05 Feb
Fundamentos Perceptivos y Técnicos de la Imagen en Movimiento: Cine y Televisión
El concepto de imagen en movimiento tiene raíces históricas, como se observa en las Cuevas de Altamira, donde el bisonte de ocho patas ya mostraba la intención de comunicar el movimiento.
La reproducción del movimiento se consigue gracias a la confluencia de dos hitos de la investigación:
- Persistencia Retiniana: Fenómeno óptico por el cual la retina conserva durante cierto tiempo la impresión de las imágenes, permitiendo percibir con continuidad las películas cinematográficas sin advertir las transiciones entre fotogramas.
- Praxinoscopio: Inventado por Émile Reynaud en 1877.
La Aparición de la Imagen Fotográfica y los Precursores del Cine (Siglo XIX)
La aparición de la imagen fotográfica en el siglo XIX impulsó la creación de diversos dispositivos:
- Fenaquistiscopio (Plateau, 1832): Círculo giratorio con ranuras en el perímetro. Las imágenes representan las sucesivas fases del movimiento y se observan delante de un espejo.
- Zootropo o Tambor Mágico (William Horner, 1834): Cilindro giratorio con bandas de imágenes en su interior que descomponen el movimiento de una figura. La pared del cilindro está perforada con múltiples orificios verticales. Al dar vueltas al tambor y mirar por las aberturas, la figura se anima. Permitía que varias personas lo vieran a la vez.
- Praxinoscopio (Reynaud): Utilizaba espejos.
Hitos en la Captura Fotográfica del Movimiento
- Mediados del siglo XIX: La fotografía parisina empleaba tiempos de exposición muy largos debido a la escasa sensibilidad de las emulsiones. Esto provocaba que el paso de las personas no quedara bien impresionado, resultando en figuras borrosas o fantasmales.
- 1870: Eadweard Muybridge emplea emulsiones lo suficientemente rápidas para inmovilizar cualquier acción (ejemplo: caballos al galope). Aunque no consigue expresar la sensación de velocidad, logra la captura nítida.
- 1894: Thomas Alva Edison consigue la reproducción del movimiento con el Kinetoscopio.
El Kinetoscopio de Edison
- No permitía su proyección en pantalla.
- Era una caja de madera vertical con una serie de bobinas con 14 metros de película en bucle.
- El visionado era individual. Edison no creía en el éxito de la proyección en público.
El Nacimiento del Cine
El 28 de diciembre de 1895, los Hermanos Lumière realizan, por primera vez, una exhibición pública, dando lugar a lo que hoy conocemos como Cine (ejemplo: La llegada del tren, 1895).
Captación de Imágenes en Movimiento: Sistemas Analógicos
Cámaras: Cine, TV y Fotografía
Una sola cámara puede realizar grabaciones que pueden ser utilizadas en los tres campos. La calidad final depende de la capacidad del artista y la calidad de su herramienta.
La Cámara Cinematográfica (Analógica)
La cámara de cine (actualmente en desuso) era esencialmente una cámara de fotos que realizaba una gran cantidad de tomas para recrear el movimiento.
- Velocidad mínima: No inferior a 18 imágenes por segundo (utilizadas en el cine mudo).
- Soporte: Utilizaba película fotoquímica.
- Antecedentes: Kinetoscopio (1894) y Hermanos Lumière (1895).
- Evolución del diseño: Hasta 1920, las cámaras tenían cuerpos de madera y mecanismos de bronce. En 1920, Bell & Howell crea la primera cámara metálica.
Funcionamiento de la Cámara Cinematográfica
Para lograr la ilusión de movimiento, se requiere una alta velocidad de captura:
- Velocidad estándar: 24 fotogramas/segundo.
- Consumo: Se consumen 27 metros de película en un minuto.
- Chasis: Contenían entre 122 y 305 metros de película.
Características Técnicas
El sistema de arrastre está formado por:
- Arrastre continuo: Ruedas dentadas para enviar la película a la ventanilla y, tras esto, volverla a guardar en el chasis.
- Acción intermitente: Coloca cada fotograma delante de la ventanilla.
- Garfio: Responsable del arrastre intermitente.
- Contragarfio: Proporciona estabilidad a la imagen.
El Canal de impresión es la zona de la cámara donde la imagen se expone en la ventanilla. Está compuesto por:
- Platina: Chapa muy pulida donde se encuentra la ventanilla de impresión.
- Contraplatina: Ejerce presión sobre la película.
El Obturador más típico es una lámina semicircular con un ángulo de apertura de 180º.
