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Grabación de Televisión Universidad de Cantabria ©Constantino Pérez Vega – 2006 Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones

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GRABACION DE TELEVISION

CONTENIDO TEMATICO

1. Introducción.

2. Fundamentos de grabación magnética.

3. El medio de grabación magnética.

4. Polarización en grabación

5. Longitud de onda de grabación.

6. Reproducción.

7. Rango dinámico.

8. Dimensiones de las cabezas y velocidad de cinta

9. Velocidad de escritura.

10. Densidad de grabación.

11. Grabación de vídeo.

12. Grabación cuádruplex.

13. Grabación helicoidal.

14. Grabación por azimut.

15. Grabación en FM.

16. Formatos de grabación.

17. Grabación con color “debajo”.

18. Servosistemas.

19. Código de tiempo (TC)

20. Grabación digital en cinta.

21. Características de las grabadoras digitales de cinta.

22. Formatos de grabación digital en cinta.

23. Edición y postproducción de vídeo.

24. Técnicas de edición.

25. Edición por ensamble.

26. Edición por inserción.

27. Edición A-B Roll.

28. Postproducción.

29. Postproducción digital.

30. Grabación en discos magnéticos.

31. Servidores de vídeo.

32. Grabación óptica.

33. Principio de funcionamiento.

34. Características de la información grabada.

35. Disco compacto (CD)

36. CD de audio.

37. DVD

38. Características del DVD.

39. Capacidad de almacenamiento.

40. Sistema de seguimiento del láser.


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GRABACION DE TELEVISION

1. Introducción

El aspecto de grabación constituye uno de los campos más importantes de la radio y la tele-

visión, ya que gracias a las técnicas de grabación y edición, es posible la producción de pro-

gramas de gran calidad visual y sonora, permitiendo su conservación para usos futuros, ya

sea transmisión, archivo, intercambio o venta. Las técnicas de grabación de sonido permiten

actualmente la reproducción sonora, no sólo con gran fidelidad, sino dando al oyente la sen-

sación espacial del sonido, como si estuviera sumergido en el entorno original en que fue

grabado.

Aunque en las últimas décadas la evolución de las técnicas de grabación ha sido muy rápida,

éstas se reducen básicamente a dos, dependiendo del medio en que se registra o graba la

señal y de la técnica utilizada para ello. Así, los sistemas de grabación pueden ser magnéticos

u ópticos. Actualmente, casi todos estamos familiarizados con ambos tipos de grabación, al

menos como usuarios o consumidores. Las computadoras utilizan discos magnéticos como

elementos de almacenamiento y también CDs o discos compactos en el registro se realiza por

medios ópticos. Algo similar ocurre con las grabadoras y reproductoras de vídeo o audio.

Las grabadoras magnéticas que utilizan videocasettes o casettes de cinta magnética forman

parte del equipamiento habitual en viviendas y automóviles, lo mismo que en fechas más

recientes los discos digitales de vídeo (DVD) y los discos compactos de audio, de uso crecien-

te, utilizan técnicas ópticas de grabación y reproducción.

Trataremos aquí de los conceptos básicos relacionados con la grabación de señales, bien sean

de audio o vídeo, utilizando medios magnéticos u ópticos. Estudiaremos primero las técnicas

básicas de grabación magnética.

2. Fundamentos de la grabación magnética

En términos generales, el magnetismo estudia los fenómenos relacionados con los campos

magnéticos y sus efectos sobre los materiales. Los fenómenos magnéticos incluyen ciertos

efectos en la materia, mediante los cuales los movimientos de las partículas cargadas produ-

cen fuerzas transversales al movimiento de éstas. Estos fenómenos se atribuyen a los campos

eléctricos de las cargas en movimiento y es bien conocido que cualquier carga en movimiento

produce también un campo magnético.

Los electrones que orbitan alrededor de los núcleos atómicos tienen una propiedad cuántica,

designada como spin, que da origen a un momento magnético. Debido a otra propiedad

cuántica, la fuerza de intercambio, dos electrones pueden tener el mismo nivel de energía si sus

spins son opuestos. Esto significa que, en la mayoría de los átomos, el momento magnético


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de los electrones queda anulado, lo que ocurre en las substancias diamagnéticas y paramag-

néticas.

La interacción de la materia con un campo magnético producido por cargas en movimiento

da lugar a diversos mecanismos de magnetización, que dependen del tipo de material y que,

básicamente, son:

Ferromagnetismo: Es una propiedad que presentan ciertos metales, aleaciones y compuestos

del hierro, tierras raras y elementos actínidos, en que los momentos magnéticos internos se

organizan espontáneamente en una dirección común, lo que da lugar a una permeabilidad

considerablemente mayor que la del vacío y al fenómeno de histéresis magnética. Si la tem-

peratura de un material ferromagnético se aumenta por encima de un cierto punto, designa-

do como temperatura Curie, el material pierde su magnetización abruptamente y se vuelve

paramagnético. Desde el punto de vista del tema que nos ocupa en este capítulo, este es el

tipo de materiales de interés.

Diamagnetismo: Es la propiedad que presentan lalgunos materiales, como los metales alcali-

nos, halógenos y gases nobles, cuya permeabilidad relativa es inferior a 1 y son repelidos por

lo imanes, tendiendo a posicionarse a ángulos rectos con las líneas de fuerza del campo

magnético.

Paramagnetismo: Es una propiedad que presentan algunos materiales que, cuando son su-

mergidos en un campo magnético, se magnetizan paralelamente al campo y en una magni-

tud proporcional a la intensidad del campo magnético, excepto a muy bajas temperaturas o

en campos magnéticos muy intensos. La permeabilidad de los materiales paramagnéticos es

ligeramente mayor que la del vacío y es independiente de la intensidad de campo. Entre este

tipo de materiales se encuentran algunos compuestos intermetálicos de níquel y titanio.

Antiferromagnetismo: Es la propiedad que poseen algunos metales, aleaciones y sales de

elementos de transición, por la cual los momentos magnéticos atómicos forman alineamien-

tos ordenados que se alternan para producir un momento total nulo, cuando no hay campo

magnético aplicado.

Ferrimagnetismo: Es el tipo de magnetismo en que los momentos magnéticos de átomos o

iones vecinos tienden a alinearse de forma no paralela y, por lo general, antiparalela entre sí.

Sin embargo, los momentos son de magnitudes diferentes, con lo que la magnetización resul-

tante es apreciable. Las ferritas son el ejemplo más común de materiales ferrimagnéticos.

Los materiales ferromagnéticos se caracterizan por sus curvas de magnetización y sus curvas

de histéresis.

Curva de magnetización. Supóngase un material ferromagnético, inicialmente sin magneti-

zar, de forma cilíndrica y sobre el cual se enrolla una bobina, en la forma en que se muestra

en la figura 1.


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Núcleo de material ferromagnético

Fuente decorriente

Fig. 1

Si no circula corriente por la bobina, el campo magnético (H) y la densidad de flujo magnéti-

co (B) serán cero (punto a de la figura 2). Según aumenta la corriente en la bobina, la intensi-

dad de campo magnético aumentará, dando lugar a que aumente la densidad de flujo mag-

nético en la forma que indica la curva a – b de la figura, con una región aproximadamente

lineal hasta un cierto punto c, en que se alcanza la saturación, es decir, aumentos considera-

bles de corriente, o intensidad de campo, no producen ya aumento del flujo en forma apre-

ciable (Bsat). Si se tratara de un material no magnético, al reducir la corriente a cero, la magne-

tización y, por consecuencia el flujo, volverían a cero. Sin embargo, en un material ferromag-

nético que ha alcanzado un cierto nivel de magnetización, al reducir el campo a cero, el flujo

no se reduce a cero y se mantiene un flujo magnético remanente en el material (Br en la figu-

ra). Esta es la propiedad que tienen los imanes permanentes, que aunque no tengan ningún

campo magnético externo aplicado, mantienen indefinidamente un flujo remanente.

H

B

Bsat

Br

a

b

c

Fig. 2. Curva de magnetización

Curva de histéresis. Una vez que el material ferromagnético ha sido magnetizado, el flujo se

mantiene en su valor de remanencia (b). Si se quiere reducir el flujo a cero, es necesario apli-

car un campo magnético externo opuesto, es decir, invertir el sentido de la corriente. Para un

cierto valor del campo –Hc, el flujo llegará a cero, correspondiente al punto c en la figura 3.

Ese valor del campo que reduce el flujo a cero se designa como fuerza �oercida. Si el campo

aumenta más en el mismo sentido, se alcanzará nuevamente una región de saturación en que

ahora, el sentido del flujo será opuesto (-Bmax) y correspondiente al punto d. De nuevo, si se

reduce el campo a cero, el flujo no volverá a cero, sino que se mantendrá un flujo remanente,


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negativo en este caso (-Br punto e). Si, otra vez se quiere reducir el flujo a cero, es necesario

aplicar un campo magnético, ahora positivo, hasta alcanzar el valor de coerción (Hc), corres-

pondiente al punto f. Un aumento del campo en la misma dirección, da lugar de nuevo a que

se alcance la región de saturación positiva (Bmax).

Fig. 3. Curva o ciclo de histéresis

El resultado de lo anterior es la curva cerrada de la figura 3. Esta curva se designa como ciclo

de histéresis y, dependiendo de las aplicaciones, los diferentes tipos de materiales ferromagné-

ticos, presentan también diferentes ciclos de histéresis. Esto da lugar a dos tipos genéricos de

materiales ferromagnéticos: duros y suaves. Los materiales duros tienen un flujo remanente

alto y su curva de histéresis es casi cuadrada, en tanto que en los suaves, el flujo remanente

es pequeño. Los materiales duros son adecuados para los medios de almacenamiento, es

decir, cintas o discos y otras aplicaciones como las memorias de núcleos magnéticos, en tanto

que los materiales suaves son adecuados para transformadores y, en el tema que nos ocupa,

para las cabezas o cabezales de grabación y reproducción.

El sistema más simple de grabación magnética consiste de un electroimán en forma de anillo

o cuadro, con núcleo ferromagnético suave al que se designa como cabeza o cabezal, situado

frente a una película ferromagnética dura, depositada sobre una cinta de acetato, que se des-

liza a velocidad constante frente a la cabeza, como se muestra en la figura 5.


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Fig. 5. Sistema básico de grabación

Puesto que el núcleo del electroimán de la cabeza es ferromagnético, el flujo se concentrará

principalmente en el núcleo, de modo que en el núcleo se abre un entrehierro (gap), justo

frente a la cinta. En esta región, el flujo se desborda y abraza a la película ferromagnética que

recubre la cinta, magnetizándola de manera permanente (recuérdese que el material ferro-

magnético de la cinta es del tipo duro), en forma proporcional a la corriente de la señal apli-

cada a la cabeza.

3. El medio de grabación magnética

La grabación magnética se remonta a 1897 en que el inventor danés Valdemar Poulsen in-

ventó una grabadora rudimentaria utilizando alambre como medio magnético y que la llamó

“telegraphone”. No pudo comercializar con éxito su invento y vendió sus patentes en 1905.

En los años siguientes, diversas empresas y organizaciones en varios países fueron mejoran-

do la grabación magnética, progresando de la grabación de sonido en alambre a la grabación

en cinta. La grabación de vídeo sólo sería un hecho hasta medidados de la década de 1950-60.

Las grabadoras de alambre se utilizaron en las décadas de 1930 y 1940, hasta que fueron re-

emplazadas por las grabadoras de cinta. La calidad de grabación de audio con estas máqui-

nas es pobre, comparada con la grabación en cinta y se usaron comúnmente en dictáfonos y

en aeronaves para grabar datos de vuelo.

Inicialmente la grabación se realizaba con polarización de corriente continua, hasta que en

1939 se descubrió que la polarización con corriente alterna (véase sección 2.1) mejoraba con-

siderablemente la calidad. En 1947 la empresa estadounidense Ampex introdujo una graba-

dora, el modelo 200, que revolucionó la industria de grabación y fue la primera máquina

comercial de alta fidelidad. Desde entonces, la grabación magnética ha ido mejorando de


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forma continua, con mejores diseños de las cabezas, y el desarrollo de materiales magnéticos

mejores.

Todas las cintas magnéticas utilizadas en grabación de audio y vídeo se componen de partí-

culas magnéticas, fijadas a un material plástico mediante un adhesivo. Las variaciones en las

propiedades físicas del material magnético, adhesivo y plástico dan como resultado una am-

plia variedad de cintas, si bien es el material magnético empleado el que mayormente deter-

mina el comportamiento eléctrico de la cinta. Las partículas metálicas o de óxido empleadas

en las cintas magnéticas son, en realidad, imanes microscópicos en forma de aguja, de alre-

dedor de 0.5 micras de largo y 0.05 micras de ancho. Cada una de estas partículas produce

un campo magnético de intensidad constante. Estas partículas pueden imaginarse como

conmutadores binarios con sólo dos posibles estados magnéticos. Cuando se aplica un cam-

po magnético externo de polaridad opuesta a una partícula individual, la polaridad magnéti-

ca de la partícula conmutará con una cierta intensidad de campo. La intensidad de campo

magnético necesaria para que la partícula conmute su estado se designa como coercividad1 de

la partícula. No todas las partículas tienen la misma coercividad, de modo que en su conjun-

to, la coercividad sigue una distribución gaussiana.

Se considera que una cinta está borrada cuando sus partículas magnéticas están orientadas al

azar de modo que no presenta una polarización o magnetización neta a nivel macroscópico.

Si se aplica un campo magnético externo, creciente, a una cinta borrada, las partículas de

menor coercividad irán polarizándose. Según aumente el campo, más y más partículas se

polarizarán y, cuando todas se hayan polarizado se dice que la cinta, en este caso, está satu-

rada. Si luego se quita el campo magnético externo, las partículas mantendrán un estado de

magnetización remanente, según se vio al tratar el ciclo de histéresis en la sección 1, que se

designa como retentividad. Cuanto mayor sea la retentividad de una cinta, mayor será el nivel

de la señal de salida al leerla.

Las cintas con coercividad alta, requieren de campos magnéticos mayores para su grabación

y borrado. Estas cintas se designan como de alta polarización (high-bias) y están menos sujetas

a un fenómeno designado como autoborrado que degrada la respuesta en alta frecuencia. Las

cintas de alta polarización pueden presentar problemas de compatibilidad con equipos anti-

guos.

Los principales materiales magnéticos empleados en las cintas de audio y vídeo son el óxido

férrico, óxido férrico contaminado con cobalto, dióxido de cromo y las partículas metálicas.

