En la mayor parte del mundo, las videocámaras , o videocámaras-grabadoras , han sido un espectáculo familiar durante casi 20 años. La gente los lleva a todas partes:a obras de teatro escolares, eventos deportivos, reuniones familiares e incluso nacimientos. Cuando vas a un lugar turístico popular, estás rodeado de ellos. Las videocámaras realmente se han afianzado en los Estados Unidos, Japón y muchos otros países del mundo porque son una pieza de tecnología extremadamente útil que puede tener por menos de $ 300 (o más de $ 100,000).
¿Cómo un dispositivo tan pequeño puede hacer tanto? Particularmente para cualquier persona nacida antes de la década de 1980, es simplemente sorprendente que las cámaras de video de calidad ahora estén disponibles como artículos de consumo y que sean tan fáciles de usar. En este artículo, analizaremos el interior de estos dispositivos extremadamente populares para averiguar qué está pasando exactamente. Exploraremos las videocámaras analógicas tradicionales y también veremos la tecnología utilizada en las videocámaras digitales.
Lo básico
Videocámara sin la carcasa exterior Una videocámara analógica típica consta de dos partes básicas:
La función del componente de la cámara es recibir información visual e interpretarla como una señal de video electrónica. El componente VCR es exactamente igual que el VCR conectado a su televisor:recibe una señal de video electrónica y la graba en una cinta de video como patrones magnéticos (consulte Cómo funcionan los VCR para obtener más detalles).
Estas dos secciones se ven fácilmente en las siguientes fotos.
La videocámara Unidad de vídeo 
La unidad de cámara de la videocámara 
El sistema de lentes de la cámara 
Dispositivo acoplado de carga (CCD) de la videocámara 
El infrarrojo mecanismo de enfoque automático 
Los motores que enfocan las lentes de la cámara Un tercer componente, el visor , también recibe la imagen de video, para que pueda ver lo que está filmando. Los visores son en realidad televisores pequeños, en blanco y negro o en color, pero muchas videocámaras modernas también tienen pantallas LCD a todo color más grandes. Hay muchos formatos para videocámaras analógicas y muchas funciones adicionales, pero este es el diseño básico de la mayoría de ellas. La variable principal es qué tipo de cinta de almacenamiento utilizan.
Las videocámaras digitales tienen todos estos mismos elementos, pero tienen un componente adicional que toma la información analógica que recopila la cámara y la traduce a bytes de datos. En lugar de almacenar la señal de video como una pista continua de patrones magnéticos, graba la imagen y el sonido como 1 y 0. Las videocámaras digitales son tan populares porque puedes copiar 1 y 0 muy fácilmente sin perder nada de la información que has grabado. La información analógica, por otro lado, se "desvanece" con cada copia; el proceso de copia no reproduce exactamente la señal original. La información de video en forma digital también se puede cargar en las computadoras, donde puede editarla, copiarla, enviarla por correo electrónico y manipularla.
En la siguiente sección, veremos el corazón de la videocámara, el dispositivo semiconductor que convierte la información visual en una señal electrónica.
Eso Nunca Funcionará...La primera patente de videocámara se otorgó al prolífico inventor estadounidense Jerome Lemelson en 1980. Lemelson, quien falleció en 1997, había intentado patentar la idea de una videocámara en 1977, pero la Oficina de Patentes de EE. vender el dispositivo. Entre otras cosas, Lemelson también inventó componentes cruciales para el VCR, el Walkman, el cajero automático y el escáner de código de barras.
El CCD
CCD Al igual que una cámara de cine, una videocámara "ve" el mundo a través de lentes. En una cámara de película, las lentes sirven para enfocar la luz de una escena en una película tratada con productos químicos que tienen una reacción controlada a la luz. De esta manera, la película de la cámara graba la escena frente a ella:capta una mayor cantidad de luz de las partes más brillantes de la escena y una menor cantidad de luz de las partes más oscuras de la escena. La lente de una cámara de video también sirve para enfocar la luz, pero en lugar de enfocarla en la película, hace brillar la luz en un pequeño sensor de imagen semiconductor. Este sensor, un dispositivo de carga acoplada (CCD), mide la luz con un panel de media pulgada (alrededor de 1 cm) de 300 000 a 500 000 diminutos diodos sensibles a la luz llamados fotositos .
Cada fotosito mide la cantidad de luz (fotones) que llega a un punto en particular y traduce esta información en electrones (cargas eléctricas):una imagen más brillante está representada por una carga eléctrica más alta y una imagen más oscura está representada por una carga eléctrica más baja. Así como un artista esboza una escena contrastando áreas oscuras con áreas claras, un CCD crea una imagen de video al registrar la intensidad de la luz. Durante la reproducción, esta información dirige la intensidad del haz de electrones de un televisor a medida que pasa por la pantalla.
