamente compactas. Son capaces de almacenar hasta 46 minutos en cada cinta. Para conseguir esta alta resolución de recurre a un sistema de CCD bastante impresionante: 3 CCD de 2/3" y 2.2 Megapixels por elemento. Tenemos cámaras destinadas al mundo de la TV que trabajan en modo entrelazado (IT), y cámaras equipadas con CCD progresivos (FIT) destinadas a la cinematografía digital. Se proporcionan salidas digitales SDI y por supuesto todo un set de accesorios y posibilidades de manejo. La cuantización sigue siendo en 8 bits (internamente se trabaja en 10 bits para mayor calidad). EL factor de compresión es relativamente alto, 6.7: 1, pero la cuantización es bastante "masiva" con frecuencias de muestreo de 74Mhz para la luma y 37 Mhz para las cromas (sería algo así como 20:10:10 comparado con el 4:2:2 de los demás sistemas). Al final, el bit rate es de 100 Mbits. Para este formato, tenemos cámaras de Panasonic como la AJ-HDC20A , que trabaja en modo entrelazado.

Panasonic tiene también otra gama de HD, con un formato de píxel de 720x1280 (llamado 720p), usando CCD de 1.1Mpixels. Para este formato tiene el modelo AJ-HDC27 , que funciona en modo progresivo y está directamente orientada a la cinematografía digital. Es una cámara Multi Frame Rate, por lo que adapta a diferentes necesidades, desde 4 fps hasta 33 fps.

Estas cámaras están en el entorno de los 60.000 USD$ de costo, solo el cuerpo.

HDCAM y CineAlta de SONY

Quizás los modelos más emblemáticos de Sony (y también los más caros del mundo) sean las cámaras de Alta Definición orientadas a la cinematografía digital. Obviamente Sony tiene también modelos para la televisión de HD. A la gama de productos dedicados al "digital filmmaking", Sony le ha dado el llamativo e hispánico nombre de "CineAlta". Se dice, que Sony diseñó estas cámaras bajo pedido y estrecha relación con George Lucas. La última entrega de la trilogía de la Guerra de las Galaxia, Episodio 1, se rodó en su totalidad en CineAlta de Sony. En España, Julio Medem la ha utilizado para su "Lucía y el sexo", aunque en este caso el post proceso es tan brutal que realmente no vale como indicación de lo que puede dar de sí este formato digital.

Al igual que las Panasonic de Alta Definición, el formato de pixel es el ITU-R.BT 709.3 de 1920(H) x 1080(V). Si nos centramos ya en un modelo en concreto, la HDW-F900 , esta usa 3 CCD de 2/3" y 2.2Mpixels cada uno de formato 16:9. Capaz de grabar directamente en 24 fps progresivos (24P), se permite la conversión a 25P/30P e incluso a 25i/30i para generar contenidos para la TV PAL o NTSC. La cinta, de 1/2", permite hasta 50 minutos de grabación continua.

La frecuencia de muestreo, al igual que el DVCPRO HD, es de 74.25Mhz para la luma y de 37.125Mhz para las cromas, con esquema equivalente "20:10:10" con respecto a los demás sistemas. Se usan 10bits para la adquisición y 8 bits para el procesado y compresión. Las imágenes captadas, vistas en un monitor de HD de la serie HDM de Sony, tienen una increíble sensación de realidad. El precio de esta cámara es superior a los 100.000 US$.

EPÍLOGO

Después de este repaso, se pueden sacar algunas conclusiones sobre los factores que influyen en la calidad de imagen, suponiendo que las ópticas son de similar calidad.

- Tamaño del CCD : cuanto mayor sea, mayor será la capacidad de captar luz. Obviamente es de importancia para tomas con poca luz, pero también lo es a la hora de poder trabajar con aperturas de diafragma pequeñas o con ópticas poco luminosas.

- Tecnología de fabricación del CCD : los fabricantes principales de CCD son Sony y Panasonic (JVC usa indistintamente CCD de Panasonic o incluso de Sony.... a pesar de que JVC es del mismo grupo industrial (Matsushita) que Panasonic). Cada uno tiene su propia tecnología de fabricación. Sony gana la batalla publicitaria, ya que ha sabido comercializar la marca "HAD" o "PowerHAD" de sus sensores. Panasonic, sin tantos alardes, tiene también una gran experiencia y tradición en la fabricación de estos dispositivos. La tecnología influye en parámetros como la relación señal/ruido, sensibilidad, smear (típicas franjas verticales que aparecen al grabar fuentes puntuales de luz)....

- Píxeles del CCD : está claro que para formatos estándar es necesario y suficiente una tripleta de CCD de 720x576 píxeles, es decir, unos 420 Kpixels por CCD. En cámaras con un solo CCD el cálculo no es tan simple, se podría pensar en 3x420K = 1.2Mpixels efectivos. Para cámaras de HD hay que recurrir a dispositivos de 1920x1080 = 2.1Megapixels.

- Cuantificación : Normalmente se recurre a esquemas 4:2:0 (4:1:1 NTSC) en sistemas de baja gama, esto significa que la señal de color se muestrea a la cuarta parte de la frecuencia que la señal de luminancia. Hay una pérdida en la resolución del color. En sistemas de más calidad, se usa un samplig de 4:2:2 con el doble de ancho de banda para la crominancia. Para este caso, la frecuencia de muestreo de la luma es de 13.5Mhz, y de la croma de 6.75Mhz. En sistemas de HD se utiliza un muestreo mucho mayor, lo cual es lógico ya que el número de puntos se ha disparado. Hablamos ya de 74Mhz para la luma y 37Mhz para la croma.

- Bits por muestra : Todos los formatos usan 8 bits por muestra, salvo el Digital Betacam que usan 10 bits.

- Compresión : Para sistemas convencionales DV se usan ratios de 5:1, mientras que el DVCPRO50 usa 3.3:1 y el BetaDigital usa 2.3:1. AL llegar al mundo de la Alta Definición vemos como hay que recurrir a compresiones fuertes (6.7:1) ya que de lo contrario el flujo de datos es brutal. Hablando de compresión no solo se debe hablar del "ratio", si no de los algoritmos que hay detrás de ellos. Del DV se conoce casi todo, pero de los usados por el Betacam o la HD no tengo información relevante. Caso especial el del Betacam SX, que usa comprensión MPEG-2 que como sabemos es mucho más eficiente a la hora de ahorrar espacio.

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