Las principales características de estos materiales se resumen en la siguiente tabla:

Material Retentividad Coercividad

Oxido férrico 1200 gauss 300 oersteds

Oxido férrico con cobalto 1500 gauss 600 oersteds

Dióxido de cromo 1500 gauss 1500 oersteds

Partículas metálicas 3000 gauss 1100 oersteds

1 Véase en la sección 1 la parte correspondiente al ciclo de histéresis.


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4. Polarización en grabación

De la curva de magnetización de la figura 1, es importante notar que la relación entre el flujo

magnético y la intensidad de campo o la corriente de señal que produce el campo, no es li-

neal. En tanto que la señal aplicada no entre en la zona no lineal de la curva de histéresis, la

señal grabada corresponderá a la señal aplicada, pero si la excursión de la señal aplicada es

suficientemente grande como para entrar en la región de saturación o en la zona cercana a

cero, la señal grabada quedará distorsionada. Por consecuencia, la señal reproducida será

una réplica fiel de la señal original, siempre y cuando se mantenga el funcionamiento en la

región lineal de la curva. La solución a este problema es la aplicación de una señal senoidal

de amplitud mucho mayor que la señal de información y de una frecuencia de cinco o más

veces la máxima frecuencia de ésta, que se designa como polarización y que se suma a la se-

ñal, en la forma ilustrada en la figura 6.

La magnitud de polarización requerida es crítica y varía entre cintas de diferentes fabricantes

y aún entre cintas de la misma marca y afecta al nivel de grabación, respuesta en frecuencia

y distorsión de forma compleja.

Fig. 6. Polarización de c.a. en grabación

En el caso de grabación de sonido, la frecuencia de la señal de polarización de c.a., es del

orden de 75 a 95 KHz y, esta señal, simplemente se suma a la señal de información. Conviene

hacer notar que no se trata de un proceso de modulación, sino de suma de señales en la ca-

beza grabadora. En la grabación de vídeo se hace uso de otras técnicas para minimizar la

distorsión.

5. Longitud de onda de grabación

Otro factor que afecta a la cantidad de información que se puede grabar en una cinta es la

longitud de onda de grabación. La menor longitud de onda que se puede grabar en una cinta es

del orden de la mitad de la longitud del entrehierro de la cabeza. La longitud de onda de graba-


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ción es la distancia, a lo largo de una pista en una cinta magnética, que ocupa un ciclo com-

pleto de la señal y es un factor que juega un papel muy importante en la forma en que se

comportan las señales reproducidas.

Fig. 7. Longitud de onda de grabación

El concepto de longitud de onda de grabación se ilustra en la figura 1. En este ejemplo, una

corriente de señal de 1 Hz se aplica a la cabeza grabadora de una máquina en que la veloci-

dad de la cinta es constante y de 15 cm/s. Durante el primer semiciclo de la señal, la polari-

dad del campo a través del entrehierro de la cabeza se supone con la orientación de los polos

de sur a norte a la izquierda y de norte a sur a la derecha, según se indica por las flechas.

Durante el medio segundo que existe esa polaridad, habrán pasado frente a la cabeza 7.5 cm

de cinta. Durante el siguiente semiciclo, la polaridad del campo en el entrehierro se invierte y

el ciclo completo habrá ocupado 15 cm de cinta. Así, la longitud de cinta ocupada por un

ciclo completo de la señal, está determinado por dos factores: uno, la velocidad de la cinta y

otro la frecuencia de la señal.

Supóngase ahora que la velocidad de la cinta se mantiene constante, que la cabeza está fija y

que la frecuencia de la señal aumenta a 10 Hz. Ahora, 10 ciclos de la señal ocuparán una lon-

gitud de 15 cm al grabarse en la cinta. La longitud de onda de grabación es ahora de 1.5 cm,

como se muestra en la figura 1, en que cada ciclo completo se indica por un segmento mitad

negro y mitad blanco.

De acuerdo a lo anterior, según aumenta la frecuencia, la longitud de onda de grabación

disminuye. Por otra parte, si se aumenta la velocidad de la cinta, la longitud de onda de gra-

bación aumenta, o digamos que “se estira”; es decir, pasa más cinta frente a la cabeza para


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completar un ciclo de la señal. En resumen, la longitud de onda de grabación puede definirse

como:

señalladefrecuencia

cintaladevelocidadgrabación)deondade(longitud =λ

Utilizando la fórmula anterior, puede verse fácilmente que, por ejemplo, una grabadora de

audio de alta calidad, en que la velocidad de la cinta es de 15 cm/s, cuando graba una señal

de 15 KHz, da lugar a una longitud de onda de grabación de 0.001 cm. En grabadoras de

casette de audio la velocidad usual es de 1 7/8 pulgadas/seg (4.76 cm/s), la longitud de onda

de grabación a 15 kHz es de 3.17 micras.

De lo anterior se infiere que para grabar frecuencias altas hay dos posibles soluciones: au-

mentar la velocidad de la cinta o reducir el entrehierro, o ambas combinadas. La velocidad

máxima de la cinta está limitada por las condiciones mecánicas, ya que es difícil trasportar

una cinta suavemente frente a la cabeza a velocidades altas y, además, hace que sea mayor la

cantidad de cinta necesaria para la grabación. En audio, la velocidad práctica máxima es del

orden de unos 75 cm/s.

El ancho del entrehierro también está limitado por condiciones físicas. Cuanto menor sea

éste, mayor será la energía requerida para magnetizar la cinta con el nivel adecuado requeri-

do para la señal reproducida. Este no es un problema muy serio para el caso de audio, en que

la frecuencia máxima de la señal a grabar es de 15 a 20 kHz, pero sí lo es en el caso de vídeo

en que la frecuencia máxima es del orden de 5 MHz.

6. Reproducción

La reproducción o lectura de la señal grabada, utiliza básicamente, el mismo sistema utiliza-

do en la grabación. La diferencia es que ahora, el flujo magnético producido por la señal gra-

bada, induce un campo magnético en el entrehierro de la cabeza al pasar frente a él que, a su

vez, genera una corriente eléctrica en la bobina de la cabeza. El voltaje inducido en las termi-

nales de la bobina de la cabeza, que actúa ahora como elemento sensor, está dada por la si-

guiente expresión que no es sino una forma de la ley de Faraday:

xd

duNV

Φ−= (1)

donde: N es el número de espiras de la bobina, u la velocidad y Φ, el flujo magnético produ-

cido por la cinta.

Conviene hacer notar que para que se induzca un voltaje en la bobina de la cabeza, es nece-

sario que el campo a través del entrehierro varíe, es decir, que la cinta esté en movimiento. Si

la cinta está parada frente a la cabeza no hay variación del flujo magnético en el tiempo y,

por consecuencia no hay voltaje inducido. No sólo el flujo debe variar respecto al tiempo

para producir un voltaje de salida; el voltaje inducido depende también de la rapidez con

que varía el flujo en el tiempo, es decir, de la derivada del flujo respecto al tiempo. Esto signi-


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fica que el voltaje de salida durante la reproducción depende de cuán cercanas están “empa-

quetadas” las longitudes de onda de grabación, lo que a su vez, determina la frecuencia de la

señal reproducida.

Si se traza una gráfica del voltaje de salida respecto a la frecuencia de la señal grabada, se ve

que el voltaje aumenta con la frecuencia a una razón de 6 dB por octava, como se muestra en

la figura 8. La razón de esto es que el campo magnético variable, de acuerdo a la ley de Fara-

day-Lenz induce más energía cuanto más rápidamente varía, lo que limita la respuesta en

bajas frecuencias. Para compensar esto es necesario introducir ecualización en la reproduc-

ción de la cinta a fin de que la respuesta en frecuencia sea plana. Un aspecto adicional es que

el desgaste de la cabeza, el polvo o basura y el desalineamiento, también son factores que

introducen pérdidas en altas frecuencias.

Para una correcta grabación y reproducción, la cabeza debe estar en contacto con la cinta. El

nivel de la señal de salida de la cabeza decae a razón de 1 dB por cada 2.2 micras de separa-

ción de la cinta a frecuencias de vídeo.

Fig. 8. Voltaje de salida en función de la frecuencia durante la lectura o reproducción.

Es evidente que si el voltaje de salida de la cabeza reproductora crece al aumentar la frecuen-

cia, el nivel de la señal reproducida no será el mismo que el de la señal de información gra-

bada, por lo que es necesario compensar esta característica incorporando un filtro cuya res-

puesta sea inversa a la característica anterior, es decir, la respuesta en amplitud del filtro de-

be ser de –6 dB/octava.

También puede utilizarse preacentuación o preénfasis para reforzar las bajas frecuencias du-

rante la grabación, de tal forma que la corriente de grabación decaiga 6 dB/octava. sin em-

bargo estas técnicas tienen un límite impuesto por el rango dinámico, que se describe en la

sección 3.4.

En la figura 8 se aprecia también que, a partir de una cierta frecuencia, que está relacionada

con la velocidad de transporte y las dimensiones de la cabeza, particularmente el entrehierro,

el nivel de señal alcanza un punto de saturación y luego decrece bruscamente. La explicación

de este comportamiento es que la longitud de onda de grabación disminuye al aumentar la

frecuencia, para una velocidad de cinta constante. Cuando esta longitud de onda es igual al

ancho del entrehierro de la cabeza, se alcanza el punto nulo, ya que entre las piezas polares


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de la cabeza se tienen dos medias longitudes de onda de la señal grabada, de polaridades

opuestas y los campos se cancelan.

7. Rango dinámico

Se define como rango dinámico, a la relación en dB, entre los niveles máximo y mínimo de

señal que puede manejarse sin distorsión. En el caso de la grabación magnética, el límite mí-

nimo está determinado por el ruido y el máximo, por el nivel de saturación del material fe-

rromagnético de la cinta o disco. Por lo general, las cintas utilizadas para grabación tanto de

audio como de vídeo, permiten un rango dinámico del orden de 70 dB, lo que representa

más de diez octavas en el caso de procesos de grabación directa.

Las grabadoras de audio de alta calidad, que manejan señales en un rango de frecuencias

entre 20 Hz y 20 KHz, pueden utilizar técnicas de grabación directa, es decir, utilizando po-

larización de c.a. como se describe en la sección 3.1, ya que el rango de frecuencias entre 20 y

20 kHz comprende alrededor de diez octavas. Sin embargo, el rango dinámico de diez octa-

vas es insuficiente para grabar señales de vídeo cuyo ancho de banda es de 4 a 5 MHz, según

el sistema utilizado, que alcanza unas 17 octavas.

8. Dimensiones de las cabezas y velocidad de la cinta

En el caso de grabación de señales de televisión, cuyo ancho de banda es considerablemente

mayor que el de audio, es necesario que el nulo en la figura 8, se localice a frecuencias del

orden de 5 MHz o más. Para conseguir esto hay dos posibilidades: una es reducir el entrehie-

rro todo lo posible; la otra, aumentar la longitud de onda de grabación aumentando la velo-

cidad de la cinta respecto a la cabeza grabadora/reproductora. En la práctica, se utilizan am-

bas técnicas simultáneamente.

Los entrehierros de las cabezas utilizadas en las máquinas de grabación de vídeo son de di-

mensiones microscópicas, típicamente de 0.3 micras en las máquinas VHS. Las cabezas de

vídeo están hechas de ferrita prensada, o bien de ferrita monocristalina. Un material utiliza-

do para formar el entrehierro en las cabezas de algunas máquinas de la marca Sony, es una

capa de dióxido de silicio (vidrio), en la forma que se ilustra en la figura 10.


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Fig. 10. Cabeza grabadora/reproductora.

Hay, sin embargo, limitaciones prácticas para reducir el ancho del entrehierro. Según este

ancho se reduce, su reluctancia disminuye y, con ello, también la sensibilidad de la cabeza,

de modo que es necesario un compromiso entre la anchura del entrehierro y la sensibilidad

en reproducción. Las dimensiones prácticas del entrehierro, para máquinas de tipo domésti-

co, se sitúan entre 0.3 y 0.6 micras. En la figura 11 se ilustran dos tipos comunes de cabezas

fijas típicamente usadas en grabación de audio.

Fig. 11. Cabezas fijas para grabación de audio.

El otro factor, la velocidad de la cinta, requiere también consideración. Si la velocidad de la

cinta se hace muy grande, es posible desplazar el nulo de la figura 8 a una frecuencia supe-

rior a la frecuencia máxima de grabación/reproducción. Si se supone un ancho del entrehie-

rro de 0.6 micras, el nulo en la curva de la figura 8 se tendría cuando la longitud de onda de

grabación fuera, también, de 0.6 micras. para mantenerse suficientemente lejos del nulo y de

la zona no lineal de la curva, la longitud de onda de grabación deberá ser del orden del doble

del ancho de la cabeza, es decir de 1.2 micras. Esta longitud correspondería a la máxima fre-

cuencia de la señal grasbada, en el caso de vídeo, digamos, de 5 MHz. Utilizando estas cifras

en la fórmula (1), se tiene que:


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velocidad de la cinta = longitud de onda de grabación × frecuencia máxima

= 1.2 × 10-6 m × 5 × 106 Hz = 6 m/s

Es evidente que, para grabar señales de vídeo es necesaria una velocidad de cinta muy ele-

vada, de modo que para grabar un programa de una hora se requerirían 21600 metros (21.6

Km) de cinta en las condiciones analizadas, es decir un sistema con la cabeza fija y movi-

miento longitudinal de la cinta. En realidad, en el sistema VHS, la velocidad de grabación es

de 6.9 m/s, pero esta no es la velocidad real de la cinta, sino la velocidad de escritura, que se

trata en la sección siguiente.

9. Velocidad de escritura

El término velocidad de escritura no tiene el mismo significado cuando se trata de medios

magnéticos que cuando se habla de medios ópticos (CD o DVD). Aquí nos referimos a los

primeros. En realidad, lo que es importante para conseguir longitudes de onda de grabación

muy pequeñas en la práctica, además del ancho del entrehierro, es la velocidad relativa entre la

cinta y la cabeza. Esta velocidad relativa es la que se designa como velocidad de escritura. La

forma de conseguir velocidades de escritura elevadas, con velocidades de cinta razonable-

mente bajas, es utilizando cabezas giratorias. En este caso, las pistas grabadas no son longi-

tudinales, sino inclinadas transversalmente, lo que plantea importantes problemas de sin-

cronismo de las señales grabadas. Es importante hacer notar que el empleo de cabezas gira-

torias se utiliza para grabar señales de vídeo, en tanto que para la grabación de señales de

audio se emplean cabezas fijas.