Por supuesto, medir la intensidad de la luz solo nos da una imagen en blanco y negro. Para crear una imagen en color , una videocámara tiene que detectar no solo los niveles de luz totales, sino también los niveles de cada color de luz. Dado que puede producir el espectro completo de colores combinando los tres colores rojo, verde y azul, una videocámara en realidad solo necesita medir los niveles de estos tres colores para poder reproducir una imagen a todo color.
Cómo se mezclan los tres colores para formar muchos colores
En algunas videocámaras de gama alta, un divisor de haz separa una señal en tres versiones diferentes de la misma imagen:una que muestra el nivel de luz roja, otra que muestra el nivel de luz verde y otra que muestra el nivel de luz azul. Cada una de estas imágenes es capturada por su propio chip; los chips funcionan como se describe arriba, pero cada uno mide la intensidad de un solo color de luz. Luego, la cámara superpone estas tres imágenes y las intensidades de los diferentes colores primarios se mezclan para producir una imagen a todo color. Una videocámara que utiliza este método a menudo se denomina videocámara de tres chips.
Cómo se divide la imagen original (izquierda) en un divisor de haz Este método simple produce una imagen rica y de alta resolución. Sin embargo, los CCD son costosos y consumen mucha energía, por lo que usar tres de ellos aumenta considerablemente los costos de fabricación de una videocámara. La mayoría de las videocámaras se las arreglan con un solo CCD ajustando filtros de color permanentes a sitios de fotos individuales. Un determinado porcentaje de fotositos mide solo niveles de luz roja, otro porcentaje mide solo luz verde y el resto de fotositos mide solo luz azul. Las designaciones de color se distribuyen en una especie de cuadrícula (el filtro de Bayer a continuación es una configuración común), de modo que la computadora de la cámara de video pueda tener una idea de los niveles de color en todas las partes de la pantalla. Este método requiere que la computadora interpole el verdadero color de la luz que llega a cada fotosito analizando la información recibida por los otros fotositos en la vecindad. Para obtener una explicación completa de este proceso, consulte Cómo funcionan las cámaras digitales:capturar color.
Si ha leído Cómo funcionan las cámaras digitales, probablemente todo esto le resulte familiar:las videocámaras y las cámaras fotográficas digitales toman fotografías con CCD. Pero dado que las videocámaras producen imágenes en movimiento, sus CCD tienen algunas piezas adicionales que no encontrará en los CCD de las cámaras digitales. Para crear una señal de video, una videocámara CCD debe tomar muchas imágenes por segundo, que luego la cámara combina para dar la impresión de movimiento.
Si ha leído Cómo funciona la televisión, sabe que un televisor "pinta" imágenes en líneas horizontales a lo largo de una pantalla, comenzando en la parte superior y avanzando hacia abajo. Los televisores en realidad pintan líneas alternas en una sola pasada (esto se llama "campo") y luego pintan las líneas alternas en la siguiente pasada. Para crear una señal de video, una videocámara captura un cuadro de video del CCD y lo graba como los dos campos. El CCD en realidad tiene otra capa de sensor detrás del sensor de imagen. Para cada campo de video, el CCD transfiere todas las cargas del fotosito a esta segunda capa, que luego transmite las cargas eléctricas en cada fotosito, una por una. En una videocámara analógica, esta señal va al VCR, que registra las cargas eléctricas (junto con la información de color) como un patrón magnético en una cinta de video. Mientras la segunda capa transmite la señal de video, la primera capa se ha actualizado y está capturando otra imagen.
Una videocámara digital funciona básicamente de la misma manera, excepto que en esta última etapa un conversor de analógico a digital muestrea la señal analógica y convierte la información en bytes de datos (1 y 0). La videocámara graba estos bytes en un medio de almacenamiento, que puede ser, entre otras cosas, una cinta, un disco duro o un DVD. La mayoría de las videocámaras digitales en el mercado hoy en día usan cintas (porque son menos costosas), por lo que tienen un componente VCR muy parecido al VCR de una videocámara analógica. Sin embargo, en lugar de grabar patrones magnéticos analógicos, el cabezal de la cinta graba código binario. Entrelazado Las videocámaras digitales graban cada cuadro como dos campos, tal como lo hacen las videocámaras analógicas. Progresivo Las videocámaras digitales graban video como un cuadro fijo completo, que luego dividen en dos campos cuando emite el video como una señal analógica. (Para obtener más información sobre la conversión de imágenes analógicas a digitales, consulte Cómo funcionan las cámaras digitales:digitalización de la información y Cómo funciona la grabación analógica y digital).
La lente
Como se mencionó anteriormente, el primer paso para grabar una imagen de video es enfocar la luz en el CCD, usando una lente.
Para que una cámara grabe una imagen clara de un objeto frente a ella, debe poder ajustar el enfoque de la lente, es decir, mover la lente para que apunte los haces de luz que provienen de ese objeto precisamente en el CCD. Entonces, al igual que las cámaras de cine, las videocámaras le permiten mover la lente hacia adentro y hacia afuera para enfocar la luz. Por supuesto, la mayoría de las personas necesitan moverse con sus videocámaras, filmar muchas cosas diferentes a diferentes distancias y reenfocar constantemente es extremadamente difícil.
