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TEMA 3 SISTEMAS DE REGISTRO VÍDEO

Registro y Edición de Imagen 2º CAV

Tema 3. SISTEMAS DE REGISTRO DE VÍDEO 3.1 Sistemas y principios de grabación y reproducción magnética de vídeo. El vídeo hizo su aparición cuando la televisión “en directo” ya estaba implantada desde hacía, aproximadamente 20 años. El vídeo es un sistema de almacenamiento de imágenes en movimiento y sonidos sincronizados, que utiliza, por lo general, procedimientos magnéticos. El VTR (Video Tape Recorder) es, por tanto, el aparato que memoriza sobre cinta magnética las informaciones vídeo y audio. La grabación de vídeo además del movimiento de la cinta, prevé el movimiento de las cabezas, que produce una velocidad cinta-cabeza elevada. El vídeo posibilita la reproducción de las imágenes grabadas tantas veces como se quiera y se distingue del cine en que no utiliza un soporte fotoquímico sino un soporte magnético. La imagen en vídeo no es apreciable para la vista sobre la cinta magnética, pues se encuentra codificada en forma de “huellas” magnéticas. El vídeo revolucionó el mundo de la imagen al facilitar la grabación e intercambio de programas. La técnica videográfica permite un mayor control en la posproducción de programas, favorece la incorporación de efectos especiales y acentúa la rapidez de trabajo frente al soporte cinematográfico. Para la radiodifusión de imágenes, el vídeo solucionó el problema de la conservación de las imágenes de TV. Las emisoras tenían la necesidad de conservar los programas por necesidad de archivo, por venta a otras emisoras, etc. se recurría al kinescopado, que consistía en la filmación, con cámara cinematográfica, de un televisor o monitor que reproducía el programa emitido. Se hacía indispensable sincronizar la velocidad de filmación de la cámara de cine con la frecuencia de cuadro del televisor. La visualización de las imágenes kinescopadas tenía lugar en el telecine donde se produce la conversión de las imágenes de base fotográfica en señal de vídeo. El telecines es, en su configuración más simple e imperfecta, una cámara de televisión que encuadra una pantalla cinematográfica sobre la que se proyecta la imagen a convertir. La TV basa sus principios en la transformación de las intensidades luminosas en variaciones de tensión. Para poderse grabar, se debían convertir las corrientes eléctricas variables procedentes de la cámara de TV en campos magnéticos que afectasen a un material ferromagnético, dejando en éste una huella permanente que hiciera posible su proceso inverso, es decir, pasarlo a corrientes eléctricas que posteriormente fueran convertidas en intensidades luminosas. La base de la grabación magnética descansa en dos principios:

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Toda corriente eléctrica genera un campo magnético. Todo campo magnético puede generar corriente eléctrica.

La idea de magnetismo es inseparable de la corriente eléctrica, de modo que cualquier conductor recorrido por una corriente eléctrica lleva asociado un campo magnético que se manifiesta en las inmediaciones y alrededor del conductor mientras dure el paso de la corriente eléctrica. Por tanto, cualquier hilo conductor por el que circule una corriente eléctrica genera, en su entorno, un campo magnético de intensidad proporcional a la magnitud de esa corriente. La grabación magnética se efectúa en la cabeza magnética, que no es otra cosa que un hilo conductor arrollado, en forma de bobina, a un núcleo que genera un campo magnético proporcional a la corriente aplicada al hilo. En la cabeza se produce la conversión de las variaciones de tensión en variaciones de campo magnético. La cabeza magnética, además de contar con el arrollamiento de cobre alrededor del metal ferromagnético, posee una ranura o entrehierro por el que el flujo magnético debe saltar para cerrar el circuito. En la grabación, el campo magnético también llamado flujo, creado alrededor del entrehierro de la cabeza, hace que las partículas magnéticas del medio se alineen magnéticamente. El tamaño del entrehierro es inversamente proporcional al valor de las frecuencias más altas que la cabeza puede grabar. Es decir, cuanto más pequeño sea el entrehierro, más alta es la frecuencia que se puede grabar. (Flujo: campo magnético generado por la cabeza de grabación para magnetizar y fijar la información en la cinta). La cinta magnética está compuesta por una fina banda de plástico, que actúa como base, recubierta por una “película magnética” que representa el soporte de memoria propiamente dicho. La base plástica está compuesta de poliéster o mylar. Debe ser resistente a la tracción que realizan las bobinas y a la vez flexible para que el contacto con las cabezas sea correcto. Su espesor varía entre 20 y 40 micras (μ) La película magnética está realizada por un conjunto de “dipolos magnéticos”, es decir, de pequeñísimos imanes filiformes, que, inmersos en una sustancia aglutinante, permanecen fijos sobre la base plástica, aunque libres para sufrir movimientos de orientación. A estos dipolos magnéticos se les denomina normalmente como óxidos (pueden ser de hierro, de cromo, etc.), sus dimensiones están alrededor de 0,5 x 0,1 micras.