10. Densidad de grabación

La densidad lineal de grabación expresa el número de inversiones de flujo magnético por uni-

dad de longitud a lo largo del material magnetizable, bien sea cinta o disco. En un ciclo hay

dos inversiones de flujo, o bits, por lo que la densidad de grabación puede expresarse como:

( )1 2/ 2bits cm

λ λ= = (1.2)

Otro término que se emplea para expresar la densidad de grabación es el de densidad superfi-

cial de grabación2 que expresa el número de bits por unidad de área y es igual al número de

pistas/cm multiplicado por la densidad lineal, es decir:

2 2/

pistasbits cm

cmλ= × (1.3)

En las máquinas cuádruplex se conseguían densidades de grabación del orden de 100

kbit/cm2. En las máquinas helicoidales tipo C y Betacam, del orden de 1 Mbit/cm2 y, en el

formato digital D5, la densidad de grabación es superior a 10 Mbit/cm2.

2 En inglés se designa como area packing density.


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11. Grabación de vídeo

Con el desarrollo de los sistemas ópticos de grabación y la tendencia actual de su uso cada

vez mayor, el tratamiento de las máquinas de grabación en cinta puede, en cierta medida,

considerarse casi histórico. Sin embargo, tanto en el terreno profesional como doméstico se

conserva aún gran cantidad de material grabado en cinta, particularmente en los grandes

centros de producción de televisión. La cantidad de programas y otros materiales televisivos

almacenada y conservada en diferentes formatos de grabación durante muchos años, even-

tualmente se irá convirtiendo a los formatos actuales, pero esto es un proceso que puede lle-

var mucho tiempo y con frecuencia es necesario utilizar los materiales antiguos en su forma

original, de modo que aparte del aspecto histórico, es en cierta medida justificable un trata-

miento básico de los tipos de máquinas y formatos de grabación de vídeo.

A diferencia de la grabación de sonido, ya mencionada, la grabación de vídeo no fue real-

mente posible sino hasta mediados de los años cincuenta del siglo XX. De hecho John L.

Baird trabajó alrededor de 1928 en un sistema de grabación de vídeo en disco, similar a los

discos de acetato, pero no tuvo éxito y el tema fue objeto de estudio e investigación durante

muchos años. El mayor problema en la grabación de vídeo, en este caso analógico, estriba en

las propias características de la señal de vídeo y el gran ancho de banda que se requiere, lo

que conlleva una elevada velocidad de escritura.

12. Grabación cuádruplex

Lo tratado hasta aquí, en general es válido tanto para la grabación de audio como de vídeo.

En el caso de audio de alta fidelidad, el ancho de banda necesario alcanza unas diez octavas,

en tanto que el de vídeo se extiende a 17 octavas. Debido a los problemas mencionados en las

secciones anteriores, si la cabeza está fija respecto a la cinta en movimiento, apenas es posible

grabar diez octavas. Para poder grabar (o reproducir) señales de frecuencias mayores es po-

sible, según se mencionó, reducir el ancho del entrehierro para reducir la longitud de onda

de grabación, o lo que es lo mismo aumentar la frecuencia, o bien aumentar la velocidad de

transporte de la cinta, lo que plantea problemas de estabilidad mecánica y, además, aumenta

la longitud necesaria de cinta para un tiempo de grabación de duración determinada. El lími-

te práctico de la velocidad de la cinta, para grabación con cabezas fijas es del orden de 75

cm/s. Por otra parte, se determinó que el ancho mínimo práctico para el entrehierro es de

unas 0.9 micras, un espacio muy pequeño. Suponiendo un entrehierro de estas dimensiones,

para grabar señales de vídeo sería necesaria una velocidad de cinta superior a 25 m/s (90

km/h).

Para solucionar este problema surgió la idea de utilizar cabezas girando a elevada velocidad

que grabaran pistas a través del ancho de la cinta y no a lo largo de ésta. Esta técnica, por

otra parte, obliga a emplear un sistema de control y sincronismo muy preciso, de modo que

durante la reproducción las cabezas puedan situarse exactamente sobre las pistas grabadas a

fin de poder leerlas correctamente. El problema, aunque complejo, podía resolverse. El con-

cepto de cabezas giratorias dio lugar a tres sistemas de grabación de vídeo en cinta. El prime-


16

ro designado como de barrido3 arqueado4, utilizó cintas de 2 pulgadas5 de ancho que se movía

bajo un disco giratorio con tres o cuatro cabezas equidistantes en el lado en contacto con la

cinta, de modo que grababan pistas en forma de arco sobre ésta. Aunque fue el método más

simple de barrer la cinta no se consiguió que funcionara satisfactoriamente y fue pronto

abandonado.

En el segundo sistema, designado como de barrido transversal, se usó también cinta de 2” de

ancho frente a un disco, que pronto se reemplazó por un tambor giratorio con cuatro cabezas

como se muestra en la figura 12.

Fig 12. Sistema de grabación transversal.

La pieza se amoldaba a la superficie cilíndrica del tambor mediante una pieza o zapata con

un canal en forma de U, en el que se hacía el vacío para mantener la forma curvada de la

cinta. Las cabezas, al girar perpendicularmente a la dirección de la cinta grababan pistas

prácticamente transversales en ella. El audio, por otra parte se grababa longitudinalmente

mediante cabezas fijas fuera del sistema del tambor. La forma de las pistas en la cinta graba-

da se ilustra en la figura 13. Este sistema de grabación se designó también como cuádruplex.

Fig. 13. Formato de las pistas en grabación

transversal o cuádruplex.

3 Utilizamos el término barrido como equivalente del término en inglés scan que significa, entre otras cosas, barrido o explora-

ción. 4 El término en inglés es arcute system 5 La expresión en pulgadas del ancho de las cintas es de uso común y lo utilizaremos aquí. Una pulgada equivale a 2.54 cm.


17

El sistema transversal o cuádruplex fue el primero que funcionó satisfactoriamente y, aunque

tanto principalmente en los Estados Unidos como en Japón se había trabajado durante años

en este tema, fue la empresa estadounidense Ampex a quien se debe indiscutiblemente la

invención de una máquina grabadora/reproductora de vídeo realmente operativa. La prime-

ra de ellas se presentó a la industria de la radiodifusión en los Estados Unidos en la primave-

ra de 1956 y tuvo aceptación inmediata, iniciándose entonces la era de la grabación de vídeo

que constituyó una verdadera revolución en la producción de televisión. La primera máqui-

na que se comercializó realmente, fue la VR-1000 que se muestra en la figura 14.

Fig. 14. Grabadora Ampex VR-1000

Este tipo de máquina sufrió diversas mejoras a lo largo de los años y los diversos modelos

producidos estuvieron en uso hasta principios de la década de 1980, en que fue siendo gra-

dualmente reemplazada por máquinas helicoidales. Las máquinas cuádruplex siempre se

destinaron a uso profesional, ya que sus dimensiones y precio no hacían posible su utiliza-

ción doméstica.

En las máquinas cuádruplex, la cinta se mueve a 15 pulg/s (38.1 cm/s) y las cabezas giran a

15,000 rpm (250 rps) en los sistemas de 625 líneas y a 14,400 rpm (240 rps) en los de 525 lí-

neas. El diámetro del tambor y la zapata de guía de la cinta en forma de U están diseñadas

de forma tal que, por lo menos, una de las cuatro cabezas está en contacto con la cinta en

cualquier momento y de modo que una cabeza entre en contacto con la cinta, antes de que la

cabeza previa deje de hacerlo. Este solapamiento permite la grabación de la señal sobre la

cinta de forma ininterrumpida como se ilustra en la figura 15. La velocidad relativa entre la

cinta y las cabezas es de alrededor de 140 km/h.


18

Fig. 15. Solapamiento de cabezas en la reproducción.

13. Grabación helicoidal

El tercer sistema de grabación de vídeo fue el de barrido helicoidal, en que la cinta se enrolla en

forma helicoidal alrededor de un cilindro o tambor, como se ilustra esquemáticamente en la

figura 16.

Fig. 16. Sistema de grabación helicoidal.

En el tambor se tienen una o más cabezas que barren la cinta diagonalmente en la forma que

se ilustra en la figura 17.


19

Fig. 17. Forma de grabación en máquinas helicoidales.

Las técnicas de grabación helicoidal habían sido ya investigadas, pero su progreso fue dete-

nido por dos razones: primero, la pista de vídeo en una grabadora helicoidal forma un ángu-

lo pequeño con respecto a la dirección de movimiento y cualquier inestabilidad en el movi-

miento de la cinta produce errores de base de tiempo o sincronismo del orden de varios micro-

segundos, que no cumplen con las tolerancias establecidas en los estándares de transmisión.

Sin embargo, las pistas en el formato cuádruplex, están casi a ángulos rectos con la dirección

de movimiento de la cinta, lo que da lugar a que los errores introducidos en la señal de vídeo

por las variaciones de velocidad, sean pequeños y pueden corregirse con relativa facilidad.

En la figura 18 se muestra el detalle del tambor y cabeza de grabación de una máquina heli-

coidal.

Fig. 18. Detalle del tambor y cabeza de grabación de

una máquina helicoidal.

Desde el punto de vista mecánico, las máquinas helicoidales son más complejas que las cuá-

druplex, en particular, en el sistema de transporte de la cinta y en los servosistemas necesa-

rios. Las cintas deben enrollarse sobre el tambor en una longitud apreciable y pasar por un

número de guías y cabezas fijas.

El sistema helicoidal se intentó inicialmente con cintas de 2”, aunque se abandonó rápida-

mente. En la figura 19 se muestra una de las máquinas helicoidales desarrolladas por Am-

pex, el modelo VR-660, en que se ve la forma en que se enrolla la cinta sobre el tambor


20

Fig. 19. Grabadora helicoidal de 2” Ampex, VR-660.

En el terreno profesional, se desarrollaron máquinas helicoidales en Europa por la empresa

alemana Bosch y conjuntamente por Ampex (Estados Unidos) y Sony (Japón), las primeras

utilizaron un formato designado como “B” y las segundas otro designado como “C”, en am-

bos casos con cintas de 1” de ancho, más manejable que las cintas de 2”, que estuvieron en

uso hasta hace pocos años. En la figura 20 se ilustra la forma del transporte de la cinta en una

máquina helicoidal tipo C.

Fig. 20. Transporte tipo C

Todas las máquinas de casette o cartucho son helicoidales y en éstas es necesario, además, un

mecanismo para extraer la cinta del cartucho y enrollarla sobre el tambor de manera automá-

tica. Para este tipo de máquinas, la empresa japonesa Sony desarrolló un sistema de trans-

porte relativamente complejo en forma de anillo que incorporó a las primeras grabadoras de

casette, el modelo “U-Matic” con cintas de ¾” y luego, en las de uso doméstico “Betamax”

con cintas de ½”, que se ilustra en la figura 21.


21

Fig. 21. Sistema de transporte en anillo en máquinas Betamax.

Por su parte, la empresa JVC, también japonesa, desarrolló el sistema de transporte tipo M,

más sencillo y que en el terreno de consumo (doméstico), se designó como VHS, que acabaría

imponiéndose sobre el Betamax de Sony. Este tipo de transporte se ilustra esquemáticamente

en la figura 22.

Es interesante mencionar que, actualmente, muchas de las máquinas profesionales fabricadas

por Sony utilizan el sistema de transporte tipo M, en tanto que máquinas profesionales fabri-

cadas por JVC o Panasonic, filial de ésta, emplean el sistema de transporte en anillo.

Fig. 22. Transporte tipo M, empleado en

máquinas VHS.

14. Grabación por azimut


22

En las máquinas helicoidales se desarrolló un sistema de grabación en el que es posible gra-

bar pistas contiguas sin separación entre ellas, a diferencia de las máquinas cuádruplex en

que las pistas están separadas por un espacio o banda de guarda. Si bien no todas las máqui-

nas profesionales utilizan este modo de grabación, sí se emplea en todos los formatos domés-

ticos. Al ser cada vez más conveniente disponer de mayores tiempos de grabación y repro-

ducción, por ejemplo de varias horas como es el caso de las películas, fueron necesarias ma-

yores densidades de grabación, con lo que se redujo la separación entre pistas, lo que por

otra parte permite no aumentar considerablemente la longitud de la cinta. Para poder grabar

pistas contiguas sin separación entre ellas y aún algo superpuestas sin interferencia entre

ellas se ideó un sistema en que se introduce un error deliberado en el ángulo de las cabezas

sobre las pistas consecutivas. En general, las cabezas en las máquinas helicoidales están a

180º de separación en el tambor, de modo que una cabeza graba una pista y la otra, la si-

guiente. Si las cabezas se desvían entre unos 6º y 7º de su posición perpendicular sobre la

cinta y en direcciones opuestas, las pistas grabadas por una cabeza no puede ser leídas por la

otra, aún cuando las pistas se solapen parcialmente.

15. Grabación en FM

Antes de continuar con el tema de las máquinas helicoidales, conviene considerar la forma

en que se graba la señal de vídeo, tanto en máquinas cuádruplex como helicoidales.

Uno de los problemas en las grabadoras, como ya se mencionó, es la respuesta en frecuencia

de la cabeza. Si la salida de una cabeza de audio proporciona un cierto nivel a 20 kHz, el ni-

vel de la señal a 20 Hz será del orden de 60 dB inferior, debido a la característica de respuesta

de la cabeza. En el caso de audio esta situación puede compensarse con cierta dificultad. En

el caso de vídeo, una señal grabada a 30 Hz tendrá un nivel 120 dB menor que una grabada a

4.5 MHz, lo que es un cambio de 6 órdenes de magnitud a causa del ancho de banda de 17

octavas de la señal de vídeo. Esta diferencia de magnitud en los niveles de la señal simple-

mente no puede ecualizarse.

Una solución al límite impuesto por el rango dinámico es reducir el rango de octavas de la

señal de vídeo mediante un proceso de modulación. Para ello y, después de diversos intentos

con varios tipos de modulación se decidió utilizar modulación en frecuencia, FM, principal-

mente por el hecho de que un sistema de FM puede ignorar las variaciones de amplitud de la

señal reproducida, introducidas por no linealidades y por errores mecánicos en el sistema de

transporte de la cinta que pueden introducir atenuaciones severas en la señal cuando las ca-

bezas no están bien alineadas con las pistas grabadas en la cinta. Por otra parte, como los

sistemas de FM son sensibles a las variaciones de frecuencia y no de amplitud, es posible

llevar la magnetización de la cinta hasta la zona de saturación durante los picos de señal, con

lo que se consigue una reproducción mejor y más uniforme que en el caso de grabación dire-

cta. Otra ventaja adicional es que, como los sistemas modulados en frecuencia pueden igno-

rar la distorsión de amplitud, no es necesaria la polarización de c.a. de alta frecuencia, nece-

saria en los sistemas de grabación directa. Finalmente, la componente de c.c. de la señal de

vídeo, que varía con los cambios de luminancia, no se pierde en un sistema de FM.