Esta es la razón por la que todas las videocámaras vienen con un enfoque automático dispositivo, generalmente un rayo infrarrojo que rebota en los objetos en el centro del marco y regresa a un sensor en la videocámara.
Mecanismo de enfoque automático por infrarrojos Para encontrar la distancia al objeto, el procesador calcula cuánto tarda el rayo en rebotar y regresar, multiplica este tiempo por la velocidad de la luz y divide el producto por dos (porque recorrió la distancia dos veces:al objeto y de nuevo). La videocámara tiene un pequeño motor que mueve la lente, enfocándola en objetos a esta distancia. Esto funciona bastante bien la mayor parte del tiempo, pero a veces tiene que anularlo; es posible que desee enfocarse en algo en el costado del marco, por ejemplo, pero el enfoque automático capta lo que está justo en frente de la videocámara. Para obtener más información sobre los mecanismos de enfoque automático, consulte Cómo funcionan las cámaras con enfoque automático.
Las videocámaras también están equipadas con una lente de zoom . En cualquier tipo de cámara, puede ampliar una escena aumentando la distancia focal de la lente (la distancia entre la lente y la película o CCD). Un zoom óptico La lente es una unidad de lente única que le permite cambiar esta distancia focal, para que pueda pasar de una ampliación a una ampliación más cercana. Un rango de zoom te dice el aumento máximo y mínimo. Para facilitar el uso de la función de zoom, la mayoría de las videocámaras tienen un motor adjunto que ajusta la lente del zoom en respuesta a un simple control de palanca en la empuñadura. Una ventaja de esto es que puede operar el zoom fácilmente, sin usar su mano libre. La otra ventaja es que el motor ajusta la lente a una velocidad constante, lo que hace que los zooms sean más fluidos. La desventaja de usar el control de agarre es que el motor consume energía de la batería.
Algunas videocámaras también tienen algo llamado zoom digital . Esto no involucra en absoluto las lentes de la cámara; simplemente amplía una parte de la imagen total capturada por el CCD, ampliando los píxeles. Los zooms digitales estabilizan las imágenes ampliadas un poco mejor que los zooms ópticos, pero sacrifica la calidad de la resolución porque termina usando solo una parte de los sitios de fotos disponibles en el CCD. La pérdida de resolución hace que la imagen se vuelva borrosa.
Una de las mejores cosas de una videocámara es que puede ajustarse automáticamente para diferentes niveles de luz. Es muy obvio para el CCD cuando una imagen está sobreexpuesta o subexpuesta porque no hay mucha variación en las cargas recolectadas en cada sitio de fotos. La videocámara monitorea las cargas del sitio de fotos y ajusta el iris de la cámara para dejar pasar más o menos luz a través de las lentes. La computadora de la videocámara siempre funciona para mantener un buen contraste entre la oscuridad y la luz, de modo que las imágenes no aparezcan demasiado oscuras o demasiado descoloridas.
Formatos
Formatos analógicos
Las videocámaras analógicas graban señales de audio y video como una pista analógica en una cinta de video. Esto significa que cada vez que hace una copia de una cinta, pierde algo de calidad de imagen y audio. Los formatos analógicos carecen de varias de las características impresionantes que encontrará en las videocámaras digitales. La principal diferencia entre los formatos analógicos disponibles es qué tipo de cinta de vídeo utiliza la videocámara y la resolución . Los formatos analógicos incluyen:
Formatos digitales
Las videocámaras digitales difieren de las videocámaras analógicas en algunos aspectos muy importantes. Registran información digitalmente, como bytes, lo que significa que la imagen se puede reproducir sin perder calidad de imagen o audio. El video digital también se puede descargar a una computadora, donde se puede editar o publicar en la Web. Otra distinción es que el video digital tiene una resolución mucho mejor que el video analógico, típicamente 500 líneas. Hay dos formatos digitales de consumo de uso generalizado:
En estos días, puede obtener una videocámara digital por $ 600 y recoger algunas cintas por menos de $ 10. Los programas de edición de video digital simplifican el proceso de edición hasta el punto en que puedes dominarlo en una tarde.
Incluso las videocámaras analógicas de gama baja tienen tantas funciones útiles que cualquiera puede obtener imágenes decentes con un poco de práctica, y puede crear películas de calidad con un estudio más profundo. La tecnología que alguna vez fue dominio exclusivo de los profesionales de la televisión ahora está disponible como equipo de pasatiempo. Ya sea que simplemente desee grabar fiestas de cumpleaños y recitales o que desee producir proyectos de video ambiciosos, las videocámaras más recientes ciertamente tienen mucho que ofrecer.
Para obtener más información sobre videocámaras y temas relacionados, consulte los enlaces a continuación.
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