CCD,donde empiezan todas las imágenes reales

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Hoy día, todo dispositivo que capte imágenes tiene un CCD o charge-coupled device. Las cámaras de fotografía, las de vídeo, un escáner de documentos, la cámara del móvil, un lector de huella o de retina, son ejemplos de dispositivos cotidianos equipados con CCDs.

El CCD surgió de la evolución tecnológica necesaria para sustituir los tubos de rayos catódicos utilizados como sensores de imagen de las cámaras. Palabras como Vidicón, Saticón o Plumbicón,formaban parte del vocabulario de cualquier técnico Broadcast hasta los años 80, fue entonces cuando empresas como SONY e HITACHI comenzaron a incorporar este componente (CCD).

La desaparición del tubo y el asentamiento del CCD como único dispositivo, era evidente desde el momento de la aparición de este último. Las viejas cámaras de tubo tenían muchos problemas:

  • Los tubos empleaban alta tensión y por tanto demandaban mucha corriente de alimentación lo que hacía que las baterías de ENG durasen poco
  • Como toda válvula de vacío, se fabricaba con cristal, lo que los hacía susceptibles de romperse con facilidad
  • Los filamentos se desplazaban con cierta facilidad, sobre todo en las cámaras ENG de tres tubos por los golpes al dejarlas sobre cualquier superficie, lo que afectaba seriamente al registro
  • El tubo tiene una vida limitada por desgaste natural de la capa fotosensible o por la acción de luces intensas que lo dejaban permanentemente marcado
  • Requería un reajuste cíclico para corregir el desgaste electrónico provocado por el uso de altas tensiones y corrientes, y por los desplazamientos mecánicos provocados por golpes

Frente a todos estos problemas, el CCD aporta:

  1. Vida útil ilimitada. Salvo que incida sobre él un laser, es poco probable que tengamos que sustituir un CCD antes de que la cámara haya quedado obsoleta por prestaciones.
  2. La tensiones de alimentación necesarias son bajas y por tanto la corriente que se demanda de la batería, lo que aumenta considerablemente la autonomía de cámara.
  3. Al ser un elemento de “estado sólido”,  un circuito integrado al fin y al cabo, es poco susceptible a los golpes frente a cualquier otro circuito integrado
  4. No se desajusta de registro, aunque la cámara sea Broadcast con tres CCDs y dicroico, como se ajuste de fábrica queda ajustada de por vida, salvo impacto grave

Todos estos motivos, unidos a su rápida evolución y mejora de prestaciones, han hecho del CCD, el “corazón” y origen de toda señal de imagen.

No pueden ser todos pros, aunque los contras han ido corrigiéndose con el tiempo, aun podemos apreciar alguna limitación. La más grave ha sido siempre el “Smearing” o “Blooming”:

Cuando una luz puntual potente incidía sobre un tubo, si no lo quemaba, producía un halo en la imagen que hacía invisibles los detalles. Este comportamiento es muy similar al del ojo humano y por tanto no nos es extraño. Sin embargo, cuando un CCD capta un punto muy luminoso, se produce una raya vertical muy luminosa, generada por el rebosamiento del registro de desplazamiento vertical. Cada fabricante ha adoptado soluciones técnicas encaminadas a disimular este efecto y hoy en día podemos afirmar que en la mayoría de los casos es prácticamente imperceptible.

La resolución

Este parece ser el caballo de batalla actual, el megapíxel:

- ¿Qué dispositivo móvil/ smartphone tiene más megapíxel?

- ¿Qué cámara fotográfica o de cine tiene más megapíxel?

- ¿Qué cámara de vídeo tiene más megapíxel?

Para no volvernos locos en esta carrera por la híper-resolución, analicemos cuál es la aplicación y veremos cuantos megapíxel necesitamos.

Establezcamos una primera división: cine y fotografía frente a vídeo. ¿Por qué esta separación?

Sencillo, mientras que en cine y fotografía, cuantos más píxeles mejor calidad, definición y posibilidades de edición/retoque, en vídeo, el número de píxeles necesarios viene definido por el formato de presentación a utilizar y tener más, lo único que hace es “incordiar”.

Cuando nuestro dispositivo de presentación es una pantalla Full-HD 1080p, necesitamos 1920×1080 pixeles para que la resolución de captura sea idéntica a la de muestra y de esta forma evitar escalados que afectan a la calidad de imagen,necesitamos 2 Megapixel (2.073.600 exactamente), parecen pocos, pero son los pixel que contiene una imagen de alta definición de vídeo (HD).

Otro caso es el que se da cuando el material va a ser grabado y queremos hacer retoques que impliquen modificación del tamaño o recortes de imagen. En este caso se justifica que utilicemos sensores de mayor resolución ya que, cualquier recorte con presentación a pantalla completa implica un escalado de señal, salvo que tengamos pixel “de más” y al ampliar lleguemos como máximo al 1:1 en píxeles.

Si optamos por una cámara con mayor número de pixel, lo mejor es que esta disponga del doble de estos tanto en horizontal como en vertical, es decir 4K. De esta forma, cuando trabajemos contra un visualizador 1080p utilizaremos grupos de 4 pixel (2×2) y tendremos capacidad de ampliación x2 de nuestra imagen sin perder resolución.

En próximos artículos os mostraremos cómo funciona internamente un dispositivo CCD, el funcionamiento con tecnología diodo o CMOS, el funcionamiento de los registros de desplazamiento, los sistemas de mejora de sensibilidad y otras características que nos harán entender mejor cómo funciona nuestra cámara.

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