MTF de una Cámara y su Óptica

La MTF (Función de Transferencia de Modulación) está relacionada con el contraste que se puede captar para señales de alta frecuencia espacial. En la gráfica se indica que este parámetro no es constante en toda la imagen: varía con la posición, es máxima en el centro de la imagen y se va reduciendo a medida que se separa del centro, alcanzando una reducción mayor en sentido horizontal por la relación de aspecto. También es mayor en el caso de un gran angular que en un teleobjetivo.

Muestreo, MTF y Resolución del Sensor

Dada la estructura del muestreo del array rectangular del sensor, se requiere un análisis bidimensional del muestreo. Sin embargo, es habitual caracterizar el problema bidireccional por partes, analizando dos muestreos: uno horizontal y otro vertical. El análisis de la imagen, siguiendo líneas horizontales, permite definir frecuencias horizontales y analizar un aliasing horizontal. Igual ocurre en vertical.

La separación entre dos fotodiodos se mide en µm (micrómetros) y es el espacio de muestreo. A mayor separación entre píxeles del sensor, menor frecuencia de muestreo. Finalmente, se puede decir que el efecto del sensor sobre la MTF es replicar la MTF óptica a los múltiplos de la frecuencia de muestreo espacial y aplicar un filtrado ‘sinc’ en base a la apertura. La señal de salida del sensor termina siendo continua, no discreta.

MTF, Frecuencia Horizontal, Contraste y su Unidad según la Lente

Para evaluar más sobre cuál es el detalle más pequeño de la imagen, se debe evaluar la calidad de la transmisión de luz de la lente. La MTF mide la capacidad de resolución de la lente de la siguiente forma: se capta con la lente una carta especial consistente en rayas blancas y negras verticales, cuyo grosor y separación va disminuyendo desde el centro de la carta hacia los dos extremos. Se analiza la señal eléctrica, obtenida con sensores especiales, que consistirá en una sucesión de niveles altos (blancos) y bajos (negros).

El contraste evalúa la relación entre el nivel blanco y el negro, con la ecuación: Contraste = (Lmax - Lmin) / (Lmax + Lmin). La medida de MTF consiste en obtener una curva que representa el valor del contraste en función de la ‘frecuencia espacial’ de las líneas de la carta. Dado que la frecuencia aumenta al separarnos del centro de la lente, se puede expresar la variación de MTF con dicha distancia. Cuando el contraste cae a 0, es imposible distinguir una raya blanca de otra negra y lo que se ve es una zona gris; en ese punto, estamos por encima del poder de resolución.

Finalmente, los bordes presentan más problemas que no presenta la parte central de la lente, y dichos problemas se aprecian más cuanto mayor es la apertura con que se trabaja.

Pasos para Realizar un Balance de Blancos

  1. Elección del filtro de temperatura de color: 3200 K para el estudio, 5600 K al aire libre.
  2. Enfoque de una hoja en blanco: Al menos el 70% de la imagen debe estar cubierta de blanco.
  3. Ajuste del nivel de negro: A 0 V (en el display Waveform o Parade).
  4. Apertura del Iris: Abrir el iris hasta que el nivel de la señal llegue a 0.7 V como máximo, sin saturar (display Waveform o Parade).
  5. Ajuste de los preamplificadores (Rojo y Azul): En el display Vectorscopio. En el display aparece un punto que debe posicionarse en la caja del centro, ya que es donde la señal no tiene exceso de ningún color y los tres componentes (RGB) suman un blanco.

Consideraciones sobre el Balance de Blancos

  • ¿Por qué se hace?

    Porque la luz o los iluminantes no son blancos puros; tienen más o menos cantidad de los componentes RGB (Rojo, Verde, Azul). Por lo tanto, los sensores de la cámara, al captar un objeto blanco iluminado por esa luz, no darán un blanco perfecto (donde R=G=B).

  • ¿En qué parte de la cámara se realiza?

    En los preamplificadores de RGB que hay después de los sensores.

  • ¿Cómo se hace?

    Enfocando una imagen blanca, controlando el nivel a través del iris para que no sature la señal, y midiendo en el MFO (Monitor de Forma de Onda) para que R=G=B, o con la señal en componentes Cb y Cr = 0; o midiendo con el vectorscopio, haciendo que aparezca un punto en el centro.

  • ¿Cuándo hay que volver a hacerlo?

    Se realiza siempre que varíe la iluminación.