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Cuanto mayor es el número de dipolos que hay en una cinta mayor es su coercitividad (oersted), es decir, mayor es la cantidad efectiva de información que la cinta es capaz de memorizar. Otra característica importante de las cintas que se debe tener en cuenta es la remanencia o retentividad (gauss), se trata de la inducción magnética que queda en la cinta grabada cuando ya ha desaparecido la fuerza exterior magnetizante. La película magnética completa presenta un espesor de 5 micras aproximadamente. La cabeza de la grabadora, es decir, el dispositivo que escribe y lee las informaciones sobre la cinta, es un pequeño electroimán, cuya bobina está conectada con el canal de entrada en la grabadora, en el acto de la escritura, y con el canal de salida en la lectura.

a) Fase de grabación o escritura. La señal de entrada en la grabadora, amplificada y enviada sobre la bobina de la cabeza, genera un campo magnético que orienta adecuadamente los dipolos de la cinta. Las partículas de la cinta quedan magnetizadas y orientadas de forma perenne. Estos, una vez orientados, permanecen en la cinta memorizando con la posición adquirida, la información contenida en la señal eléctrica. El movimiento de

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la cinta respecto a la cabeza proporciona una disponibilidad nueva y continua de dipolos a orientar. El proceso es reversible por lo que la cabeza puede servir para la grabación y para la reproducción. b) Fase de reproducción o lectura. Los dipolos, siendo a su vez imanes, una vez sufrida la orientación, generan también campos magnéticos, los cuales, atravesados por la cabeza, inducen en la bobina una señal idéntica a la de su escritura. Entonces la señal es amplificada y enviada hacia la salida.

Los dipolos, antes de sufrir la acción de grabación, presentan una orientación casual, generando campos magnéticos de valor medio nulo, es decir, con ausencia de informaciones significativas. La cinta, una vez grabada, puede ser borrada y grabada de nuevo. La operación de borrado, que se hace a través de otra cabeza alimentada por una señal apropiada, restablece la orientación casual de los dipolos. Los dipolos orientados sufren entre sí fuerzas magnéticas (de atracción entre polos positivos y negativos, y de repulsión entre sí de polos positivos y polos negativos) que tienden a borrar gradualmente la información grabada, aunque de manera limitada, ya que la sustancia aglutinadora lo obstaculiza. La cinta de vídeo, además de las informaciones de imagen, contiene también la banda sonora (voz, música…) y los controles, es decir, los impulsos que garantizan la correcta reproducción. Algunas grabadoras contienen una pista adicional llamada Time Code o Cue (corte o enganche) que contiene las “direcciones” de las diferentes secuencias grabadas. Con excepción de la pista de vídeo, las demás pistas son longitudinales.

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La pista de vídeo. Esta pista está situada en la zona central de la cinta y ocupa la parte más amplia. Está compuesta por las señales verticales o helicoidales. La pista de audio. Esta pista está situada a lo largo de los bordes superior e inferior de la cinta, según las grabadoras. Es escrita y leída a través de una cabeza fija, de manera análoga a como sucede en las grabadoras de audio normales. En general consta de dos a cuatro señales o canales. La altura de cada una de ellas es de 1mm aprox. La pista de control (control track) Los controles son los impulsos generados durante la grabación que permiten, en el momento de la lectura, estabilizar rigurosamente la rotación del tambor a la misma velocidad que la de escritura. A cada giro del tambor y comienzo de cada cuadro corresponde un impulso de control (impulsos de cuadro). Los impulsos se graban en intervalos de tiempo uniformemente espaciados de manera que si al reproducir la cinta la distancia entre los impulsos varía, la imagen se desplazará verticalmente hasta que el espacio entre impulsos vuelva a ser uniforme. Durante este desplazamiento la máquina reproductora cambiará la velocidad de la cinta y la velocidad de giro de la cabeza en un intento de mantener constante la separación de los impulsos de control. La pista de control, situada hacia el borde de la cinta, se graba y reproduce a través de una cabeza fija, de manera similar a la grabación del audio. Su altura es de 0,5mm aprox. Sin una pista de control estable, el magnetoscopio será incapaz de reproducir una señal de vídeo estable. Los impulsos de esta pista, uno para cada cuadro de vídeo, actúan de igual forma que las perforaciones de la película de cine. Durante la reproducción, una cabeza estacionaria lee la señal de la pista de control. Después se usa como referencia para el control de transporte de la cinta y para la conmutación de las cabezas. La pista Time Code o Cue (Pista de código). Situada cerca del borde de la cinta, también esta pista se graba y se lee de modo similar a la pista de audio. En algunas grabadoras puede ser utilizada como tercer canal de audio. Su altura es de 0,5 mm aproximadamente. También denominada como adress track. La pista Cue proporciona una dirección precisa de las secuencias grabadas, con el fin de facilitar su individualización para el montaje final del programa o para su relectura. Es un método de etiquetado que identifica cada cuadro de la señal de vídeo y audio mediante la referencia de un reloj de 24h. (H:M:S:F). Pero el TC se puede grabar en la cinta en otros sitios a parte de su pista específica.