23

En la figura 23, se ilustra esquemáticamente como se convierten las señales de vídeo en seña-

les moduladas en frecuencia. Las frecuencias indicadas son únicamente indicativas y se

aproximan a las de los formatos domésticos más utilizados: Betacam y VHS, si bien el princi-

pio es similar para máquinas profesionales. El modulador de frecuencia es un oscilador con-

trolado por voltaje (VCO), cuya frecuencia central es de 3.5 MHz, que se engancha al nivel de

c.c. del pico de sincronismo de la señal. Las variaciones de señal son todas en el sentido posi-

tivo y desvían la frecuencia del VCO hacia arriba. El nivel máximo de la señal de vídeo se

ajusta para que la frecuencia máxima sea de 4.8 MHz, en el ejemplo mostrado.

Fig. 23. Grabación empleando modulación en frecuencia.

La modulación en frecuencia da como resultado un gran número de bandas laterales, sin

embargo, en este caso, puede verse que se trata de un sistema de modulación en frecuencia

de banda estrecha. En el ejemplo de la figura, la mayor parte de la energía de la señal está

contenida en un ancho de banda aproximadamente entre 1 y 5 MHz, lo que representa me-

nos de tres octavas.

En el sistema cuádruplex, las frecuencias adoptadas fueron de 4.28 MHz para el pico de sin-

cronismo, 5 MHz para el nivel de borrado y 6.8 MHz para el pico de sincronismo. Esta com-

binación produjo muy buenos resultados con señales monocromáticas, pero resultó inconve-

niente para las señales de color debido al batido entre la subportadora de color y la portado-

ra (frecuencia central) de FM, de modo que fue necesario adoptar otras frecuencias: 5.5 MHz

para el pico de sincronismo, 5.79 MHz para el borrado y 6.5 MHz para los picos blancos. Con

esto se eliminó el problema de batido, pero se redujo la relación señal a ruido.

Hay que tener en cuenta que en los años sesenta del siglo XX los circuitos electrónicos seguín

basándose, en buena medida, en válvulas electrónicas de vacío y transistores, principalmente


24

bipolares. Los circuitos integrados no se utilizaban más que en forma incipiente en algunas

computadoras como la IBM-360, la UNIVAC-9200 y algunas otras. Cuando se tuvieron a dis-

posición mejores componentes electrónicos y mejores circuitos y cabezas, se adoptaron otras

frecuencias de grabación: 7.06 MHz para sincronismo, 7.9 MHz para borrado y 10 MHz para

los picos blancos. Este nuevo formato se designó como de banda alta (high-band), que permi-

tió obtener excelentes señales de color con mínima interferencia y buena relación señal a rui-

do. Los tres estándares anteriores se designaron, respectivamente como monocromático de

banda baja (low-band mono), color de banda baja (low-band color) y banda alta. Este último fue

el adoptado también para las máquinas helicoidales de 1” tipo “C”.

En las máquinas profesionales de grabación, utilizadas en los estudios de televisión, se em-

plean frecuencias centrales del orden de 7 MHz y desviaciones máximas de frecuencia hasta

unos 10 MHz. Hay que hacer notar que la técnica de grabación en FM comprime el rango

dinámico considerablemente, aunque hay que tener en cuenta que se trata de grabar señales

de muy alta frecuencia, hasta unos 5 MHz, lo que a su vez impone condiciones severas en lo

que respecta a la longitud de onda de grabación y, por consecuencia a la velocidad de trans-

porte de la cinta.

16. Formatos de grabación

En términos generales, puede hablarse de dos clases de formatos de grabación: profesionales

y domésticos6. Los primeros se refieren a señales de calidad elevada, de acuerdo a los están-

dares establecidos para las señales de televisión, es decir, se trata de señales con calidad de

distribución, con posibilidad de ser editadas o manipuladas convenientemente en la produc-

ción de programas. Los formatos domésticos se refieren a señales destinadas, básicamente a

la reproducción “casera”, en que la calidad de la señal sólo requiere de una calidad subjetiva

aceptable para el espectador.

Las máquinas cuádreplex y, por consecuencia, el formato cuádruplex, es únicamente profe-

sional, en tanto que los formatos helicoidales pueden ser profesionales o domésticos. Los

formatos helicoidales profesionales fueron introducidos casi al mismo tiempo en Europa

(Bosch), Japón (Sony) y Estados Unidos (Ampex). Las máquinas de Ampex y Sony eran muy

similares

17. Grabación con color “debajo”

Las máquinas profesionales graban la señal compuesta de vídeo, es decir, la luminancia y la

crominancia compuesta. Esto se designa como grabación de color directo. En este tipo de

grabación, las inestabilidades mecánicas producen “bailoteo” (jitter) en el color, que se pue-

den eliminar o reducir mediante un corrector de base de tiempo. En las máquinas domésti-

cas, el costo y complejidad de los correctores de base de tiempo resultaba inconveniente, por

lo que se recurrió a otro medio para corregir esas variaciones: el procesado heterodino del

color, designado como “color por debajo “ (color under), en el que las bandas laterales del

6 En España, a veces se aplican los términos broadcast para referirse a calidad profesional e industrial, para referirse a una calidad

intermedia entre la profesional y la doméstica, que también se designa como semiprofesional.


25

color se separan y se mezclan con la señal de un oscilador estable para reubicarlas en la por-

ción inferior del espectro, como se ilustra en la figura 24. Para ello, es necesario sacrificar

parte de la banda lateral inferior de la señal de FM. En algunas máquinas son posibles dos

modos de operación, uno, con la banda lateral inferior completa, para el caso de señales mo-

nocromáticas y otro, con la banda lateral inferior parcialmente suprimida para señales cro-

máticas. Esto permite conseguir la máxima resolución en el caso de las señales monocromáti-

cas.

Fig. 24. Espectro de la señal con “color por debajo”.

La señal de color, en estas condiciones, se graba directamente, es decir, se aplica directamen-

te a las cabezas sin modularla en frecuencia. La señal de color se graba modulando en ampli-

tud una subportadora que, en las máquinas Betamax es de 688 kHz y en las VHS, de 629

kHz, por debajo del espectro de la señal de luminancia. El ancho de banda de la señal de co-

lor es del orden de ± 500 kHz. En la reproducción, se mide el error de base de tiempo de la

luminancia y la crominancia se convierte para corregir el jitter. Con este sistema hay cierta

pérdida en la respuesta en frecuencia del color, pero es subjetivamente insignificante.

18. Servosistemas

En todas las máquinas grabadoras/reproductoras, bien sean de audio o de vídeo, se usan las

mismas cabezas para grabar y reproducir. Una vez definida la forma o formato de grabación,

la reproducción plantea problemas singulares que pueden resumirse en la condición de que

las cabezas, ahora lectoras o reproductoras, deben estar en posición precisas sobre las pistas

grabadas en la cinta a reproducir en el momento de la lectura y esto tiene que ser válido para

todas las máquinas de un formato dado. Es decir, que una grabación realizada en una má-

quina de un estándard determinado debe poder reproducirse en cualquier otra máquina del

mismo estándard. Esto impone condiciones muy rigurosas en el diseño tanto mecánico como

electrónico de las máquinas.

Para leer correctamente una pista grabada en una cinta, es indispensable que las cabezas se

posicionen sobre la pista en el momento adecuado y a la velocidad precisa, en completo sin-

cronismo con la señal grabada. La velocidad de la cinta al pasar frente a las cabezas debe ser


26

constante e igual a la velocidad de la cinta durante grabación de la señal, de modo que el

ángulo de las pistas sea el mismo en grabación que en reproducción. La función de los ser-

vomecanismos o simplemente servos, es la de mantener constantes las condiciones del siste-

ma, tanto en grabación, como en reproducción.

Para conseguir el sincronismo durante la grabación, el servosistema graba sobre una pista

longitudinal de la cinta, designada como pista de control, una señal procedente de una cabeza

o bobina fija colocada frente al tambor giratorio que contiene las cabezas. Esta señal es gene-

rada por imán que gira con el tambor y al pasar frente a esa bobina fija induce en ésta un

pulso en sincronismo con la velocidad del motor durante la grabación. En el modo de graba-

ción el proceso es relativamente simple, como se ilustra en la figura 25.

Sin embargo, durante la lectura o reproducción, el proceso es más complejo y el servosistema

tiene que realizar más funciones. Por una parte detecta la velocidad del motor de la máquina

reproductora mediante el mismo sistema empleado en la grabación y, por otra, lee los pulsos

grabados en la pista de control en la cinta a reproducir, los compara con los procedentes del

sensor del tambor de la máquina reproductora y determina si tiene que acelerar o frenar el

motor del tambor de ésta. En realidad el sistema se compone de varios servos. Uno para el

tambor, que busca el sincronismo vertical en la pista leída y ajusta la velocidad de aquél para

mantenerla constante. Otro servo, el del capstan o rodillo que causa el movimiento de la cin-

ta, que busca los pulsos grabados en la pista de control, los compara con los leídos por el

sensor que registra la velocidad del tambor y ajusta la velocidad de la cinta para situar las

pistas grabadas bajo las cabezas lectoras. El servo del tambor determina cuando empieza

cada uno de los campos de la imagen y, si se desengancha, la calidad de la imagen se dete-

riora. Si el servo del capstan se desengancha, la imagen puede perderse por completo.

Fig. 25. Esquema básico del servomecanismo de una grabadora de vídeo.

En resumen, cualquier máquina de grabación de vídeo es un sistema electromecánico de

gran complejidad y precisión que contiene una enorme cantidad de dispositivos mecánicos y

de componentes eléctricos y electrónicos. Los avances tecnológicos han permitido evolucio-


27

nar de las enormes máquinas primitivas a los equipos domésticos de reducido tamaño y bajo

consumo de energía, pero no significa que un equipo doméstico tenga menos complejidad

que las grandes máquinas de hace treinta o cuarenta años. Por el contrario, mientras aquellos

“monstruos” podían ajustarse y repararse, no necesariamente con facilidad, en la mayoría de

los casos los equipos demésticos o destinados al consumo masivo, difícilmente se pueden

ajustar y, en caso de avería, resultan prácticamente irreparables, resultando más conveniente

tirarlos a la basura.

19. Código de tiempo (TC)

Para la edición del material grabado es imprescindible que las cabezas se posicionen exacta-

mente sobre las pistas. Los puntos de edición pueden ubicarse con facilidad en máquinas con

capacidad de reproducción a velocidad variable (shuttle) o avance cuadro a cuadro (jog), pero

una vez que se han localizado los puntos deseados en la cinta es necesario almacenarlos para

poder a ellos con precisión al efectuar la edición. Con este fin, se desarrolló el código de tiempo

para identificar todos los cuadros con números secuenciales basados en horas, minutos, se-

gundos y cuadros en el intervalo de cada segundo.

Los códigos de tiempo, tanto en cintas de vídeo como de audio se graban en pistas longitu-

dinales separadas y se leen cuando la cinta se mueve a cualquier velocidad. Este código se

designa como código lineal de tiempo (LTC7) y puede insertarse bien durante la grabación, ya

sea en cámara portátil o en estudio, o bien al inicio de la postproducción.

Otra posibilidad en la grabación de vídeo, es la de insertar código de tiempo en el intervalo

de sincronismo vertical de la señal de vídeo y se designa como código de tiempo vertical

(VITC8). Sin embargo, éste tiene limitaciones comparado con el LTC grabado en pistas sepa-

radas, ya que es más difícil de leer que éste a velocidades variables de la cinta.

20. Grabación digital en cinta

Una de las limitaciones de la grabación analógica es el número de generaciones, o veces que

se pueden obtener copias de copias de una cinta. En cada proceso de copiado sucesivo se

reduce la relación señal a ruido y aumenta la distorsión. Usualmente se pueden obtener has-

ta unas cinco generaciones con calidad aceptable, excepto en el sistema “C”, en que fueron

posibles hasta nueve generaciones. Se reconocía que si era posible digitalizar la señal de ví-

deo y grabarla en forma de datos numéricos no se perdería calidad de la señal, independien-

temente del número de generaciones, siempre que la señal se mantuviera en el dominio digi-

tal, es decir, que no se realizaran conversiones digital-analógico y analógico digital en la se-

cuencia de copias.

Esto motivó una intensa actividad de investigación y desarrollo por las empresas fabricantes

de equipos de grabación y fue, junto con la conversión de estándares, uno de los motores

para el desarrollo de la televisión digital. A finales de los años setenta los representantes de

7 Linear Time Code. 8 Vertical Interval Time Code.


28

todas las áreas de la industria comenzaron el proceso de estandarización bajo los auspicios

de la SMPTE9 en los Estados Unidos y de la EBU10 en Europa. Desde el principio, se recono-

ció que existían serios conflictos de intereses entre los diversos fabricantes con respecto a los

estándares que deberían cumplir los equipos. Afortunadamente, fue posible resolver buena

parte de esos conflictos estandarizando la cinta y el formato de grabación más que los equi-

pos propiamente dichos, con lo que se aseguraba la intercambiabilidad de las grabaciones, lo

que constituía el propósito principal de la estandarización, dejando abierta la implementa-

ción de los equipos a la competencia de los fabricantes. En los Estados Unidos, la SMPTE

creó un grupo, el DTTR11, con el fin de establecer los estándares para los sistemas de 525 lí-

neas y, en Europa, la EBU creó otro grupo, designado como MAGNUM para los sistemas de

625 líneas.

21. Características de las grabadoras digitales de cinta

En general, puede decirse que las diferencias entre las máquinas analógicas y digitales no

son muchas. Tienen en común buena parte del sistema mecánico, el sistema de cabezas rota-

torias y el formato helicoidal. Los servosistemas para mantener las velocidades correctas del

tambor y el capstan también son similares, lo mismo que los mecanismos para carga y trans-

porte de la cinta. La mayoría de los formatos digitales profesionales usan pistas longitudina-

les para la grabación de las señales de control, cue y código de tiempo. Las principales dife-

rencias se encuentran principalmente en el sistema de procesado de señal.

