Los principios de captación de imágenes en movimiento. El cine.

El cine permite transmitir la sensación de imágenes en movimiento mediante una sucesión de cuadros o “fotografías” tomadas por la cámara, que se muestran en la pantalla tan seguidas entre sí que producen en el ojo humano la sensación de movimiento.

En los primeros tiempos del cine se utilizaban 16 fotogramas por segundo, y cuando se aplicó al cine el sonido, en la década de 1920, resultó necesario aumentar este número a 24 para que la película se moviese por el proyector con una rapidez suficiente para que los sistemas de reproducción del sonido pudiesen funcionar satisfactoriamente [1] .

El parpadeo.

Aunque 24 (y hasta 16) cuadros por segundo son suficientes para que el ojo no sea capaz de apreciar que en realidad lo que está viendo es una sucesión de fotos fijas, después de un rato de proyección muchos espectadores percibían un “parpadeo” en la pantalla. Para eliminar este parpadeo hubiese sido necesario aumentar el número de cuadros a más de 24, algo que hubiese hecho obsoletas las películas filmadas hasta entonces.

Los ingenieros decidieron modificar el mecanismo de los proyectores de cine, haciendo que cada cuadro se proyectase dos veces seguidas sobre la pantalla. De esa manera, aunque siguen habiendo sólo 24 imágenes diferentes por segundo en la película, la pantalla se ilumina 48 veces por segundo, y la sensación de parpadeo desapareció [2] .

La televisión.

La televisión también está formada por una sucesión de imágenes. Hoy existen varios estándares de televisión diferentes, pero todos utilizan, 30 cuadros por segundo, o 25.

En la televisión estos cuadros o “fotografías” no se toman enteros de una vez, sino que en cada instante sólo se capta y transmite un solo punto de la imagen. Los circuitos de la cámara hacen que ese punto pase sucesivamente por todas las posiciones de la pantalla, y cuando ese proceso termina, se dice que se ha captado y transmitido “un cuadro”, para utilizar un término análogo al del cine.

A medida que este punto se desplaza, el valor de brillantez (en la televisión en blanco y negro) o los valores de brillantez y color (en la televisión a color) son captados por la cámara y entregados a los demás equipos del estudio (o a la grabadora de video que tienen acoplada las cámaras portátiles).

El movimiento del “punto sensible a la luz” es análogo al del ojo de un lector imaginario que estuviese dentro de la cámara “leyendo” la imagen: comenzando por la esquina superior izquierda del cuadro, se desplaza horizontalmente hacia la derecha hasta llegar al otro borde de la pantalla, (explorando lo que se conoce como una “línea”), y desde allí retrocede muy rápidamente para comenzar otro movimiento paralelo al primero, pero esta vez un poco más abajo.

Cuando se termina de explorar la línea más inferior de la imagen (esquina inferior derecha), el “punto sensible” (el ojo del lector imaginario dentro de la cámara) regresa rápidamente a la esquina superior izquierda, para comenzar un nuevo ciclo, de manera análoga a un lector que comienza a leer la “página” (el cuadro) siguiente.

La exploración entrelazada.

El desarrollo de la técnica en los primeros años de la televisión no permitía satisfacer el requisito de repetir la exploración de 50 ni 60 cuadros completos por segundo, y por eso los ingenieros idearon “dividir” cada cuadro en dos partes “entrelazadas” entre sí: primero se exploran todas las líneas impares (1ª, 3ª, 5ª, 7ª...) hasta llegar a la última línea impar en la parte inferior de la pantalla. A estas líneas, en su conjunto, se les llama “campo impar”. Entonces se regresa a la parte superior de la pantalla, para explorar las líneas pares (campo par).

De esta forma se redujo a la mitad la velocidad de información que era necesario transmitir.

Así que en realidad se está transmitiendo primero la mitad de los detalles de un cuadro, y un instante de tiempo después se transmite la otra mitad. El ojo no es capaz de detectar el engaño, por la rapidez con que aparecen las líneas del segundo campo en los espacios que quedaron sin explorar entre las líneas del campo anterior.

A este artificio de dividir cada cuadro en campos pares e impares, se le llama “exploración entrelazada”, a diferencia de la “exploración progresiva” donde las líneas se exploran desde la primera hasta la última en un solo movimiento vertical (en la exploración progresiva no existen campos, sólo cuadros).

