Saturday, July 08, 2006

INTRODUÇÃO A OPERAÇÃO DE CÂMERA

PROCESSO DE CAPTAÇÃO DA IMAGEM
Prof. Moysés Faria
A câmera de vídeo tem como base o olho e os microfones tem como base nossa estrutura de audição, os alto-falantes têm como base, o princípio de trabalho de nossas cordas vocais. Vamos ver como uma câmera de vídeo capta a imagem. O objeto cuja luz é refletida entra na câmera pela lente, que tem como função convergir os raios luminosos para um determinado ponto. Este ponto é o centro de um prisma, que vai decompor a luz branca, em cores primárias. Em 1672, Isaac Newton fez uma experiência em que um raio luminoso atravessa um prisma, do outro lado obteve-se um espectro multicolorido que vai desde o alaranjado até o violeta. Daí desenvolveu-se o princípio da decomposição das cores. Em televisão utilizam-se como cores primárias o verde, vermelho e azul (RGB). Estas cores são captadas e absorvidas por estruturas chamadas CCD´s, que fazem as funções das células cones e bastonetes, transformando informação luminosa em impulsos elétricos. Assim como as células cones e bastonetes, os CCD´s das câmeras se incluem em uma denominação específica que é a de Meios Transdutores. São meios que transformam grandezas físicas, mantendo a sua proporcionalidade. O meio transdutor garante que a entrada de uma grandeza seja transformada em outra, mantendo-se o valor referencial.


Sistema de conversão:

A imagem, depois de capturada pela câmera no formato analógico RGB através do CCD, é convertida e digitalizada em uma primeira etapa para o formato vídeo componente. Na etapa seguinte o sinal obtido é comprimido em uma proporção de cerca de 5:1 utilizando um conjunto de diferentes algoritmos (DCT, weighting, quantization, motion detection, run length amplitude, decimating, Huffman code), sendo o principal deles o algoritmo denominado DCT. A seguir, o sinal resultante comprimido é gravado na fita. O tipo de sampleamento utilizado na digitalização é o 4:1:1.


Formato digital:

O formato digital utilizado no segmento semi-profissional é o DV. A criação deste formato teve início no ano de 1993, quando 10 (dez) empresas (...) formaram o consórcio HD Digital VCR Consortium. As empresas participantes do consórcio foram: Sony, JVC, Matsushita (Panasonic), Philips, Sharp, Toshiba, Sanyo, Mitsubishi, Thompson e Hitachi. Em 1995 já havia mais de 55(cinqüenta e cinco) empresas no consórcio, em variados níveis de associação e contribuição. No final desse ano era lançado o formato DV, inicialmente com o nome DVC (Digital Video Cassete), posteriormente mudado para DV (Digital Video). As fitas utilizadas para gravações são as do tipo ME – Metal Evaporate. Neste tipo de fita, as partículas de metal fazem parte da mesma, ao invés de serem coladas sobre a mesma, como nos processos tradicionais. Esta característica permite a gravação de trilhas com track pitch microscópico, como é o caso das trilhas utilizadas neste formato. Por outro lado, evita também a ocorrência de 'dropouts' (falhas na imagem causadas pela soltura de partículas na fita).


Objetivo do Digital Vídeo:


O Digital Vídeo (DV) foi desenvolvido com o objetivo de ser utilizado principalmente como um meio de aquisição e edição de alta qualidade, atingindo cerca de 525 linhas de resolução
horizontal máxima. Foram criados 2 tamanhos de cassetes para este sistema: Mini-DV (66 x 48 x 12,2 mm) e Standard (ou Large DV) (125 x 78 x 14,6 mm) - para cada um, existem câmeras específicas, porém o padrão é o mesmo. Câmeras que trabalham com o formato Standard geralmente aceitam o formato reduzido. O nome DV é utilizado às vezes como sinônimo do formato Standard DV. A largura da fita utilizada é de 6,35 mm (+/- 1/4 pol). Uma fita Mini-DV tem cerca de 65 metros de comprimento e uma fita DV, 250 metros. O cassete Mini DV, devido a suas dimensões extremamente reduzidas, permite a fabricação de câmeras digitais com tamanhos bastante reduzidos. O pequeno tamanho da fita não impede que uma quantidade grande de dados sejam nela armazenados. A fita Mini-DV percorre as cabeças de gravação à velocidade de 18,812mm/seg. no modo SP, e 12,56mm/seg. no modo LP, e suas trilhas possuem tamanho extremamente reduzido: um minuto de vídeo neste formato ocupa pouco menos de 2 metros de fita, conseguindo armazenar cerca de 200Mb de informação. No cassete inteiro, cabem cerca de 13GB de informação. Quando armazenado em um disco rígido de microcomputador, o sinal DV ocupa 3,5Mb de espaço por segundo. Assim como no padrão VHS existem duas velocidades (SP e LP) de gravação, que interferem no modo como as trilhas são gravadas na fita. Existem cassetes Mini DV de 30 e de 60 minutos (vel. SP). O modo LP - nem todas câmeras o possuem - grava 90 min. na fita de 60 min. . O cassete DV grava até 3 horas.


Grupo de formatos DV:

Novos formatos utilizando o sinal DV foram criados após o lançamento do Mini-DV / Standard-DV; atualmente a família DV é composta pelos seguintes formatos:

a) DV25 nome dado ao grupo de formatos digitais que utilizam bit rate de 25Mbps (milhões de bits por segundo). A família de formatos DV (Mini-DV, DVCAM, Digital-8, DVCPRO) é do tipo DV25. O sampling para cor utilizado, no padrão NTSC, é do tipo 4:1:1.

b) DV50 nome dado ao grupo de formatos digitais que utilizam bit rate de 50Mbps (milhões de bits por segundo). Os formatos DVCPRO50 e Digital-S são do tipo DV50. O sampling para cor utilizado no padrão NTSC, é do tipo 4:2:2 e o formato utiliza compressão menor do que a utilizada no sistema DV25, resultando em maior qualidade de imagem.


c) DV100 nome dado ao grupo de formatos digitais que utilizam bit rate de 100Mbps (milhões de bits por segundo). O formato DVCPRO 100HD é do tipo DV100. O sampling para cor utilizado, no padrão NTSC, é do tipo 4:2:2 (como no DV50) e o formato utiliza compressão ainda menor do que a utilizada no sistema DV50, resultando em maior qualidade de imagem.

d) DVC nome original do formato DV.

e) DVCAM formato digital utilizado no segmento profissional. Desenvolvido pela Sony em 1996, utiliza sinal idêntico ao do formato DV, tendo a mesma qualidade de imagem. Por ser um formato criado para uso no segmento profissional (enquanto que o DV abrange todos os segmentos), possui algumas diferenças com o formato DV em relação aos processos utilizados durante a gravação / reprodução. Utiliza o mesmo tipo de fita que o formato DV, a fita do tipo ME - Metal Evaporate.

f) HDCAM formato HD digital profissional criado pela Sony em 1997, como versão do formato Digital Betacam voltada para uso em HDTV e aplicações de alta definição (utiliza sinal gravado em fita de 1/2 pol (+/- 13mm) com bit rate de 140Mbps e sampling de 3:1:1), como a linha de produtos CineAlta da Sony para cinema digital.

g) HDCAM SR formato HD digital profissional criado pela Sony em 2003, como versão melhorada do formato HDCAM. Utiliza bit rate de 440Mbps e sampling de 4:4:4 em uma fita semelhante à utilizada no formato HDCAM porém capaz de registrar informações em densidade bem mais alta do que a empregada no HDCAM (cerca de 40% mais). Permite até 12 canais de áudio, ao invés dos 4 do HDCAM. É um formato criado visando a utilização em videocassetes em estúdios, não em câmeras.

h) HDD-1000 formato digital utilizado no segmento profissional. Utiliza fita em carretéis de 1 pol. Criado em 1987 pela Sony para gravar sinais do padrão HDTV, o formato não se propagou devido ao alto custo dos equipamentos e pouca capacidade de tempo de gravação das fitas.