Si la señal de entrada es analógica, se convierte a señal en componentes (RGB), se digitaliza y

se comprime. Podría pensarse que esto es suficiente para grabar la señal en la cinta, pero no

es así. Las pequeñas imperfecciones en el material de la cinta, o bien polvo o partículas en la

cabeza o la cinta causan dropouts12 que, en el contexto analógico pueden corregirse con relati-

va facilidad. En el contexto digital, estas imperfecciones pueden dañar severamente la señal,

por que en la grabación digital se emplea codificación de canal similar a la utilizada en la

transmisión terrestre de televisión, es decir, se utiliza un código externo de bloque (Reed-

Solomon), con intercalado externo y un código interno, convolucional. En caso de que no sea

posible la corrección de errores causados por dropouts, la corrección se realiza por interpola-

ción.

En grabación es conveniente utilizar códigos independientes de la componente de corriente

continua tales como NRZ13, NRZI14 o EFM15. Este último se emplea también en grabación de

CD de audio.

Debido al gran ancho de banda de la señal digital, ésta se graba sobre la cinta simultánea-

mente por varias cabezas al mismo tiempo (en paralelo) y el tambor gira a mayor velocidad

9 Society of Motion Picture and Televisión Engineers. 10 European Broadcasting Union o Unión Europea de Radiodifusión. 11 Digital Televisión Tape Recording group. 12 El significado, en este caso, puede interpretarse como pequeños puntos en la cinta en que no hay magnetización o ésta es

deficiente, lo que da lugar a ruido en las máquinas analógicas y a errores en las digitales. 13 Non Return to Zero 14 Non Return to Zero Inverted 15 Eight-to-Fourteen Modulation


29

que en las máquinas analógicas, típicamente, alrededor de 6000 rpm. Hay más pistas por

cada barrido de la cinta y éstas son más estrechas que en la grabación analógica, lo que obli-

ga a que los servosistemas trabajen más y con mayor precisión. Se mide la tasa de errores en

los datos y si es alta, se generan señales de advertencia que pueden dar lugar a un proceso de

limpieza automática de las cabezas o bien a una señal de alerta al operador. Por lo general,

estas señales se producen bastante antes de que se logren apreciar defectos en las imágenes.

Los errores de audio suelen ser más objetables que los de vídeo, por lo que la mayor parte de

los formatos de grabación en cinta graban cada segmento de audio por duplicado. El audio

se graba en segmentos de pista separados del vídeo para permitir la edición de vídeo, audio

o la combinación de ambos.

En reproducción el proceso se invierte. Los datos leídos de la cinta se ecualizan primero y

luego pasan al decodificador de canal. Si a la salida de éste persisten errores que no hubiera

sido posible corregir, se aplica un procedimiento de ocultación de errores mediante interpola-

ción. A continuación los datos se descomprimen y se convierten a su forma analógica, tanto

para el audio como para el vídeo.

22. Formatos de grabación digital en cinta

La primera máquina digital que salió al mercado fue la designada como D1 (DVR-1000) de

Sony, para grabación de vídeo en componentes (RGB), usando cinta de ¾” , con digitaliza-

ción de la señal de acuerdo a la recomendación BT.601-5 de la ITU-R (CCIR), 4:2:2, con mues-

treo a 13.5 MHz para luminancia y de 6.75 MHz para cada una de las señales de crominancia.

Esta máquina resultó una alternativa excelente para producción, sin embargo tuvo el incon-

veniente de que el manejo de la señal en componentes la hacía difícil de integrar en el contex-

to completo de los sistemas de producción y radiodifusión de televisión. Se reconoció que lo

conveniente era un sistema de grabación digital de vídeo compuesto

Poco después Ampex y Sony, conjuntamente, desarrollaron una máquina para grabación de

vídeo compuesto, en formato designado como D2, también con cinta de ¾”. Este formato se

extinguió rápidamente, junto con otro, el D3 de Panasonic, en cinta de ½”, también para gra-

bación de vídeo compuesto, cuando el ATSC (Advanced Television Standards Committee), aus-

piciado por la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos decidió alrededor

de 1991, que los futuros sistemas de televisión debían ser completamente digitales y basados

en vídeo en componentes. Como consecuencia de esto y de la consolidación de los sistemas

de compresión como un hecho inevitable, se abandonaron los formatos de grabación digital

de vídeo compuesto y surgieron nuevos formatos:

a) Ampex DCT, con relación de compresión 2:1 y que tuvo poco éxito.

b) Panasonic D5, sin ningún tipo de compresión, con cinta de ½”

c) Betacam Digital, con relación de compresión 1.6:1, con cinta de ½”. El Betacam Digi-

tal, con compresión 1.6:1 que, prácticamente no causa degradación apreciable a la se-

ñal fue el que mayor éxito tuvo. Utiliza una versión avanzada del casette Beta-SP y

algunos modelos pueden reproducir cintas Beta-SP analógicas, situación muy conve-


30

niente para la industria de producción y radiodifusión de televisión. En 1999 se con-

virtió en el estándard de facto.

d) Panasonic D-6 para HDTV, con cinta de ½”. Este es un formato sin compresión para

grabación de vídeo de alta definición en componentes, a una tasa binaria de 1.5

Gbit/s, en un configuración de ocho canales. Es un sistema caro, pero de los muy po-

cos capaces de grabar señales de alta definición sin comprimir

e) Pnasonic HD-D5, también para HDTV y más barato que el D-6. Este formato tiene

una tasa binaria de 216 Mbit/s y un grado modesto de compresión (4:1), que puede

grabar y reproducir señales de alta definición con calidad semejante al D5.

f) Betacam-SX, de menor costo que el Betacam Digital, utiliza mayor nivel de compre-

sión (10:1) para grabar datos a una tasa de 18 Mbit/s, para lo que aplica compresión

intracuadro, lo que impone algunas restricciones para la edición. Es mecánicamente

compatible con los formatos Betacam analógicos, que también pueden reproducirse

en algunas máquinas Betacam SX, lo cual es una conveniencia en la etapa de transi-

ción de digital a analógico.

Los formatos de grabación digital en cinta son similares y se ilustran, en términos generales,

en la figura 26, para las máquinas D3, de grabación digital de vídeo compuesto y D5, de gra-

bación en componentes.

Fig. 26. Formatos D3 y D5

En la grabación de vídeo compuesto, los datos de vídeo ocupan la porción central de la pista

y el audio se graba en los extremos de ésta. En la grabación en componentes, los datos de

audio se graban en el centro de la pista y los de video en la forma mostrada en la figura. Las

pistas de control, cue y código de tiempo se graban longitudinalmente, de la misma forma

que en el caso analógico. Un detalle de interés es que la grabación digital es por azimut, es

decir, sin banda de guarda entre pistas adyacentes.

23. Edición y postproducción de vídeo

Antes de que fuera posible la grabación de vídeo, los programas de televisión debían reali-

zarse “en vivo”, o “en directo”, es decir las escenas tomadas por la cámara eran transmitidas


31

directamente al aire en tiempo real, sin ninguna posibilidad de corregir ningún error que

ocurriera. Esta producción “en vivo” plantea serias limitaciones, ya que cada elemento de un

programa debe ocurrir en momentos precisos y no hay oportunidad de corrgeir errores ni de

integrar el material en otra secuencia distinta a la que es registrado.

A diferencia de la televisión, la producción de películas cinematográficas permite separar las

tareas de filmación y ensamble. Una vez revelada la película, ésta puede editarse, es decir,

ensamblar las diferentes escenas o insertar entre ellas otras en la secuencia correspondiente,

mediante un proceso de “cortar y pegar”. El proceso de producción de películas se divide,

básicamente, en dos partes:

Producción: Cada escena en la película se filma en un estudio o en una localidad determina-

da con cámaras de cine. Las filmaciones se hacen por separado y no se hace ningún intento

para ensamblarlas en secuencia en el momento de filmarlas. La filmación se programa de

acuerdo a la conveniencia de los productores o realizadores. Por ejemplo, todas las escenas

en un determinado escenario se filman en la misma sesión, sin importar cómo serán ensam-

bladas en el producto final.

Postproducción: En este proceso se agregan efectos especiales, edición de imágenes y sonido

y ensamble. Este es un proceso complejo que conlleva diferentes tipos de equipos y habilida-

des humanas.

En los tiempos previos al desarrollo de la grabación de vídeo, esto no era posible hacerlo en

televisión, si bien se empleó una técnica designada como kinescopio, en que la señal de televi-

sión se imprimía en una película, que era posible editar luego, mediante las técnicas cinema-

tográficas. Era un proceso complicado y caro, que no estaba al alcance de todos los centros de

producción. Con el adevenimiento de la grabación de vídeo en cinta magnética, la posibili-

dad de edición se simplificó considerablemente, si bien tuvieron que pasar varios años antes

de que se desarrollaran sistemas de edición electrónica. En sus inicios, la edición en cinta

magnética fué muy semejante a la de cine, pero más complicada, ya que tenía que llevarse a

cabo manualmente, marcando la cinta en los puntos de edición, aplicando sobre ella un aero-

sol de partículas ferromagnéticas para identificar las pistas grabadas, identificar los puntos

en que estaba presente el pulso de sincronismo vertical y luego cortar la cinta y ensamblarla

con otra cinta, en la que se había llevado a cabo el mismo proceso, para producir la secuencia

deseada de imágenes. Si todo iba bien, el material editado podía reproducirse satisfactoria-

mente sin saltos en los intervalos verticales de la señal de vídeo. Si no resultaba tan bien, po-

día ocurrir que el adhesivo con el que se habían unido las cintas se desprendiera ligeramente

a su paso por las cabezas de vídeo, causando daños irreversibles en ellas.

Este proceso, complicado y que requería personal especializado para llevarlo a cabo, dio lu-

gar a un rápido desarrollo de sistemas electrónicos de edición, que aparecieron en el merca-

do a mediados de la década de los años sesenta.

En la edición electrónica se genera una cinta del programa completo, grabando en ella las

escenas individuales, grabadas a su vez en otras cintas y ensambladas en la secuencia precisa

requerida para el programa. Esto da lugar a una segunda generación, en que la calidad de la


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señal se deteriora algo. Aún así, era posible obtener hasta una tercera o cuarta generación con

calidad aceptable.

Esta técnica, utilizada hasta nuestros días, permitió producir programas prácticamente libres

de errores o fallos de producción, de modo que podían ser grabados, editados y almacenados

antes de su transmisión o comercialización.

Para que la edición electrónica funcione correctamente, es necesaria una sincronización pre-

cisa entre las señales a editar, en tres niveles: sincronismo de cuadro o campo, sincronismo

de línea y sincronismo dela subportadora de color. Si el sincronismo vertical no es preciso, la

imagen saltará o rodará verticalmente, si se pierde el de línea, la imagen se perderá en franjas

horizontales y, si se pierde el de color, éste no podrá reproducirse adecuadamente, cambian-

do el matiz o perdiéndose completamente el color. Este problema, aunque al principio fue

delicado se superó con el tiempo, al grado de que la edición podía llevarse a cabo por el ope-

rador, prácticamente ignorando la sincronización, de la que se encargaban los circuitos y

mecanismos de las máquinas.

24. Técnicas de edición

Hay tres técnicas básicas de edición en cinta, tanto para formatos analógicos como digitales:

ensamble, inserción y “A-B roll”. Las dos primeras requieren por lo menos, de dos máquinas,

en tanto que la tercera requiere al menos de tres máquinas. La edición puede hacerse sobre el

vídeo, el audio o ambos. Para la edición es necesario un controlador que, o bien puede ser

externo a las máquinas o puede formar parte de una de ellas, generalmente la máquina que

actúa como grabadora.

En la edición electrónica se visualiza primero el material que se desa grabar o insertar y el

operador marca los puntos de inicio y fin de la edición grabando un tono para cada punto en

la pista de cue, pone luego las máquinas en modo de edición. Las cintas en las máquinas gra-

badora y reproductora retroceden automáticamente a un punto alrededor de cinco segundos

antes del punto de inicio de la edición con el fin de que los mecanismos en ambas máquinas

tengan tiempo suficiente para sincronizarse. Este proceso de designa como preroll. En ese

punto las máquinas arrancan hacia delante en modo de reproducción (play) y, cuando se de-

tecta el tono de inicio en la pista de cue, la máquina grabadora conmuta automáticamente al

modo de grabación. Al detectar el segundo tono de cue, la grabación termina y, generalmente

la máquina grabadora retrocede al punto inmediato anterior al final de la edición, quedando

lista para una nueva edición. Un aspecto importante en la edición es la pista de control, fun-

damental para la sincronización de las máquinas, a fin de que los servos no se desenganchen

al reproducir la porción editada. Es frecuente preparar la edición grabando la cinta virgen en

que se hará la grabación, primero sólo con la pista de control, antes de proceder a la edición

propiamente dicha.

25. Edición por ensamble

En proceso de edición por ensamble, la cinta final se obtiene grabando sucesivamente los

materiales a ensamblar, contenidos en otras cintas. La edición en cinta se designa también


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como edición lineal, a diferencia de la edición no lineal en disco magnético . En la edición por

ensamble, la fuente de vídeo puede ser un reproductor de cinta o una cámara. Si fuente es

una cinta original, es decir, no es copia de otra cinta, la cinta resultante de la edición será de

segunda generación.

26. Edición por inserción

La edición por inserción es una variante mejorada de la edición por ensamble que requiere

que la cinta esté pregrabada, bien sea con vídeo o por lo menos con imágenes negras y sin-

cronismo, ya que la inserción utiliza los pulsos de sincronismo del vídeo previo. Esto permite

que la edición pueda hacerse en cualquier punto de la cinta, en cualquier momento. Es una

técnica mejor que el ensamble, pero requiere de circuitos más complejos en la grabadora, por

lo que usualmente no se incluye en los equipos de consumo de bajo costo. En inserción, el

punto de edición debe ser muy preciso para evitar la sobregrabación por otra edición. La

edición por inserción permite insertar nuevas señales de vídeo sobre las viejas con limpieza

en la edición. También permite agregar nuevas imágenes manteniendo el audio original.

Una técnica conveniente en la edición por inserción es grabar la pista de audio para el seg-

mento a editar antes de grabar el vídeo. Esto permite utilizar el audio para sincronizar las

inserciones de vídeo, de modo que haya sincronización entre ambas señales al término de la

edición.

27. Edición A-B roll

En esta técnica se utilizan dos máquinas como reproductoras conectadas a la grabadora a

través de un mezclador (switcher) de vídeo controlado por computadora. El material a repro-

ducir se prepara antes en una sesión de preedición bien sea por ensamble o inserción. Al inicio

de la edición, las máquinas reproductoras arrancan simultáneamente y el vídeo se alimenta a

la grabadora a través del mezclador, que efectúa la conmutación de las señales de entrada en

tiempo real. Este tipo de edición requiere total sincronismo de color en las máquinas repro-

ductoras. Eventualmente, pueden utilizarse más de dos máquinas reproductoras en sistemas

más complejos.

