TV y Video - Información Estratégica Para la Industria de la Televisión y el Video en América Latina - (Page 22) tecnología Sin embargo, nuestra realidad inmediata es otra. Los CMOS están llegando para quedarse… pero eso no quiere decir que para nosotros no sea mejor seguir usando por un tiempo los conocidos, predecibles y maduros sensores CCD. Aunque yo no me atrevería a asegurar nada acerca de mi próxima cámara. industriales y en infinidad de cámaras de fotografía digital, se basa en la aplicación de un filtro óptico sobre la superficie del sensor. Esta película, generalmente conocida como Filtro Bayer, tiene impreso un patrón regular de celdas de colores verde, rojo y azul, de tal manera que cada píxel de la superficie del sensor recibe luz de un solo color –recordemos que un filtro no ‘colorea’ la luz, solamente impide el paso de colores diferentes del propio. De este modo se logra capturar imágenes en color de calidad relativamente baja usando un solo sensor. Si dedicamos un momento a analizar este método, vamos a ubicar varios problemas potenciales: uno es que el filtro reduce la sensibilidad del dispositivo. El segundo indica que los píxeles filtrados que capturan la información de color están separados por una distancia minúscula –todos los píxeles están capturando información de luminancia, pero sólo uno de cada cuatro está capturando información de color, lo cual representa una reducción importante en la resolución del dispositivo– y un aumento significativo en el nivel de ruido. Esto no parece tener mayor trascendencia si pensamos que las cámaras de un solo sensor generalmente registran video en formatos 4:1:1 como DV de 25 Mbps, pero no debemos olvidar que en la mayoría de los casos, los sensores CCD de bajo costo siguen siendo dispositivos analógicos y, por lo tanto, no existe una correlación directa entre los píxeles del sensor y los de la señal de video digital que se genera a posteriori. Cuando se trata de cámaras de alto desempeño, la separación de color se logra mediante un sistema dicroico que descompone la luz entrante usando prismas de cristal, recurriendo exactamente al mismo fenómeno mediante el cual el arco iris aparece de forma espontánea en la naturaleza. En este caso, el plano focal está en la parte frontal del bloque óptico, que tras recibir la luz entrante la descompone en tres haces de luz de colores rojo, verde y azul, que impresionan tres sensores independientes. ¡El color no existe! Un principio que olvidamos con facilidad es que no existen sensores de imagen en color. Tanto los CCDs y los chips CMOS más modernos como los antiguos tubos fotosensibles, son sensores monocromáticos. Para obtener imágenes en color se requieren procesos ópticos de filtraje o separación cromática que, de una u otra forma, permitan a los sensores captar los diferentes componentes de una imagen en color. En las cámaras de video modernas se usan dos sistemas de separación de color. El primero, que se encuentra en webcams, camcorders de uso doméstico, cámaras Léxico de los Sensores Electrónicos de Imagen Píxel (abreviatura de Picture Element). En aplicaciones de gráficos y video digital, es la unidad básica que conforma la imagen –la representación digital de un punto–. Generalmente usamos el término píxel para referirnos a cada una de las celdas o zonas sensibles alineadas en las superficies de los sensores electrónicos, aunque en rigor no siempre existe un correspondencia directa entre los píxeles de los sensores y los píxeles de la señal de video digital que entrega la cámara. CCD (Charge Coupling Device). Lo que conocemos como un CCD es un sensor electrónico fotosensible, un dispositivo compuesto que permite transformar luz en cargas eléctricas ordenadas. Un CCD consta de un arreglo de celdas fotosensibles que convierten luz en carga eléctrica, la almacenan y luego la entregan de forma serial a unos circuitos que usan estas variaciones de corriente para conformar una señal de video. Los dispositivos CCD se prestan con mucha facilidad para capturar imágenes en cámaras analógicas, aunque actualmente existen muchos sistemas de captura que entregan señales digitales de forma nativa. IT (Interline Transfer). Arquitectura de los primeros sensores CCD, en los cuales se usa una matriz de celdas fotosensibles para capturar un cuadro de video, y otra para almacenar esta información mientras se les entrega a los circuitos de la cámara. Los elementos sensibles se descargan “hacia un lado”, en una matriz de almacenamiento que comparte el espacio expuesto a la luz con los píxeles útiles. FIT (Frame Interline Transfer). Familia de sensores CCD en los cuales se utiliza una matriz intermedia de almacenamiento para acelerar la transferencia de cargas, comunicarse más rápidamente con la cámara y reducir los efectos de persistencia de imagen. En muchos casos, la construcción del sensor es más compleja y la transferencia de cargas ocurre “hacia abajo”, lo cual permite mejorar el área útil. La fabricación de los dispositivos FIT resulta más costosa y su consumo de energía generalmente es mayor que el de los dispositivos IT equivalentes. En la mayoría de los casos, los fabricantes presentan los CCD FIT como una opción con costo extra para los usuarios. Microlentes. En muchas implementaciones, los sensores CCD usan una retícula de microlentes cuidadosamente colocados sobre las áreas sensibles para conducir más luz hacia cada celda. Este recurso permite compensar la reducción del área útil propia de los CCD y mejorar significativamente la sensibilidad de los dispositivos. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Los sensores CMOS hacen la misma tarea que los sensores CCD: al exponerse a la luz generan una corriente eléctrica variable que puede codificarse como una señal de video. Sin embargo, su funcionamiento es completamente diferente del de los CCD: un CMOS funciona como una matriz que cuantifica las variaciones de luz y puede entregar información de forma paralela, lo cual lo convierte en un dispositivo extraordinariamente rápido y muy apropiado para aplicaciones digitales. Área útil. Todos los sensores electrónicos tienen una limitación importante: no toda el área expuesta a la luz está capturando imagen. En los primeros diseños de CCD tipo IT, el área útil podía alcanzar apenas 60% del plano. Los sensores CMOS tienen condiciones similares, pues –en los diseños actuales– al lado de cada zona sensible siempre hay un conjunto de transistores que controlan cada celda, y hasta hoy no han logrado construir los dispositivos de tal manera que los transistores estén ‘debajo’ de las celdas sensibles. La mejora del área útil es uno de los espacios de desarrollo más importantes en el avance de sensores electrónicos, que en el caso de los CCD ya está cerca de alcanzar su techo. 22 > tvyvideo.com > febrero / marzo 2008 http://tvyvideo.com
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