- Código de tiempo longitudinal: es grabado en una de las pistas de audio. - Código de tiempo vertical (VITC): el TC se graba en una parte del intervalo vertical de la señal de vídeo. La ventaja de este tipo de código de tiempo, además de no ocupar una pista de audio, es que se puede leer e indica el campo concreto aunque la cinta esté parada.

3.2 Técnicas y Formatos de grabación magnética de vídeo A) Técnicas de grabación magnética en vídeo. La técnica de grabación audio, llamada “longitudinal”, prevé que la cinta corra sobre la cabeza en posición fija. Ésta se muestra adecuada a la densidad de la información audio que utiliza una amplitud de banda de 20Hz a 20 KHz. La amplitud de banda (el ancho de banda viene determinado por la cantidad de elementos a transmitir) para TV es de 5MHz, es decir, 250 veces superior a la señal de audio. En igualdad de técnica de grabación, la diferencia de amplitud de banda conllevaría una velocidad de avance de la cinta en la videograbadora 250 veces superior a la de la cinta de la grabadora de audio. Por tanto, la grabación televisiva no puede servirse de la grabación longitudinal. Para la grabación televisiva se va a hacer indispensable el proporcionar un movimiento a las cabezas, montándolas en un cilindro en rotación. Éste se denomina normalmente “tambor” o “escáner”. Mover las cabezas de grabación y reproducción a alta velocidad permite que la cinta avance en el mismo sentido pero muy lentamente de manera que se aumenta su capacidad de almacenamiento. Podemos resumir en cuatro puntos las dificultades que retrasaron la aparición del magnetoscopio: - El principal problema de la grabación de vídeo estriba en el ancho de banda de la propia señal de imagen. Solución: giro de las cabezas de grabación a la par que la cinta se desplaza longitudinalmente. Se consigue así un incremento de

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la velocidad relativa entre la cabeza y la cinta que facilita la grabación de las altas frecuencias y un considerable ahorro de cinta. - A mayor velocidad de desplazamiento de la cinta más elevadas son las frecuencias que pueden grabarse. Además, la máxima frecuencia a registrar magnéticamente es inversamente proporcional a las dimensiones del entrehierro. Un entrehierro más fino posibilita la grabación de frecuencias más altas. Solución: la micromecánica permitió la fabricación de entrehierros muy finos. - Las cabezas de lectura han de comenzar a leer las informaciones magnéticas de la cinta con exactitud. Debe haber una total correspondencia en la situación de los entrehierros de las cabezas con las huellas magnéticas de la cinta, lo que obliga a regular el posicionamiento y la velocidad de las cabezas en la grabación y especialmente en la reproducción. Solución: Pista de control. - Tanto en la grabación como el la reproducción debe existir un íntimo contacto entre la cinta y la cabeza con objeto de minimizar pérdidas de señal. Solución: la creación de guías de vacío que haga máxima la adherencia o el arrollamiento helicoidal. Mientras que el movimiento de la cinta es de tipo lineal, a través del tradicional enrollado y desenrollado de las bobinas, el movimiento de la cabeza se produce, respecto a la dirección de avance de la cinta, según dos trayectorias posibles: la trayectoria vertical, y en este caso la técnica de grabación se denomina “vertical” o “transversal”; y la trayectoria oblicua, en cuyo caso se denomina “diagonal” o “helicoidal”. El 1956 salió al mercado el primer magnetoscopio profesional fabricado por la firma norteamericana Ampex La técnica vertical, desarrollada a partir de los años 50, a pesar de ser de gran calidad quedó en desuso por las excesivas dimensiones de las grabadoras y del formato de la cinta (2”). La técnica helicoidal, sin embargo, es de uso normal y difundido, con grabadoras y cintas de dimensiones mucho más reducidas. Además, están las versiones “acimutal”, “a componentes” y “digital”. a)

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La técnica vertical. Formato de cinta de 2”. El vídeo se graba en pistas transversales con cuatro cabezas.