Bloque Óptico de una Cámara

El sistema óptico completo consta de la lente y del bloque óptico. La lente siempre es un elemento externo e intercambiable por otras lentes. Por otro lado, el bloque óptico se encuentra dentro del cuerpo de la cámara y está formado por una serie de elementos ópticos internos de cada cámara:

  • Filtros de temperatura de color: Ayudan a la cámara a realizar el balance de blancos e interpretar los colores de la escena.
  • Filtros UV, de infrarrojo y paso bajo: Algunos son implementados en la parte óptica de los sensores. El filtro paso bajo reduce el aliasing.
  • Prisma de separación de color o componentes RGB.
  • Filtros de ajuste colorimétrico: La separación no se suele ajustar a las curvas de análisis colorimétrico para el espacio RGB, por lo que se requieren filtros adicionales.
  • Parte óptica de los sensores optoelectrónicos.

Sensibilidad de una Cámara

La sensibilidad de una cámara es la cantidad de luz que es necesaria para que los sensores den una señal de nivel adecuado. De forma técnica, es la cantidad de luz, expresada en Lux, de la escena para que, con un cierto número F (diafragma), los sensores den un nivel de señal adecuado. Por ejemplo, si la cámara tiene una sensibilidad de ‘2000 Lux a F4.0’, dará una señal adecuada de una escena iluminada con 2000 Lux que sea captada por un sistema óptico con F4.

El prisma separador de color es un elemento crítico en lo que a sensibilidad de la cámara se refiere. Su atenuación de luz equivale a un número F1.4 para prismas de 3 elementos y de F1.2 con prismas de 4 elementos. El número F resultante de poner en cascada varios elementos ópticos nunca puede ser menor que cualquiera de ellos.

Durante el manejo de las cámaras, el diafragma de la lente se ajusta a distintos números F según interese. En ese caso, la luminosidad efectiva será distinta en cada momento. Si la lente se cierra a números F altos, la luminosidad del sistema óptico será muy cercana a dicho número F ajustado en la lente. Por eso es habitual informar del número F en la iluminación de una escena.

Logging, Metadata y MXF

El Logging es el volcado de la información multimedia al media server, generando simultáneamente metadata asociada a los contenidos para facilitar su catalogación, gestión y uso. En los entornos de producción basados en ficheros es imprescindible disponer de un contenedor (wrapper) que permita almacenar la información en múltiples formatos y permita un soporte de alta flexibilidad de la metadata. El formato más utilizado en entornos profesionales es el MXF (Material Exchange Format), que posibilita utilizar cualquier códec para los contenidos y admite múltiples tipos de metadata, incluso sin formato estandarizado (dark metadata).

IBC: Equipo de Vídeo Principal y Desplazado

El IBC (International Broadcast Center) son las instalaciones que agrupan toda la recepción del material captado en todas las sedes, así como la producción de la señal internacional que se ofrece por parte de la empresa encargada a todas las cadenas de TV y agencias de noticias. En su entorno están las salas de prensa y delegaciones de las distintas cadenas, agencias y empresas del entorno audiovisual.

El equipamiento central alrededor del que gira toda la gestión del vídeo es el Media Center (Servidor de Vídeo, o multimedia en general). El equipamiento de producción de las sedes, típicamente, son Unidades Móviles de Producción de TV.

Cadena de Cámara: Componentes y Perfiles de Trabajo

Componentes de la Cadena de Cámara

  • Cuerpo de cámara: Dispositivo con todos los elementos necesarios para la captación de las imágenes y que permite la conexión de accesorios.
  • Accesorios: Monitores, interfaces, controles remotos, etc.
  • Ópticas: Adaptadas a los distintos requerimientos de la producción (longitud focal, luminosidad, etc.).
  • Soportes: Adaptados al tipo de producción (trípodes, pedestales de estudio, grúas de distinto tamaño, Steadicam, etc.).
  • Unidades de Control Remoto (CCU – Camera Control Unit): Para ajustar las cámaras, permiten la configuración de las mismas y los ajustes preoperativos y operativos.
  • Paneles de Control de Operación (OPC – Operational Control Panel): Las CCU no suelen ser de acceso sencillo y se controlan mediante estos paneles remotos.
  • Panel de Control Centralizado (MCP – Master Control Panel): Dispositivo para poder ajustar todas las cámaras con un control común.

Perfiles de Trabajo

  • Operador de cámara: Operario que la maneja, con formación de carácter artístico pero con ciertos conocimientos técnicos; se puede resumir que en un entorno de producción de alto nivel se encarga, con un enfoque que es aproximadamente 60% artístico y 40% técnico, de encuadrar las tomas que le indica el realizador. Básicamente actúa posicionando la cámara y operando sobre la óptica (encuadre y enfoque).
  • Auxiliar: Apoyo al operador, necesario en ciertas ocasiones, como el caso de uso de un Steadicam.
  • Controlador de cámara: Técnico que ajusta las cámaras en la fase preoperativa y en operación si es necesario.