Hoy, que se utilizan mucho los sistemas de compresión digital de la información de imagen, puede decirse que la exploración entrelazada es un sistema muy sencillo de compresión analógica, que reduce a la mitad la cantidad de información que hubiese sido necesario transmitir, sin pérdidas de calidad demasiado apreciables.

Todos los sistemas existentes de televisión analógica emplean exploración entrelazada. La exploración progresiva se utiliza actualmente en los monitores de computadora y también en la mayoría de los modernos estándares de televisión de alta definición.

La exploración entrelazada y el parpadeo.

Si se hubiesen transmitido sólo 30 (o 25) cuadros completos por segundo, los espectadores hubiesen podido percibir el parpadeo de la pantalla (algo menos que con los 24 cuadros por segundo del cine). Con la exploración entrelazada, la pantalla se “ilumina” 60 veces por segundo (o 50), y se elimina el parpadeo.

Pero hay que tener en cuenta una diferencia respecto al cine: el proyector de cine proyecta dos veces cada fotograma de la película, por lo que las dos proyecciones consecutivas son idénticas entre sí. La cámara de televisión, que capta las imágenes según suceden delante de ella, no “fotografía” dos campos idénticos sucesivos, porque los sujetos que están delante del lente cambiarán ligeramente de posición durante la fracción de segundo que transcurre entre los instantes en que se captan el campo impar y el campo par del mismo cuadro.

¿Pero la exploración entrelazada no produce pérdidas de calidad?

Claro que sí. Por ejemplo, en nuestro sistema de televisión de 30 cuadros y 525 líneas, aunque la pantalla del televisor es “barrida” o “explorada” 60 veces por segundo, cada una de esas imágenes sólo tiene la mitad de las líneas del cuadro completo. O sea que se muestran 60 veces por segundo la mitad de las 525 líneas. La calidad de la imagen hubiese sido mucho mejor si hubiesen podido transmitirse todas las 525 líneas 60 veces por segundo. [3]

Cualquier línea de la imagen pertenece al conjunto de las líneas pares o al de las impares. Aunque se transmitan 60 campos por segundo, en realidad las líneas impares aparecerán en la pantalla sólo 30 veces por segundo, y lo mismo le ocurrirá a las líneas pares. Así que un objeto horizontal muy delgado, que coincida con una línea de la imagen, “parpadeará” 30 veces por segundo, porque la línea donde se muestra aparecerá en un solo campo y no en el otro [4] .

Otra imperfección que produce la exploración entrelazada es que cuando se “congela” una imagen (o se muestra en cámara lenta) algunos objetos parecen temblar en la pantalla. Esto ocurre porque se movieron rápidamente ante la cámara, y ocuparon una posición en la imagen cuando se exploró el campo impar y otra diferente un instante después, durante el campo par. (Este defecto no se percibe a velocidad normal).

El telecine.

Televisar una película no es tan fácil como proyectarla sobre una pantalla y filmarla con una cámara de televisión. Debemos recordar que la pantalla no está “iluminada” constantemente, y por eso la cámara de televisión captaría algunos cuadros oscuros en los instantes en que, fortuitamente, coincidiese un oscurecimiento del proyector con la exploración de un campo de televisión.

Además, como la película de cine tiene 24 cuadros por segundo y la televisión capta 30 ó 25, la coincidencia de estos instantes oscuros se repetiría cíclicamente, produciendo una imagen inaceptable

Estos inconvenientes se eliminan utilizando un aparato llamado telecine, que originalmente estaba formado por una cámara de TV y un proyector especialmente modificado, funcionando sincronizados entre sí [5] .

El telecine de 25 cuadros y el “pull‑down”.

En los países donde la televisión utiliza 25 cuadros por segundo, simplemente se acelera un poco la película para que en vez de 24 cuadros por segundo, se proyecten 25, sincronizados con los 25 cuadros del sistema de televisión. Esto quiere decir que el proyector presenta ante la cámara de video un fotograma de la película el tiempo necesario para que la cámara explore un campo impar y otro par. Luego, el proyector avanza la película hasta el cuadro siguiente, justo a tiempo para la exploración del campo impar del próximo cuadro de televisión.

Claro que este sistema acelera un poco los movimientos, y produce una alteración en el tono de los sonidos. Los equipos modernos utilizan tecnologías digitales para compensar este último problema, y de todos modos las audiencias de esos países se acostumbraron enseguida a ver las películas casi un 4,2 % más rápido que lo normal (esto no lo nota el espectador, porque para percibir la diferencia tendría que comparar la película “acelerada” en la televisión con una proyección normal, al mismo tiempo).