Prehistoria de la Televisión
La investigación se centró en la búsqueda de la transmisión de imágenes. Dos experimentos sobresalen:
- 1862. Pantelégrafo (Giovanni Caselli): Diseñado para transmitir letras o dibujos utilizando el telégrafo Morse. Una punta de platino recorría el texto o dibujo, convirtiendo cada señal en un impulso eléctrico.
- 1884. Disco de Nipkow (Paul Nipkow): Dispositivo fundamental en el desarrollo de la televisión mecánica.
Otros Experimentos Importantes y la Transición a la Electrónica
- 1907 y 1911. Borios Rosling: Primer tubo de rayos catódicos. Los problemas de la TV mecánica (lentitud, baja calidad) dirigieron la investigación hacia la exploración electrónica.
- 1930. Vladimir Zworkin (discípulo de Rosling): Inventa el iconoscopio (tubo electrónico de captación de imagen) y el cinescopio (tubo destinado a la proyección).
- 1946: Se reanudan las investigaciones después de la Segunda Guerra Mundial.
- 1953: Primer sistema de TV en color (RCA) en EE. UU.
Fundamentos de la Televisión en Color
La televisión en color se basa en la tricromía o descomposición de la luz blanca en tres longitudes de onda fundamentales, utilizando la síntesis aditiva RGB (Rojo, Verde, Azul). La cámara de TV funciona como el ojo, dividiendo la luz en estas tres longitudes de onda.
Valores Fundamentales
- TV Monocromática: Solo indicaba la luminancia (valor “Y”).
- Luminancia o Brillo (Y): Es la señal en blanco y negro. Se expresa matemáticamente: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B.
- Diferencia de Color (Crominancia): Se calcula para conjugar ambos valores:
- U = B – Y (Diferencia de azul)
- V = R – Y (Diferencia de rojo)
El sistema YUV (Luminancia, diferencia de azul y diferencia de rojo) es el punto en común de todos los sistemas de televisión en color, incluso los digitales más recientes.
Sistemas Analógicos de Televisión en Color
Todos los siguientes son sistemas analógicos:
- NTSC (1952, EE. UU.): Primer sistema en color sobre el ya existente en blanco y negro.
- Características: 525 líneas, 30 cuadros/segundo y frecuencia de 60 Hz.
- PAL (Phase Alternated Line, Europa Occidental): Sistema mejorado del NTSC. Corrige los errores de fase que se manifiestan en cambios de tonalidad.
- Características: 625 líneas, 25 imágenes/segundo y frecuencia de campo de 50 Hz.
- SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire, Origen francés): Comparte con el PAL la capacidad de conseguir imágenes con la tonalidad correcta y saturación constante.
La Cámara de Televisión en Color
La cámara de televisión, a diferencia de la cámara de vídeo, no dispone de un sistema de grabación interno. El proceso de la imagen es:
Imagen → Señal eléctrica → Sistema de radiofrecuencia → TV → Señal lumínica → Imagen
Tipos de Cámaras de Televisión
- ENG (Electronic News Gathering): Cámara de estudio.
- EFP (Electronic Field Production): Utilizada en periodismo electrónico.
Ambos tipos de cámaras están formadas por dos sistemas principales:
- Sistema óptico: Captación de la imagen y descomposición mediante un prisma en los colores luz: rojo, verde y azul.
- Sistema electrónico: Transformación de la imagen en señal eléctrica.
El Sensor: CCD y CMOS
Antiguamente, el sensor era un tubo de rayos catódicos. Hoy en día, se utiliza un sensor digital:
CCD (Dispositivo de Transferencia de Carga)
El CCD transforma la energía luminosa en energía eléctrica, separando la luz en los tres colores primarios. Su superficie está formada por miles de elementos fotosensibles colocados en filas y columnas. Realiza tres operaciones:
- Conversión fotoeléctrica.
- Almacenamiento de carga.
- Transferencia de la misma.
Los tamaños más comunes son 1/3, 1/2 y 2/3 de pulgada, siendo estos últimos los de mayor resolución.
CCD vs. CMOS
- Coste: El CMOS suele ser más económico.
- Transferencia de datos: El CCD lo hace por filas, mientras que el CMOS lo hace por píxel.
- Requerimiento de color: Con CCD se necesita uno por color; el CMOS solo necesita uno, utilizando la Máscara de Bayer.
Ajustes y Control
- Ajuste de color: Se realiza electrónicamente por comparación de una superficie blanca (balance de blancos). En cámaras profesionales, también se realiza el balance de negros.