28. Postproducción

A veces se designa como postroducción sólo al proceso de edición. En realidad, la edición es

sólo una parte del proceso de postproducción, que puede incluir una variedad de tareas adi-

cionales para dar el acabado final a un programa de televisión. Entre estas tareas se tienen:

Corrección o realce de color.

Efectos de transición.

Efectos de vídeo.

Subtítulos.


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Mezcla de audio.

Musicalización.

Integración de audio y vídeo.

Corrección o realce de color. En el material que resulta de una edición puede ocurrir que la

calidad de la señal cromática no sea homogénea, lo que puede corregirse mediante un correc-

tor de color. Si una escena particular es ruidosa, puede mejorarse la relación señal a ruido con

equipo reductor de ruido.

Efectos de transición. Es frecuente en postproducción agregar efectos especiales como disol-

vencias o cortillas entre imágenes. Estas transiciones no cambian la geometría de la imagen,

simplemente reemplazan una imagen con otra.

Efectos de vídeo. Hay muchos efectos que son más que transiciones y que suelen designarse

como efectos especiales. Algunos de ellos son:

Croma key. Este es un efecto muy utilizado en producción de televisión, parti-

cularmente en los programas de noticias, en que se tiene una imagen en pri-

mer plano, por ejemplo un locutor o presentador y, en un segundo plano otra

imagen, como un paisaje, un mapa, etc., de modo que se produce la sensación

de que el presentador está, no en un estudio de televisión, sino en algún otro

lugar. Para ello se combinan dos imágenes, utilizando una imagen para deli-

near la incrustación de la otra. Esto se consigue haciendo que la imagen en el

segundo plano sea sólo un color homogéneo, por lo general azul claro, como

fondo de la imagen en primer plano. El “croma keyer” se ajusta para insertar

la imagen del segundo plano en el área azul de la imagen. Evidentemente en la

imagen del primer plano no puede haber el mismo color. Por ejemplo si se tra-

ta de una persona, esta no puede vestir nada que tenga el mismo color del

fondo, ya que allí también se insertaría la porción correspondiente de la se-

gunda imagen. Este efecto puede realizarse con señales analógicas o digitales.

Pantalla dividida. Es un efecto en que diferentes imágenes se insertan en dife-

rentes partes de la pantalla, por ejemplo una a la derecha y otra a la izquierda.

Efectos digitales. Con este nombre genérico se designan una variedad de efec-

tos que fueron posibles en televisión gracias al desarrollo de los sistemas de

procesado digital de vídeo. Incluyen todos los efectos en que se realiza alguna

manipulación geométrica de la imagen, lo que no puede hacerse en el contexto

analógico. Algunos ejemplos son los efectos zoom, que cambian el tamaño de

una imagen (acercamiento o alejamiento), rotación de una imagen, cambios de

página, efectos tridimensionales, etc. Debido a la variedad, potencia y utilidad

de estos efectos, fueron utilizados desde hace décadas en televisión analógica

empleando conversión analógica-digital y digital- analógica.


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Subtítulos. En muchos programas se utilizan subtítulos u otras imágenes generadas por

computadora, superpuestas a la imagen original. En televisión digital esto es relativamente

simple, en el caso analógico es necesario utilizar equipos especiales para su inserción, a fin de

evitar el efecto de aliasing.

Mezcla de audio. La mezcla es el proceso por el que se combinan dos o mas señales, bien

sean de audio o de vídeo. La mayoría de los canales de audio asociados al vídeo se graban

como varias pistas separadas que se combinan en la postproducción. Por ejemplo, es común

tener pistas separadas para música, diálogo, efectos y sonido ambiental. Las señales de cada

pista pueden optimizarse por separado y mezclarse después para producir la pista deseada

de audio.

Musicalización. Al producir un programa es frecuente incluir música de fondo o efectos mu-

sicales para acompañar el diálogo o las imágenes. Esto requiere de una selección previa de la

música a grabar y su grabación una vez realizada la edición de vídeo. A veces se procede a la

inversa, grabando primero la pista de audio y luego ensamblando o insertando las imágenes

adecuadas.

Integración de audio y vídeo. Normalmente el audio y el vídeo se graban separadamente y

se manipulan por separado durante la postproducción. Esto es necesario porque la continui-

dad del audio y del vídeo suele ser diferente. Por ejemplo, en una escena de un diálogo entre

dos personas, el vídeo puede cortarse o disolverse, o incluirse otro material de apoyo. Sepa-

rando el audio del vídeo, el editor de vídeo no tiene que preocuparse del audio y viceversa,

durante los cortes o disolvencias. Una vez que el audio y el vídeo han sido tratados por sepa-

rado se combinan en un producto final. El único requisito, muy importante, es mantener la

sincronización, lo que se facilita utilizando el código de tiempo grabado en las cintas.

29. Postproducción digital

La edición digital en cinta es, en muchos aspectos, similar a la descrita en las secciones ante-

riores, por lo que abundaremos en este aspecto. La postproducción fue uno de los primeros

campos de la televisión en que se emplearon técnicas digitales. Otro fue la conversión de

estándares (PAL a NTSC y viceversa). Los efectos digitales descritos antes han tenido un

impacto muy importante en la postproducción. En el terreno de la edición, la tecnología digi-

tal ha dado lugar a un modo de edición completamente diferente: la edición no lineal.

La cinta magnética es un medio lineal, en el sentido de que es unidimensional. Para ir de un

punto de la cinta a otro, es necesario recorrer una determinada longitud de cinta, que puede

considerable si dichos puntos se localizan en los extremos de aquélla. En una cinta no hay

forma de acceso aleatorio o cuasi aleatorio16, a diferencia de los discos magnéticos que pue-

den considerarse, desde un punto de vista práctico, como medios de acceso aleatorio, lo que

permite un acceso rápido a cualquier material grabado en el disco. El acceso a cualquier pun-

to del disco puede tomar varios milisegundos, lo que si bien es un tiempo corto, no lo es sufi-

16 Cabe mencionar que la grabación digital en cinta se utilizó extensamente en computadoras hasta cerca de 1970.


36

ciente para editar vídeo, en que es necesario un tiempo de acceso menor que la duración del

intervalo vertical de una señal PAL o NTSC, de algo menos de un milisegundo.

Sin embargo, en el contexto digital este problema se resuelve con facilidad utilizando un buf-

fer o memoria RAM auxiliar, capaz de almacenar suficiente vídeo como para cubrir el tiempo

de búsqueda en el disco duro. En esas condiciones, un sistema de edición puede conmutar

“instantáneamente” a cualquier cuadro de vídeo grabado en el disco.

A pesar de que la tecnología digital ya no es nueva, hace no muchos años sus limitaciones

eran bastante mayores que las actuales, en particular por la capacidad de memoria de acceso

aleatorio (RAM) y de los propios discos duros. La señal digital de vídeo, sin compresión,

representa una enorme cantidad de datos y esto limitó considerablemente la cantidad de

vídeo que podía almacenarse y manejarse en discos de capacidad “razonable”. Con el desa-

rrollo de las técnicas de compresión de vídeo es posible la edición, sin embargo, no propor-

ciona señales de calidad profesional para postproducción y aunque es válida para servicios

de calidad inferior, no lo es en el ámbito profesional en que la edición debe hacerse con la

máxima calidad posible, para lo que son necesarios sistemas de cómputo mas poderosos y

con gran capacidad de almacenamiento. En la actualidad, la tendencia es, cada vez más al

uso de los equipos de edición no lineal.

Desde el punto de vista del costo, un editor no lineal cuesta de la quinta a la décima parte

menos que un sistema de edición lineal profesional. Lo que requiere es, básicamente un PC

potente o una estación de trabajo y gran capacidad de memoria en disco duro y RAM, ade-

más del hardware necesario para captura de vídeo , compresión y descompresión. Debido a

la gran competencia en el mercado, los costos van reduciéndose al mismo tiempo que mejora

el rendimiento de estos equipos. Puede decirse que es el sistema de edición en un futuro a

corto plazo.

30. Grabación en discos magnéticos

La grabación de señales de televisión en disco se remonta a la década de los años 1920, en

que John L. Baird realizó los primeros intentos. La grabación no era magnética, sino en discos

de acetato y él no pudo reproducir lo que grabó. No fue sino hasta hace unos pocos años que,

gracias a las técnicas actuales, fue posible recuperar esas señales. En los años treinta del siglo

XX se desarrollaron también algunos sistemas de grabación en disco, con señales de 30 lí-

neas/cuadro, 12.5 cuadros/seg. Este fue un tema abierto durante los años siguientes, sin lle-

gar a conseguir realmente un sistema eficiente. En todos los casos, la grabación era similar a

la de los discos de audio.

Con la posibilidad de grabación en medios magnéticos, en que la cinta ocupó un papel pre-

ponderante, se siguió trabajando sobre los discos magnéticos. En la década de los años sesen-

ta del siglo XX salieron al mercado algunos discos para grabación y reproducción magnética

de vídeo, con capacidad limitada a unos 15 a 20 minutos, como el ilustrado en la figura 25,

pero no tuvieron éxito comercial.


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Fig. 25. Videodisco doméstico en 1965.

Uno de los motores de este desarrollo fue la conveniencia de poder reproducir de forma

prácticamente instantánea, principalmente acciones en eventos deportivos. A mediados de la

década de los sesenta, Ampex consiguió sacar al mercado un disco capaz de hacerlo, tanto a

velocidad normal como reducida, con capacidad para grabar entre treinta y sesenta segun-

dos de vídeo.

Fig. 26. Videodisco antiguo profesional

A partir de los años ochenta, la grabación en disco evolucionó considerablemente en el en-

torno de las computadoras y ello contribuyó también al desarrollo de la grabación de vídeo

en disco, sobre todo, con señales digitales. Actualmente, la tecnología de los discos duros de

computadora se emplea cada vez más en cámaras portátiles y en postproducción de televi-

sión (edición no lineal), si bien es una de las posibles aplicaciones de los discos duros. Otra

importante, es su aplicación servidores de vídeo.

Los discos duros son medios magnéticos y la grabación y reproducción en ellos utilizan los

mismos principios ya descritos para la grabación en cinta. Una diferencia importante es que

mientras la cinta es un medio lineal, o secuencial, el disco duro es un medio cuasi-aleatorio,

lo que proporciona una rapidez mucho mayor en los procesos de edición y postproducción.

El disco puede ser flexible (floppy) o rígido (duro). Sobre la superficie del disco se desliza una

cabeza móvil radialmente, que se posiciona sobre pistas concéntricas a grabar o reproducir.

Durante el proceso de grabación o reproducción, la cabeza se mantiene fija sobre una pista,

saltando rápidamente de una pista a otra si la cantidad de datos ocupa más de una pista.

Todas estas acciones se desarrollan bajo control por computadora. El movimiento de la cabe-


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za entre pistas contiguas tarda, aproximadamente, 1 ms. Para aumentar la capacidad de al-

macenamiento es posible apilar varios discos en la forma que se muestra en la figura 27.

Fig. 28. Detalle de los discos y cabezas

Debido a que la cabeza puede mantenerse estacionada sobre una pista durante largos perío-

dos de tiempo, no es conveniente que esté en contacto con la superficie del disco por los efec-

tos abrasivos entre cabeza y disco. Para evitar ese contacto, las cabezas se han diseñado para

“volar” sobre la superficie del disco sin tocarla, lo que se consigue por el movimiento del aire

generado por la rotación del disco, formando un colchón de aire entre éste y la cabeza. El

diseño de este tipo de cabezas fue producto de muchos años de desarrollo tecnológico, en

que se consiguió mantener una separación entre la superficie del disco y la cabeza del orden

de 0.2 micras. Evidentemente esto requiere de un control preciso de la superficie del disco,

de los materiales de la cabeza y del montaje de ambos. Una sola partícula de polvo que se

cuele entre el disco y la cabeza puede producir efectos desastrosos tanto en la cabeza como

en el disco. Los discos actuales están sellados herméticamente en su propia atmósfera y pue-

den funcionar continuamente durante años sin sufrir daños.

Por lo general los daños en los discos duros (sectores defectuosos) son causados por las cabe-

zas sobre la superficie del disco, sobre todo al manipular la computadora con los discos fun-

cionando. Cuando el disco está parado, la cabeza hace contacto con la superficie del disco,

por lo que en la actualidad, prácticamente todas las unidades de disco estacionan las cabezas

sobre partes no usadas del disco cuando las computadoras o los discos están parados.

La grabación en los discos duros se realiza en pistas concéntricas como se ilustra en la figura

29. Cada pista, a su vez se divide en sectores sobre los que se graba la información. La cabeza

se desplaza o bien radialmente o en forma de arco sobre la superficie del disco como se pue-

de apreciar en la figura 28 anterior. Cada pista y sector están identificados por una dirección

grabada sobre ellos al formatear el disco, de modo que puede posicionarse rápidamente so-

bre la pista y el sector adecuados.


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Fig. 29. Forma de las pistas y sectores en un disco.

La mayor parte de las aplicaciones de vídeo en disco duro emplean compresión a fin de con-

seguir tiempos de reproducción razonables de acuerdo a la capacidad de los discos. Por

ejemplo, para vídeo comprimido a 19 Mbit/s el tiempo de reproducción es de unos siete mi-

nutos por gigabyte. En la actualidad es posible disponer de discos capaces de almacenar va-

rios cientos de gigabytes, en formatos compactos y removibles y la compresión de vídeo

puede realizarse con uno o dos circuitos integrados, ya es un hecho cada vez más frecuente,

contar con cámaras y grabadora de disco duro incorporada, como la mostrada en la figura

27.

Fig. 27. Cámara portátil con disco duro removible incorporado

Otra aplicación reciente, es la incorporación de discos duros en las grabadoras domésticas de

DVD. Estos discos tienen actualmente capacidades del orden de 100 Gbytes y permiten una

serie de comodidades al usuario durante la grabación, que se lleva a cabo primero en el disco

duro y posteriormente se transfiere al DVD. Con estos equipos domésticos, de relativamente

bajo costo, es posible grabar varias decenas de horas de vídeo.