Si bien a los televidentes no les costó acostumbrarse a ver las películas proyectadas a 25 cuadros, proyectarlas a 30 hubiese sido demasiado. Con un poco de aritmética y conocimientos de mínimo común múltiplo, los ingenieros idearon un mecanismo llamado “pull‑down”, que permite transmitir las películas de cine por televisión de 30 cuadros por segundo, sin alterar su velocidad.

El truco está, una vez más, en modificar el proyector, ahora para que proyecte un fotograma tres veces y el siguiente dos, siempre sincronizadamente con la cámara de televisión. El proceso puede describirse así:

Partiendo del primer fotograma de la película, éste se proyecta durante el tiempo que duran tres campos: los dos del primer cuadro de televisión y el campo impar del segundo cuadro de televisión. Entonces, cuando la cámara de video va a empezar a explorar el campo par del segundo cuadro, el proyector pasa al segundo fotograma de la película, y lo proyecta hasta que la cámara de TV termina el campo impar de su tercer cuadro [6] .

Este ciclo se repite continuamente, hasta que se proyectan 24 cuadros de la película, formando con ellos 60 campos, como se ve en el esquema más abajo, y que corresponde a un segundo:

Cuadro de cine	1	1	1	2	2	3	3	3	4	4	5	5	5	6	6
Campo de TV	1 impar	1 par	2 impar	2 par	3 impar	3 par	4 impar	4 par	5 impar	5 par	6 impar	6 par	7 impar	7 par	8 impar

Cuadro de cine	7	7	7	8	8	9	9	9	10	10	11	11	11	12	12
Campo de TV	8 par	9 impar	9 par	10 impar	10 par	11 impar	11 par	12 impar	12 par	13 impar	13 par	14 impar	14 par	15 impar	15 par

Cuadro de cine	13	13	13	14	14	15	15	15	16	16	17	17	17	18	18
Campo de TV	16 impar	16 par	17 impar	17 par	18 impar	18 par	19 impar	19 par	20 impar	20 par	21 impar	21 par	22 impar	22 par	23 impar

Cuadro de cine	19	19	19	20	20	21	21	21	22	22	23	23	23	24	24
Campo de TV	23 par	24 impar	24 par	25 impar	25 par	26 impar	26 par	27 impar	27 par	28 impar	28 par	29 impar	29 par	30 impar	30 par

Como el proyector del telecine presenta cada imagen de la película ante la cámara de televisión, a veces durante 3 campos y a veces durante 2, este sistema se conoce como “pull‑down 3:2”.

Es importante observar que hay cuadros de televisión que quedarán formados por la superposición de dos fotogramas diferentes de la película. En el esquema se ve que esto sucederá para los cuadros de televisión 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18, 22, 23, 27 y 28 (doce de cada treinta cuadros). Aunque a velocidad normal esto no se percibe, si vamos a “congelar” una imagen de video tomada de un telecine, habrá que tener cuidado de escoger aquellos cuadros donde los dos campos hayan sido tomados del mismo fotograma de la película, porque los demás estarán “borrosos” o “movidos”.

Por qué percibimos que una imagen no fue filmada en video.

Aunque nos parezca increíble, nuestro cerebro distingue, de manera inconsciente, cuándo las imágenes de televisión están formadas por campos desiguales (como cuando son filmadas por una cámara de video) y cuándo contienen cuadros con campos idénticos (en los sistemas de 25 cuadros, todos los cuadros están formados por dos campos iguales, y en los de 30 cuadros, 18 de cada 30 cuadros cumplen esta condición).

Además de las diferencias mucho más obvias en la mayor latitud de las imágenes de cine [7] , y su textura ligeramente granular, la percepción inconsciente de la igualdad entre los campos de video juega un papel importante en que identifiquemos una imagen como filmada o no en cine, y si aprovechamos la posibilidad que tienen las cámaras modernas de video de simular una imagen entrelazada, podremos acercarnos al punto en que “engañemos” a nuestra audiencia, haciéndole creer que un material se filmó en celuloide y no con una cámara electrónica. [8]

¡Al fin! Las cámaras modernas y la exploración entrelazada.