- Control de imagen: Dual.
- Sistema de almacenamiento: Informático.
Sistemas Digitales
Analógico y Digital: Conceptos Fundamentales
La información se clasifica según su representación:
- Señal Analógica: Aquella que se presenta de forma similar a su referente (ejemplo: una fotografía o la señal eléctrica de un micrófono). El principal problema es la degradación de la calidad en las copias.
- Señal Digital: Información codificada en lenguaje binario (0 y 1). La calidad se mantiene intacta en las copias, ya que solo se copian números.
Frecuencia de Muestreo y Calidad
La calidad de la señal digital obtenida es directamente proporcional a la frecuencia de muestreo (muestras tomadas).
Lenguaje Digital: Sistema Binario
El sistema binario utilizado en los procesos digitales emplea dos símbolos (0 y 1) que se llaman bits.
Ejemplo: Con un número binario de dos bits (0 y 1) se pueden representar cuatro números decimales:
- 00 (1)
- 01 (2)
- 10 (3)
- 11 (4)
Tabla de Equivalencias de Almacenamiento
- 8 Bits = 1 Byte (unidad de almacenaje de datos)
- 1024 Bytes = 1 Kilobyte
- 1024 Kilobytes = 1 Megabyte
- 1024 Megabytes = 1 Gigabyte
- 1024 Gigabytes = 1 Terabyte
Concepto de Compresión en el Entorno Digital
Los sistemas digitales son más ventajosos que los analógicos en términos de calidad, operatividad y seguridad. Sin embargo, presentan un problema: el gran flujo de datos binarios necesario para el almacenamiento y la transmisión.
Ejemplo de flujo de datos: Una frecuencia de muestreo de 13,5 MHz (13,5 millones de muestras/segundo), donde cada muestra se codifica con 10 bits, genera un flujo de 135 Mbits/segundo.
La Solución: Compresión de Datos
La compresión es la reducción de la cantidad de datos que se desea transmitir o grabar. Puede ser:
- Con pérdidas (destructiva): Afecta a la calidad de la información.
- Sin pérdidas: No afecta a la calidad.
Al comprimir una señal, el transmisor elimina una parte de la información redundante.
Algoritmo de Compresión y Códec
Un Algoritmo de compresión es la fórmula o método complejo que permite expresar el sistema de reducción de información utilizado. Se trata de transportar la misma información empleando menor cantidad de datos.
En el entorno del audio y vídeo digital, el término CÓDEC se utiliza para nombrar a los algoritmos de compresión empleados para reducir el volumen de datos de imágenes y sonidos.
Ejemplo de compresión: AAAAABBBBBBBBCCCCCCCCC → 5A8B9C (factor de compresión 3:1).
Nuevos Formatos de Televisión: Del 3D al 4K
Televisión 3D
Los cinéfilos catalogan dos grupos de películas:
- Películas hechas para el 3D.
- Películas rodadas en 3D (que se pueden ver en 2D y sin gafas, siendo más barato).
El sistema debe triunfar por la narración, no por un truco espectacular de efímera trascendencia (ejemplo: Scorsese con La Invención de Hugo).
Problemas del 3D Doméstico
- Se producen películas en 3D sin una historia interesante que use el 3D como valor añadido. Generar movimiento por el movimiento desnaturaliza el cine.
- El cerebro se rebela contra el engaño, provocando malestar o dolor de cabeza en muchos espectadores.
- Las gafas son un elemento disuasorio definitivo en el entorno doméstico.
- Todas las TV vendidas entre 2008 y 2014 no han cumplido la finalidad y se usan principalmente para la emisión en 2D.
Televisión 4K (Ultra Alta Definición)
El 4K presenta una calidad de imagen muy superior. En la práctica, tiene tal profundidad que se convierte en un efecto 3D, pero sin necesidad de gafas.
- Aporta gran percepción de profundidad, mucho detalle y realismo.
- Proporciona un mayor ángulo de visión.
- Genera la sensación de que el contenido dura menos y se comprende mejor.
Evolución de la Alta Definición
- SD (Definición Estándar): Definición inferior a los sistemas analógicos (NTSC o PAL). Relación de aspecto 4:3 (por cada 4 píxeles horizontales, hay 3 verticales).
- HD (Alta Definición): Definición superior a SD. La relación de aspecto cambia a 16:9.
- Full HD: Formato de alta definición con resolución nativa de 1920×1080 píxeles. Formato panorámico de 16:9. Cadencia de 60, 50 y 24 hercios.