31. Servidores de vídeo

Dada la posibilidad de acceso cuasi-aleatorio de los discos duros, es posible construir un sis-

tema capaz de seleccionar materiales de una amplia videoteca y ponerlos, prácticamente de

forma instantánea al acceso de uno o más usuarios. Esto se designa como vídeo por demanda

(VOD17) y el sistema se designa como servidor de vídeo. Mediante conjuntos de discos duros,

17 Video On Demand.


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son posibles servidores con capacidad de varios Tbytes18. Aplicando compresión MPEG-2 a

una tasa binaria de 4 Mbit/s, un servidor de 100 Gbytes puede almacenar hasta cincuenta y

cuatro horas de vídeo, del que puede accederse a cualquier cuadro en unos pocos milisegun-

dos. Utilizando compresión MPEG-4, la capacidad de almacenamiento aumenta considera-

blemente. Los servidores de vídeo se utilizan extensamente en la actualidad, principalmente

en los sistemas de televisión por cable.

La parte central del servidor de vídeo es la memoria, en la que se almacena el vídeo compri-

mido, por ejemplo con MPEG-2 bien sea en flujo múltiple de transporte, que incluye varios

programas, o en un flujo de un solo programa, siendo esta última la forma más adecuada

para distribución. Hay tres características principales que afectan el funcionamiento del con-

tenido almacenado: volumen o capacidad de memoria, redundancia y tasa de transferencia.

La tecnología básica para almacenamiento es en disco duro magnético, en que el volumen de

almacenamiento es función de las horas de contenido y de la relación de compresión. Un

requisito de almacenamiento de 100 horas a 6 Mbit/s, requiere de una capacidad de 270 Gby-

tes. Este ejemplo de 100 horas de contenido es sumamente modesto, ya que muchos opera-

dores de los medios masivos de comunicación requieren miles de horas de contenido. Una

alternativa para conseguir este volumen de almacenamiento es utilizar almacenamiento je-

rárquico con tecnologías “casi en línea”, como las cintas magnéticas y los discos magneto-

ópticos, que proporcionan además, una solución efectiva desde el punto de vista de costo,

del orden de un décimo por bit almacenado, respecto a los discos magnéticos. Con esta solu-

ción es posible almacenar contenidos hasta de petabytes19. El término “casi en línea” refleja el

hecho de que el acceso no es instantáneo, si bien es automático basado en robots.

En los servidores, un fallo en un disco puede tener consecuencias serias, por lo que se em-

plean sistemas redundantes designados como RAID (Redundant Array of Individual Disks),

en que se cuenta con discos adicionales en que la información se duplica. Usualmente se em-

plea un 20% de discos más, para este fin.

El contenido almacenado debe configurarse para formar un flujo continuo (stream) de mu-

chos programas simultáneamente. Un servidor diseñado para servicios de distribución a

tiempos determinados como los de NVOD20 o PPV21 en una red de cable pueden necesitar

distribuir hasta 200 programas simultáneamente. Si la compresión promedio produce flujos

de 6 Mbit/s por programa, el ancho de banda necesario es de 1.2 GHz.

En lo anterior se ha considerado sólo la distribución de contenidos almacenados. Una situa-

ción en perores condiciones es cuando es necesario agregar nuevos contenidos a la misma

tasa en que se distribuyen, duplicando así el contenido de memoria de lectura-escritura y el

ancho de banda a 2.4 Gbit/s (300 Mbytes/s). Esta es una condición extremadamente fuerte

para cualquier sistema de almacenamiento, especialmente si alguno de los discos falla cuan-

do el sistema redundante RAID se encuentra corrigiendo un error en un disco, al mismo

tiempo que intenta reconstruir los datos originales en un disco de reeemplazo.

18 Tbyte = Terabyte. Tera = 1012 o un billón de bytes. 19 Peta = 1015

20 Near Video on Demand. Vídeo por solicitud casi inmediato 21 Pay Per View. Pago por evento o pago por visión


41

Evidentemente el tema de los servidores de vídeo es amplio y relativamente complejo, de

modo que queda fuera del contexto de estas notas en que nos limitamos a mencionar los as-

pectos relacionados con la grabación.

32. Grabación óptica

La grabación óptica de vídeo analógico fue introducida en el mercado hace más de veinte

años con el videodisco de láser inicialmente como un producto de consumo, pero nunca al-

canzó realmente un éxito comercial y fue más bien utilizado como un elemento de almace-

namiento de vídeo, de acceso aleatorio en aplicaciones educativas y de entrenamiento en la

industria.

Todos los sistemas de grabación óptica se basan en la reflexión de la luz y utilizan el mismo

principio para detectar las variaciones en las propiedades ópticas del medio de grabación. En

los discos compactos (CD) y en los discos digitales versátiles (DVD) se detectan los cambios

en la intensidad de un haz liminoso, en tanto que en los magnetoópticos se detectan los cam-

bios en la polarización.

Las aplicaciones de los discos ópticos se centran en aspectos que requieren removilidad,

fiabilidad y bajo costo respecto a los discos magnéticos. Entre las aplicaciones típicas se en-

cuentran el almacenamiento de archivos, tanto de texto como de imágenes, fotografías e

imágenes médicas. Otras aplicaciones frecuentes incluyen la grabación de películas y otros

materiales de vídeo, presentaciones multimedia y bases de datos en línea, incluyendo servi-

dores de vídeo. En la actualidad, los discos ópticos (CD y DVD) se han convertido en el me-

dio más común de almacenamiento, manejo e intercambio de información.

Muchas aplicaciones basadas en servidores, tales como comercio electrónico, medicina y bi-

bliotecas, entre otras, requieren de tiempos de acceso modestos, del orden de 10 ms, a la vez

que de gran capacidad y tasas de transferencia considerables, lo que hace que los discos ópti-

cos constituyan una solución adecuada por su relación costo/rendimiento. En los próximos

años y, como consecuencia de la convergencia con Internet, surgirán nuevas clases de aplica-

ciones basadas en servidores, en tanto que las aplicaciones personales y domésticas definirán

los estándares futuros.

Los sistemas de grabación óptica son, potencialmente, más fiables que los de grabación mag-

nética, ya que la distancia entre el elemento de escritura-lectura es mayor y, por consecuen-

cia, el riesgo de daños en el disco o la cabeza, debidos a efectos abrasivos de contacto es prác-

ticamente nulo. Asimismo, el medio de grabación es fácilmente removible y manipulable. Sin

embargo, hay otras posibles causas de problemas como la posibilidad de daños a la superfi-

cie del disco por manipulación indebida o efectos ambientales como polvo y suciedad, la

vida y estabilidad mecánica del láser, así como daños mecánicos causados por choques o

vibraciones.

Entre las principales desventajas de los medios ópticos respecto a los magnéticos está la me-

nor velocidad de acceso a los datos, en parte por las características de las cabezas ópticas y en


42

parte por tratarse un medio removible en que no se pueden tener velocidades de rotación tan

altas como en medios fijos rígidos y estables como los discos duros.

Tipos de discos ópticos

Etre los más comúnmente utilizados y de los que se pueden distinguir los siguientes tipos:

CD de audio.

CD-R o CD-ROM

CD-RW

DVD en sus diversas modalidades.

En términos generales, puede decirse que el principio de funcionamiento es muy similar, por

no decir prácticamente el mismo, en todos los casos. Lo que los distingue principalmente,

son las características del disco y de la información grabada. Trataremos primero lo referente

a los discos compactos (CD) y luego hablaremos de los DVD.

Una de las razones fundamentales del porqué los CD de audio y los CD-ROM han tenido

gran éxito es el seguimiento por todos los fabricantes de estándares uniformes y estrictos.

Estos estándares fueron preparados, en buena medida por Philips y Sony y suelen designar-

se por los colores en que se imprimieron originalmente. El formato físico del CD de audio

obedece al estándard IEC 908, también designado como “libro rojo”, en tanto que el

CD/ROM sigue el estándard ISO/IEC 10149 o “libro amarillo” y el CD regrabable, al ISO/IEC

11172/1/2/3 designado también como “libro naranja”. Por otra parte el formato lógico del CD

de audio está definido por el estándard ISO-9660 y el CD/RW por el estándard ECMA 168/

ISO 13940.

Características físicas generales de los CD

El CD es una pieza muy simple de policarbonato como se ilustra en la figura 28, de un espe-

sor de 1.2 mm, 12 cm de diámetro y con un agujero de 15 mm en el centro. Sobre la pieza o

substrato de policarbonato se deposita primero, una capa homogénea y sumamente delgada

del material en el que se imprimirá la información, sobre éste, se deposita una fina capa de

aluminio que reflejará la luz y finalmente una capa de acrílico protector y la etiqueta.

Fig. 28. Disco compacto


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A diferencia del disco magnético, un CD tiene una sola pista en espiral que va desde la parte

central a la periferia. Las características físicas de la pista son diferentes en los CD de audio

respecto a los CD-R. En la parte del disco más cercana al centro no se almacenan datos. El

área activa de datos se inicia a 46 mm del centro y termina a 11.7 cm. El rango de 46 a 50 mm

designada en inglés como lead in area, y el de 11.6 a 11.7 cm se designa como lead out. Los

discos se graban del centro a la periferia, ya que reduce el tiempo de manufactura y, por otra

parte, en los CD grabables permite cambiar el volumen de datos grabados, es decir, permite

agregar datos cuando el disco no está grabado en la totalidad del área útil. Esta característica

hace posible el empleo de CD de menor diámetro, aún del tamaño de una tarjeta de visita o

poco más, capaz de almacenar unos 2 MB.

Características de la pista.

Los CD de audio se fabrican, por lo general, mediante un proceso de estampado en que, de

forma similar al troquelado, se imprime sobre el disco la información. Esto permite la fabri-

cación rápida, barata y en grandes cantidades.

En los CD de audio la pista puede considerarse como una protuberancia22 continua a lo largo

de la espiral, sobre la que se “cavan” pozos de acuerdo a la información a grabar,

La pista de datos tiene un ancho de 0.5 micras23 con una separación entre pistas24 de 1.6 mi-

cras. Las protuberancias alargadas que constituyen la pista de datos tienen un ancho de 0.5

micras y pueden variar en longitud según las características de los datos grabados entre 0.83

micras y 0.125 micras. En la parte derecha de la figura 29, se ilustra la apariencia que tendría

la superficie de la pista vista a través del policarbonato plástico. En la literatura en inglés es

frecuente referirse a fosos o pozos (pits) en lugar de protuberancias25. Parecen pozos desde el

lado de la capa de alumnio, pero como protuberancias desde el lado del láser, ya que éste

graba y lee el disco desde la parte inferior.

Fig. 29. Estructura de la pista grabada de un CD.

La mayor parte de la cara grabable del CD es una pieza moldeada por inyección de policar-

bonato plástico. Durante la fabricación en este plástico se imprime una protuberancia en

forma de pista microscópica dispuesta en forma espiral continua del centro a la periferia.

Una vez que se ha formado ésta, se deposita una finísima capa de aluminio reflector sobre el

22 Puede también pensarse como un surco, dependiendo del lado del que se vea. 23 Una micra es una millonésima de metro o una milésima de milimetro. 24 Aunque estrictamente se trata de una única pista en el disco puede pensarse que se trata de pistas adyacentes. 25 En inglés el término es bumps y quizá una palabra más descriptiva sería chinchones.


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disco, cubriendo las protuberancias y, finalmente, se cubre todo con una capa de acrílico

(spray) para protegerlo quedando con la apariencia que se muestra en la figura 30.

Policarbonato plástico

EtiquetaAcrílicoAluminio

125 nm1.2 mm

Fig. 30. Sección transversal de un CD de audio

En realidad, en la figura 30 se ilustra la sección de un disco convencional grabado, o más

correctamente estampado, como es el caso de un CD de audio. El estampado permite la fa-

bricación de centenares o miles de copias con rapidez y precisión y es completamente dife-

rente al proceso de grabación al que usualmente estamos habituados y que requiere de un

tiempo relativamente grande para grabar un disco.

Como consecuencia de lo anterior, los CDs de audio o de datos, tales como los empleados

para catálogos, libros, etc., son medios de almacenamiento de sólo lectura (read only). A prin-

cipios de la década de 1990 se introdujeron los discos grabables (CD-R), de modo que los

usuarios podían almacenar en ellos información a voluntad. Los discos CD-R no tienen sur-

cos o protuberancias y, en lugar de esto, tienen una superficie reflectiva continua de metal,

depositada sobre una capa de material fotosensible, como se ilustra en la figura 31. Cuando

el disco está en blanco, la capa fotosensible es translúcida, pero cuando se calienta mediante

un haz de luz concentrada, de intensidad y longitud de onda particulares, se vuelve opaco,

impidiendo la reflexión de la luz en ese punto. En inglés es frecuente referirse al proceso de

grabación como “quemado del disco” (burn).

Policarbonato plástico

Material fotosensibleAluminioEtiqueta

Fig. 31. Sección transversal de un CD-R.

Quemando, es decir, obscureciendo puntos selectivamente a lo largo de la pista del CD y

dejando otras áreas translúcidas en la capa fotosensible, se crea una secuencia digital que

puede ser leída por un reproductor de CD. La luz del láser del reproductor sólo se reflejará

cuando dicha capa es translúcida y puede reflejarse en la capa de aluminio. En estas condi-

ciones, aún cuando en la pista del CD-R no hay pozos o protuberancias, el comportamiento

es el mismo que en un disco estándar de audio.


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Dadas las pequeñas dimensiones de los puntos a quemar, la precisión del sistema de graba-

ción tiene que ser muy grande, si bien el proceso básico es relativamente simple. El grabador

de CD tiene un láser montado sobre un mecanismo móvil, igual que en el caso del reproduc-

tor, pero a diferencia de éste que sólo tiene un láser de lectura, en el grabador hay un “láser

de escritura”, más potente que el de lectura, de modo que interacciona con el disco de forma

distinta, alterando la superficie de éste en lugar de hacer sólo que la luz incidente se refleje.

Los láseres de lectura no tienen intensidad suficiente como para quemar la capa fotosensible

y, por consecuencia, no destruyen la información grabada. El láser de escritura quema el ma-

terial fotosensible para codificar un cero y lo deja translúcido para codificar un uno.

Aspectos de grabación

La mayoría de los grabadores de CD pueden funcionar a distintas velocidades de grabación,

designadas desde 1× hasta 52×. A 1× el disco gira aproximadamente a la misma velocidad de

reproducción. Esto significa que tardará 60 minutos en grabar 60 minutos de música. A 2× la

velocidad de grabación es el doble la grabación tarda la mitad de tiempo que la reproducción

y así sucesivamente. Cuanto mayor sea la velocidad de grabación el sistema de control del

láser será más complejo y la conexión entre la computadora y la grabadora debe ser más rá-

pida. El disco a grabar debe estar diseñado para escribir la información a la velocidad de la

grabadora.