Por la combinación de los dos movimientos de la cinta y el tambor, las huellas dejadas por las cabezas, en lugar de ser verticales, resultan ligeramente inclinadas. La técnica vertical o transversal, por el hecho de recurrir a cuatro cabezas, se denomina también cuádruplex o cuadripolar. Los magnetoscopios de grabación transversal presentaban dificultades relacionadas con el excesivo ancho de cinta, la imposibilidad de congelar y ralentizar la imagen, la existencia de una única pista de audio, su complejo sistema de lectura con 4 cabezas que complica los circuitos y aumenta el peso y tamaño de los equipos, etc. De los datos obtenidos (tambor de 4 cabezas con velocidad de 250 giros/seg.), se consigue que el raster completo de las 625 líneas de definición sea grabado sobre 40 señales verticales consecutivas, conteniendo cada una de ellas alrededor de 15-16 líneas de definición. La división del cuadro televisivo en varias señales de grabación se denomina “segmentación”.

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La técnica helicoidal. Esta técnica prevé una o dos cabezas montadas sobre el tambor, al que se hace rotar oblicuamente respecto a la dirección de avance de la cinta. La cinta se enrolla alrededor del tambor mientras la lectura y escritura se

efectúan durante el recorrido normal. Como consecuencia de la combinación del enrollado helicoidal de la cinta con el desplazamiento lineal de la misma, las cabezas del tambor exploran la cinta de forma oblicua dando lugar a una disposición también oblicua de las pistas magnéticas grabadas. Si las cabezas son dos, se sitúan en posiciones opuestas en el tambor portacabezas. Normalmente, cada cabeza graba una pista inclinada y paralela respecto a la precedente. Con este sistema se obtienen señales mucho más largas que en la técnica vertical, que permiten el empleo de cintas de formato más reducido. La oblicuidad de las señales se obtiene a veces inclinando el tambor, y otras inclinando la cinta.

Cada una de las cabezas, inscribe sobre una señal helicoidal un campo, lo cual equivale a decir el conjunto de las líneas pares o impares en que se reparten las 625 líneas del cuadro. En cada una de las pistas se inscribe la información correspondiente a un campo de TV. La velocidad de giro de un tambor de dos cabezas es de 25rps, grabando así, 50 campos en un segundo. Por tanto, un cuadro está contenido en dos señales contiguas. La técnica helicoidal, por tanto, no es de tipo segmentado, sino continuo. La grabación de un campo de imagen por línea hace posible la ralentización y congelación de la imagen en el modo de reproducción. Para ello, la cinta se ralentiza o se detiene mientras giran las cabezas lectoras. La disposición oblicua de las pistas contribuye a un mayor aprovechamiento de la superficie de la cinta que permite reducir considerablemente su anchura.

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La técnica helicoidal-acimutal. Los magnetoscopios cuádruples, y una buena gama profesional de los grabadores de técnica helicoidal, dejan un espacio en blanco entre línea y línea de imagen. Este espacio no grabado es la banda de seguridad y su función es la de evitar la diafonía o lectura por la cabeza reproductora de la pista que le corresponde así como de parte de las pistas adyacentes, lo que alteraría la señal de salida. La técnica acimutal es adoptada en los VTR de formatos más pequeños (1/2” y 8mm), permite acercar entre sí las señales oblicuas de la incisión helicoidal, sin desarrollar “diafonías”. El sistema usado, utilizable sólo con tambores de dos cabezas, consiste en atribuir a las dos cabezas una angulación recíproca o “acimut”, de manera que los dipolos de las señales grabadas correspondientes presenten orientaciones distintas entre sí. Es decir, las cabezas se colocan con un ángulo diferente de inclinación y en sentido inverso. Así se suprimen las interferencias entre pistas adyacentes. En el momento de la lectura de una señal, la cabeza, caracterizada por el mismo acimut que la de la escritura, no se verá influenciada por la señal vecina por la distinta dirección del flujo magnético. (En la reproducción, las cabezas exploran la cinta campo tras campo. Mientras una cabeza lee el campo que le corresponde, las pistas adyacentes (anterior y posterior) a la pista objeto de lectura se encuentran con una angulación opuesta a la cabeza, lo que prácticamente imposibilita que la cabeza pueda leerlas. De esta forma se minimiza el efecto de la diafonía). Esta solución, que permite eliminar la zona de guardia entre dos señales helicoidales contiguas, permite reducir la velocidad de avance de la cinta, y con ello, en definitiva, y a igualdad de duración de la grabación, su longitud y las dimensiones del casette. Los magnetoscopios han adoptado esta modalidad de grabación ya que consigue un considerable ahorro de cinta magnética.

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La técnica de componentes. Esta técnica se ha desarrollado tratando de obtener, incluso con videograbadoras de menor formato, imágenes de gran calidad. De hecho, se usa principalmente en los camcorders con cintas de ½” (VTR integrados en cámara de vídeo para ENG). Se basa en el principio de escribir para cada campo dos señales adyacentes, de las cuales la primera contiene las informaciones de luminancia y la segunda las de crominancia. Esto se efectúa gracias a dos cabezas también adyacentes, montadas siempre sobre el tambor que graban y leen las dos informaciones (Y - C). En la posición opuest...