Ya habíamos visto que la exploración entrelazada fue una necesidad basada en el nivel tecnológico que existía cuando aparecieron los actuales estándares de televisión analógica, allá por los años 1950.

Pero aunque no podemos modificar o modernizar estos sistemas (o dejarían de ser compatibles entre sí todos los equipos que hoy funcionan con ellos) no es necesario seguir atados a las limitaciones tecnológicas que hoy ya no existen.

Por ejemplo, es perfectamente posible para una cámara moderna de video “capturar” de una vez todos los elementos de un cuadro o fotograma, y almacenar todas esta información en una memoria de capacidad adecuada. Esto lo hacen todos los modelos de cámaras digitales que tienen la función de tomar fotografías.

Claro que, como ya se dijo, no se puede modificar el sistema de televisión, y la grabadora acoplada a esa cámara deberá seguir recibiendo un campo impar y otro par sesenta (o 50) veces por segundo. Pero ya no es imprescindible entregar directamente a la grabadora la salida del elemento captador de la cámara, pues en su lugar puede enviársele la imagen (fotograma) almacenada en la memoria que se mencionó antes. Entonces, aunque se sigan grabando dos campos, de acuerdo con los estándares de televisión analógica con exploración entrelazada, dichos campos habrán sido fotografiados en el mismo instante, y no habrá diferencia entre ellos. Aunque el televisor luego siga funcionando con exploración entrelazada, es como si la imagen hubiese sido filmada con exploración progresiva, porque los dos campos corresponderán al mismo instante de tiempo.

A esto se le conoce como “modo de exploración progresiva”, y de forma abreviada “30p” o “25p”. Una vez más, insisto en que se grabarán y transmitirán campos independientes, pues las grabadoras, televisores, etcétera, son de exploración entrelazada. Tampoco se aumenta la definición de las imágenes respecto al modo de funcionamiento normal: cada campo tiene solamente la mitad de las líneas de un cuadro.

¿Y quién dice que el circuito captador de imágenes de la cámara está obligado a trabajar a la misma velocidad del sistema de televisión (30 ó 25 cuadros por segundo)? Para producir un efecto irreal, se puede disminuir la rapidez con que la cámara “refresca” o “actualiza” el contenido de las memorias. Así, por ejemplo, se puede establecer que la cámara capte sólo 10 cuadros por segundo.

Claro que la grabadora seguirá funcionando a la velocidad estándar (si no, la grabación sería incompatible con los televisores, y no se podría reproducir correctamente). Lo que pasa es que la cámara repite un mismo cuadro las veces que sea necesario. Por ejemplo, con una cámara de 30 cuadros por segundo, funcionando en el modo de 10 cuadros, la memoria sólo se actualizaría 10 veces cada segundo, y la grabadora recibiría cada imagen tres veces seguidas, para obtener los 30 cuadros que es necesario grabar de acuerdo con el estándar de televisión.

El efecto de filmar en esta forma será el de un movimiento sincopado o a saltos, porque los sujetos seguirán moviéndose durante el tiempo que la cámara repite un cuadro captado previamente, sin aceptar nuevas imágenes. Cuando la cámara vuelva a fotografiar lo que tiene delante, el sujeto habrá tenido tiempo de moverse bastante respecto al cuadro anterior, volverá a quedar “congelado” en esta nueva posición durante varios fotogramas más, y así sucesivemente.

Algunas cámaras permiten filmar a 24 cuadros, pues incluyen entre sus posibilidades una imitación del “pull‑down”, y en este modo de funcionamiento repiten dos veces algunos campos y tres veces los otros, simulando perfectamente el efecto de un telecine [9] .

Otros modelos llegan hasta a modificar la secuencia del “pull‑down”, haciéndola “2‑3‑3‑2…” en vez de “3‑2‑3‑2…” como en los telecines mecánicos. Con este recurso, se reduce el número de cuadros “malos” (formados por campos diferentes) a sólo ocho de cada 30. El ojo no puede distinguir la alteración del formato del “pull‑down” así que la ilusión de “telecine” sigue funcionando perfectamente [10] .

Conclusión

Las modernas tecnologías nos facilitan nuevos recursos expresivos, y está en nuestras manos utilizarlos de manera creativa. Aunque siempre se puede “meter los cascos” y experimentar, un conocimiento básico de cómo funcionan puede ser de utilidad a la hora de decidir la mejor manera de utilizar estas posibilidades.