- 4K (Ultra HD): Resolución de 4096×2160 píxeles, con relación de aspecto de 1,9:1.
Tipos de 4K
El término 4K se refiere a distintos tamaños de imagen que tienen alrededor de 4000 píxeles de resolución horizontal:
- CINE 4K: 4096×2160 en 17:9.
- TV 4K (UHD): 3840×2160 en 16:9.
El continuo avance en las técnicas de compresión hará que cada vez sea necesario un menor ancho de banda, y la distribución por fibra (internet) cambiará completamente el panorama.
Televisión en 360 Grados y Realidad Virtual
- Permite la visión en 360º en los tres ejes. Se puede añadir el efecto de 3D con las gafas correspondientes.
- Grabación con cámaras como la GoPro, utilizando un soporte esférico (Rig) y un proceso de montaje de las imágenes (Stitching).
Las implicaciones del sistema llegan hasta el propio lenguaje audiovisual: se abandona el plano-contraplano para entrar en el mundo del planosecuencia infinito.
YouTube permite subir vídeos en 360 grados, aunque estos consumen entre cuatro y cinco veces más ancho de banda que los vídeos normales.
Cámaras Digitales: Las DSLR
Tanto en el ámbito profesional como en el personal, la tendencia se dirige hacia las cámaras híbridas (fotografía y vídeo) con excelentes resultados. Los modelos se están adaptando y ya graban en 4K.
- Las primeras en salir al mercado fueron la Nikon D90 y la Canon 5D.
- Su calidad de captación (ópticas y sensores) puede ser considerada de calidad BROADCAST.
- Características: Lentes intercambiables y mayor duración de la batería.
Minicámaras de Acción
Se utilizan para grabar escenas de acción. Son ligeras (ejemplo: GoPro Hero 4 Black Edition) y graban incluso en 4K.
- Graban internamente en una tarjeta SD utilizando códecs con mucha compresión.
- Tienen una óptica fija gran angular.
- Resultan útiles para volar en un dron o en situaciones de riesgo.
Características Expresivas de la Velocidad de Reproducción de las Imágenes
El Lenguaje Cinematográfico y la Manipulación del Tiempo
El lenguaje cinematográfico es en sí mismo una convención que se basa en la persistencia retiniana para construir y reconstruir el espacio-tiempo. La propia filmación es un truco.
George Méliès: El Primer Mago del Cine
Martin Scorsese le dedicó su película en 3D La Invención de Hugo. Méliès inventó trucos que son la cimentación de todo un lenguaje (ralentización, traslados, etc.). Antes eran tareas muy dificultosas; hoy en día, con la era digital, se realizan con facilidad.
Todas estas «alteraciones mágicas» de la realidad se fundamentan en la posibilidad que la cámara de cine ofrece de acelerar, detener o invertir el tiempo fílmico.
Acelerar y Ralentizar el Tiempo Fílmico
La cámara puede grabar a distintas velocidades. Si la filmación se proyecta a la misma velocidad a la que se grabó, la reproducción será fiel y natural. Si la velocidad de proyección no es la misma que la de filmación, se altera la ilusión de movimiento.
- Cine mudo: Rodaba a 18 fps y proyectaba a 24 fps (lo que generaba una connotación cómica).
- Efecto de cámara rápida: Popularizado por Benny Hill en los años 80.
- Time-lapse: Efecto de aceleración.
- High Speed Camera: Efecto de ralentización.
Las cámaras de alta velocidad son capaces de grabar tal número de fotogramas por segundo que permiten la contemplación de determinados fenómenos invisibles para el ojo humano.
Cámaras de Alta Velocidad: El Tiempo Bala (Bullet Time)
El Tiempo Bala (Bullet Time) es la ralentización extrema de la acción, que permite apreciar movimientos que suceden a tal velocidad que es imposible verlos a simple vista. Se popularizó en 1999 con la película Matrix.
- También se le llama super slow motion.
- Se realiza filmando a alta velocidad (ejemplo: 5000 fps para conseguir un vídeo de mayor duración en el que se aprecia todo el suceso con detalle a una velocidad normal de 20 o 30 fps).
- Antes de la existencia de estas cámaras, el tiempo bala se creaba mediante una serie de cámaras fotográficas sincronizadas.
La Cámara más Rápida del Mundo
La cámara PHANTOM V1610 es capaz de grabar un millón de fps con una resolución baja (128×16 píxeles). Con una resolución aceptable (1280×720), es capaz de capturar 18.100 imágenes por segundo.
Aplicaciones: Ficción en cine, ámbito científico o educativo, y videojuegos.
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