i) Betacam SP formato analógico utilizado no segmento profissional, criado pela Sony em 1987. Ao contrário do formato Betacam, que utiliza fita de óxido de ferro (daí o nome oxide Betacam), o formato Betacam SP usa fita do tipo MP - metal particle. Utiliza fita de 1/2 pol (+/- 13 mm) .

j) Betacam SX formato digital utilizado no segmento profissional. Criado pela Sony nos anos 90, utiliza fita de 1/2 pol (+/- 13 mm) .

k) Betamax (ou Beta) formato analógico, foi o primeiro formato desenvolvido para o segmento consumidor. Criado pela Sony em 1975, utilizava fita de 1/2 pol (+/- 13 mm). Com a competição do formato VHS, desenvolvido pela JVC, foi perdendo força no mercado (entre outras vantagens, além do custo mais baixo o VHS podia gravar 2 horas em uma fita contra 1 no Betamax, facilitando assim a gravação de filmes) até desaparecer completamente. Tecnicamente superior ao VHS, entre outros fatores, devido à maior velocidade de deslocamento da fita em relação às cabeças.

l) Digital Betacam (Digibeta, d-beta, dbc) formato utilizado no segmento profissional. Desenvolvido em 1993 pela Sony, possui algumas semelhanças com o formato DV (também utiliza o algoritmo DCT no processo de digitalização da imagem por exemplo), mas, por ser voltado ao segmento profissional, possui características especiais para utilização neste meio. Assim, em comparação com o formato DV possui melhor qualidade de imagem ao utilizar menor compressão (1,6:1 para 5,0:1 no DV), maior frequencia de sampling na digitalização dos sinais UV de cor (6,75 Mhz para 3,37 Mhz no DV), maior banda para armazenar informações de cor (3 Mhz para 1,5 Mhz no DV), time code do tipo utilizado do meio profissional ( SMPTE para Drop Frame no DV), cassete com maior capacidade e outros.

m) Digital-S formato utilizado no segmento profissional. Criado pela JVC no final dos anos 90. Assim como o
DVCPRO50, também possui o dobro de capacidade de armazenamento de informações por segundo do que a utilizada nos formatos DV, DVCAM e DVCPRO (50 Mbs - mega bits / seg - contra 25 Mbs). Utiliza fita de 1/2 pol (+/- 13 mm). Desenvolvido pela JVC em cima do padrão D-9.

Prisma:

Prisma é o elemento óptico do qual se origina a lente. Quando um raio de luz atinge a superfície de um bloco de material transparente de forma não perpendicular ao mesmo e as superfícies opostas deste bloco não são paralelas entre si, o raio sofre um desvio em sua trajetória. O desvio é conseqüência do fenômeno chamada refração (que significa passagem de um raio de luz de um meio a outro. O maior ou menor desvio dos raios (abertura do 'leque') depende do ângulo de incidência do raio de luz branca que chega ao prisma, do ângulo de abertura das faces superiores do prisma (o melhor para obter este efeito é 60 graus, ou seja, uma 'fatia' do prisma tem o formato de um triângulo eqüilátero) e do índice de refração do material que compõe o mesmo (diferentes tipos de vidro ou acrílico desviam mais ou desviam menos os raios). Os raios de luz saem deste prisma, após o terem atravessado (refração) formando um leque luminoso: à formação deste leque de luz dá-se o nome de dispersão.

CCD:

Charge Coupled Device (CCD) é o chip sensor responsável por registrar a imagem 'vista' por uma câmera de vídeo. As lentes da câmera projetam sobre o mesmo a imagem, que é convertida em impulsos elétricos gerando assim o sinal de vídeo. O CCD é composto por milhares de pontos sensíveis à luz. – Sistemas de 3 CCDs são normalmente encontrados em câmeras de vídeo profissionais e não em câmeras fotográficas digitais profissionais devido a fatores como tamanho do bloco de prismas, exigência de maior distância entre as lentes e o local onde a imagem é formada e o custo de se ter 3 chips de alta resolução (chips de câmeras de vídeo não necessitam alta resolução, normalmente são empregados CCDs de 200.000 a 400.000 pixels cada, em câmeras de 3 CCDs - o fator resolução é limitado pelo formato empregado, como Mini-DV, DVCAM, BETACAM, etc.).

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