Una ventaja importante de los discos CD-R es que funcionan en casi todas las reproductoras

de CD y CD-ROM, que son las más extendidas en el mercado actualmente. Además de esta

ventaja de compatibilidad hay que mencionar que el precio de los CD se ha reducido consi-

derablemente en los últimos años, lo que los hace un medio de almacenamiento barato y fia-

ble. Sin embargo, el principal inconveniente es que los discos, una vez grabados, no pueden

volver a utilizarse, excepto si no se han grabado en su totalidad y el proceso de grabación

permite la adición de datos adicionales, sin exceder la capacidad del disco. En cualquier caso,

el hecho es que los datos grabados no pueden borrarse ni se puede reutilizar el disco.

Se han desarrollado CD regrabables, designados como CD-RW, en que es posible borrar la

información grabada y reutilizarlos. Estos discos se basan en tecnología de cambio de fase un

material que es un compuesto amorfo de plata, antimonio, telurio e indio. Cuando el com-

puesto se calienta a una temperatura del orde de 600ºC se hace líquido y, a su temperatura

de cristalización, alrededor de 200ºC, se solidifica nuevamente.

Grabación y lectura.

El proceso de grabación de los datos no es simple y conlleva una serie de operaciones que, en

alguna forma son similares a las empleadas en la transmisión digital de televisión. Los datos

de entrada se someten a una codificación de canal en la grabación, a fin de detectar y corregir

errores en el proceso de reproducción. Las causas de los errores pueden ser de diversa natu-

raleza, desde imperfecciones en la superficie del CD a causadas por pequeños desajustes

mecánicos, de manera similar a las que ocurren en la reproducción de cintas magnéticas.

Adicionalmente, se cambia la forma de los datos mediante codificación designada como EFM

(Eight to Fourteen Modulation), o “modulación ocho a catorce” que se describe más adelante.


46

En la codificación para detección y protección contra errores se emplea también el intercala-

do o entrelazado (interleaving) así como técnicas para la ocultación de errores ya que, en la

práctica, algunos errores alcanzan a varios símbolos consecutivos, de manera semejante a los

errores en ráfaga en transmisión terrestre y no pueden ser corregidos. Entre estas técnicas de

ocultación se tiene la interpolación y, en el caso de los CD de audio, el silencio. En el primer

caso, cuando no se puede corregir un error, el decodificador hace una estimación del valor

adecuado de los símbolos interpolando los valores entre los símbolos previos y actuales y el

valor obtenido substituye al símbolo erróneo. Este método funciona bien para ocultar errores

de corta duración. El segundo método, de silencio, es el último recurso y produce un breve

período de silencio en la secuencia de datos. Sin embargo, no es tan simple como asignar un

valor de cero a todos los bits en la secuencia errónea, que produciría un “click” audible. Para

evitar esto, se disminuye el volumen durante el error y al terminar esto se vuelve a aumentar

para ocultarlo efectivamente. Hay que tener en cuenta que la duración real de estos errores

cuando mucho puede alcanzar duraciones del orden de un milisegundo o poco más.

En teoría, la combinación de paridad (códigos de bloque o convolucionales), junto con el

entrelazado pueden detectar y corregir ráfagas hasta de 4000 bits erróneos, o un defecto físi-

co, de una longitud hasta de 2.47 mm de longitud. Mediante interpolación, pueden ocultarse

errores hasta de 13700 bits o defectos físicos de hasta 8.5 mm de longitud.

En la pista grabada, los unos binarios corresponden a los bordes de los pozos, es decir a la

transición entre el principio o el final de un pozo, pero no a su longitud. Las porciones en

que no hay transiciones, bien sea en el interior del pozo o en la superficie reflectora, corres-

ponden a ceros binarios según se ilustra en la figura 32.

Fig. 32. Interpretación binaria de la pista grabada.

Esto da lugar a que si en la codificación de la información se tienen unos continuados, no

será posible grabarlos o detectarlos basándose solamente en las transiciones. Para hacer que

los unos no aparezcan seguidos se utiliza un código designado como modulación ocho a catorce

(EFM26), que no es estrictamente modulación, sino una forma ingeniosa de codificación.

La modulación ocho a catorce (EFM) constituye un método sorprendente para reducir los

errores. La idea es minimizar el número de transiciones de 0 a 1 y de 1 a 0, evitando así pozos

de muy corta longitud. En EFM se emplean combinaciones de bits en que más de dos (3T),

pero menos de diez ceros (11T), aparecen de forma continua. Por ejemplo, un diez digital que

en hexadecimal (ocho bits) corresponde a 0000 1010 en EFM resulta el símbolo de catorce bits

1001 0001 0000 00. Esto da lugar a que los pozos tengan longitudes discretas entre tres y once

bits.

26 Eight-to-Fourteen Modulation


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33. Principio de funcionamiento

Los sistemas ópticos de grabación y almacenamiento de información consisten de una cabeza

óptica o dispositivo para grabar y leer sobre la superficie del disco. La información se graba

mediante un haz luminoso generado por un láser en la cabeza óptica, que incide sobre la

superficie del disco y, por efecto térmico, altera las características ópticas de ésta, tales como

intensidad, polarización o reflectividad. La detección se realiza por un detector óptico, gene-

ralmente un fotodiodo, situado también en la cabeza óptica, como se ilustra en la figura 33.

La cabeza se mueve radialmente sobre la superficie del disco giratorio y el adecuado posi-

cionamiento de las cabezas y la velocidad de rotación del disco se controlan mediante servo-

sistemas.

En reproducción el láser ilumina la pista en la superficie del disco, con menor potencia que

en la grabación, y ésta se refleja por un espejo o una red de difracción, que permite pasar la

luz del láser hacia el disco, pero no a la inversa y la refleja hacia el sensor, que suele ser un

fotodiodo, en la forma ilustrada en la figura. A diferencia de los discos magnéticos en que las

pistas son circulares y cerradas, en los discos ópticos la pista es una espiral única y continua

como se ilustra en la figura 34, por lo que puede decirse que el CD es un medio de acceso

secuencial, semejante a la cinta magnética, con la diferencia de que el tiempo acceso en aquél

puede considerarse poco significativo. El sistema de la cabeza se mueve normalmente del

interior hacia el exterior, es decir, lee (o escribe) primero la información más cercana al cen-

tro.

Laser

Lente

Red de difracción

Lente

Lente

Fotodetector

Haz luminoso

colimado

Dirección de la

luz al grabar

Dirección de la

luz al reproducir

DiscoPista

Fig. 33. Esquema de la estructura del láser.


48

Fig. 34. Forma de la pista en el disco óptico

El servomecanismo de enfoque detecta la simetría del punto enfocado y controla un actuador

magnético que mueve la lente respecto al objetivo. El servomecanismo típico de seguimiento

divide el haz del láser en tres puntos empleando una rejilla de difracción (grating). La posi-

ción de los puntos es tal que el punto central lee la pista, en tanto que los otros dos leen en

los bordes de la pista. El sistema está posicionado correctamente cuando las lecturas de los

bordes son iguales. Esta información sirve para controlar un espejo móvil u otro medio para

el seguimiento radial. La estructura física de un grabador-reproductor de CD común se ilus-

tra en la figura 35.

Fig. 35. Estructura física de un grabador-reproductor de CD.

Hay otros dos parámetros de importancia al referirse a los discos ópticos: la tasa o velocidad

de transferencia de datos y el tiempo de acceso. La tasa de transferencia es importante en

aplicaciones en que se tienen flujos grandes de datos, tales como en almacenamiento de imá-

genes y aplicaciones de respaldo (redundancia). Está determinada por la velocidad de rota-

ción del disco y el número de cabezas y se ve limitada por la potencia óptica disponible, la

velocidad de respuesta de los servosistemas de las cabezas y la tolerancia del disco a sopor-

tar elevadas fuerzas centrífugas. El tiempo de acceso, por otra parte, es de importancia en

aplicaciones de cómputo y está determinado principalmente por la latencia de los movimien-

tos de la cabeza, que es proporcional al peso de ésta y a la velocidad de rotación del disco.


49

Dada la gran densidad superficial de área de grabación, la capacidad de almacenamiento de

de un CD-ROM es del orden de 700 Mbytes. El estándard para el CD-ROM se introdujo en

1983 y, más recientemente, a mediados de los años noventa, fue el del DVD27 con capacidad

de almacenamiento hasta 20 veces superior al CD. Aunque inicialmente estaba orientado al

mercado de vídeo, actualmente se ha extendido su uso al campo de la computación y alma-

cenamiento de datos en general.

37. DVD

El término DVD significa, originalmente disco versátil digital, si bien está más extendido el

término disco digital de vídeo. Exteriormente, un DVD y un CD ya sea de audio o de datos, son

iguales. Sin embargo el DVD tiene una capacidad de almacenamiento muy superior al CD,

tal que un DVD estándard puede almacenar hasta siete veces más información que el CD.

Una de las aplicaciones iniciales más importantes de los DVD fue la grabación de películas,

comprimidas de acuerdo al estándard MPEG-2. Esto permite el almacenamiento de películas

de hasta unos 123 minutos, con resolución estándard, pistas de sonido hasta para 8 idiomas y

la posibilidad de subtítulos hasta en 32 idiomas. Utilizado para audio, en un DVD puede

almacenarse el contenido hasta de 8 CD de audio.

Aclaremos aquí que estamos hablando de los formatos estándard a mediados de la década

de los noventa del siglo XX, particularmente en televisión, MPEG-2, en que aún no estaban

maduros otros formatos de compresión más potentes como MPEG-4 y MP3 para audio. Así,

a mediados de los noventa no era posible grabar una película entera en un CD de 700 MB.

Con el desarrollo de nuevos formatos o estándares de compresión actuales, es posible grabar

en un DVD convencional hasta 4 películas y en un CD, dependiendo de la duración de éstas,

hasta dos películas. Esta es una práctica común actualmente que choca con los intereses de

los derechos de autor (copyright), si bien por lo general las copias que se hacen en estos for-

matos son para uso personal no lucrativo y cuando se comercializan, generalmente es de

forma ilegal, es decir, se trata de copias “piratas”. En cualquier caso, la controversia en el

terreno legal sigue abierta y no nos ocuparemos aquí de ese aspecto.

38. Características de los DVD

Las dimensiones externas del DVD son exactamente iguales a las del CD ya descritas con

anterioridad. Las características de las pistas en un DVD comparadas con la de un CD se

aprecian en la figura 36 y los parámetros de las mismas en la tabla a continuación.

27 El significado original de DVD es Digital Versatile Disc (Disco Digital Versátil), pero generalmente se acepta también el de

Digital Video Disc (disco digital de vídeo).


50

DVD CD

Figura 36. Detalle de los pozos en un DVD y en un CD

Parámetro CD DVD

Separación entre pistas 1600 nanome-

tros

740 nanome-

tros

Longitud minima del pozo

(DVD de una capa)

830 nanome-

tros

400 nanome-

tros

Longitud minima del pozo

(DVD de doble capa)

830 nanome-

tros

440 nanome-

tros

La menor separación entre pistas y menores dimensiones de los pozos aumentan considera-

blemente la capacidad de almacenamiento del DVD respecto al CD.

Los DVD se presentan en varias formas:

-Una cara, una capa.

-Una cara, dos capas.

-Dos caras, dos capas.

Al igual que en los CD, una vez que se han formado las piezas de policarbonato plástico, se

deposita una fina capa de material reflectante cubriendo los pozos. Entre las capas interiores

se utiliza aluminio y oro semireflectivo en las exteriores, permitiendo el enfoque del láser

sobre las capas interiores a través de las exteriores. Después de formar las capas, cada una se

recubre con un barniz lacado, comprimido y curado bajo luz infrarroja. En los discos de una

cara, la etiqueta ocupa toda la superficie del lado no grabable, en los de doble cara la etiqueta

se imprime solamente sobre el área no grabable alrededor del agujero en el centro del disco.

Las secciones transversales de estos diversos tipos de DVD se ilustran en la figura 37.


51

Fig. 37. Capas en los DVD

El menor tamaño de los pozos en el DVD obliga a que el haz de láser debe ser de menor lon-

gitud de onda que en un CD, lo que hace posible que un reproductor de DVD pueda repro-

ducir también CDs, pero no a la inversa. Es decir, un reproductor de CD no puede reprodu-

cir DVDs.

Dadas las muy pequeñas dimensiones de los pozos, el número de errores posibles en la lec-

tura del DVD es muy alto, por lo que también se emplean técnicas de detección y corrección

de errores similares a las empleadas en los CD.

39. Capacidad de almacenamiento

La capacidad de almacenamiento en DVD, dependiendo del tipo, se resume en la tabla si-

guiente. El tiempo se refiere a la reproducción de películas en MPEG-2:

Formato Capacidad Duración aproxi-

mada

Una cara, una capa 4.38 GB 2 horas

Una cara, dos capas 7.95 GB 4 horas

Doble cara, una capa 8.75 GB 4.5 horas

Doble cara, doble capa 15.9 GB Más de 8 horas

Hay que notar que cuando se añade una segunda capa al disco, su capacidad no se duplica.

Ello es debido a cuando el disco se fabrica con dos capas, los pozos deben ser un poco mayo-

res en ambas capas, con el fin de evitar interferencia entre las capas, lo que haría que aumen-

taran los errores al reproducirlo.


52

40. Sistema de seguimiento del láser.

Un aspecto muy importante en la lectura de CDs y DVDs es el mantenimiento preciso del

haz del láser sobre la pista grabada, ya que el láser debe leer la información a velocidad cons-

tante. Esto se realiza mediante un sistema de seguimiento (tracking system). Según se lee el

disco, el sistema de seguimiento debe mover el láser continuamente y radialmente del centro

a la periferia. Según se aleja del centro, la velocidad tangencial de los pozos aumenta y, en

estas condiciones la velocidad de lectura no es constante. Por consecuencia, según el láser se

aleja del centro del disco, la velocidad de éste debe reducirse proporcionalmente a fin de que

los datos sean leídos a una tasa o velocidad constante. Tal es la función del sistema de se-

guimiento.

En los discos de doble capa, el inicio de la segunda capa se halla en el borde del disco y no en

el centro con el fin de que la transición sea rápida y el láser no tenga que moverse hasta el

centro del disco para empezar a leer la segunda capa.

Bibliografía

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Audio Compact Disk – An Introduction

Audio Compact Disk – Writing and Reading the Data

CD/ROM – An Extension of the CD Audio Standard

http://www.ee.washington.edu/conselec/CE/kuhn/hdtv/95x5.htm

grabacion de television contenido tematico · grabacion de television 1. introducción el aspecto...

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