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Produção e pós produção de vídeo – Parte 1

PRODUÇÃO DE PONTA A PONTA
Produção de Ponta a Ponta
Por Alberto Paduan

Como já sabemos, o assunto “Produção de Ponta a Ponta” terá uma série de artigos publicada na Revista da SET. Nesta edição daremos sequência ao tema falando sobre os profissionais e equipamentos relacionados à produção e pós-produção do vídeo de um programa de TV.

São muitos os tipos de profissionais envolvidos diretamente nas fases de produção e de pós-produção de um programa de TV. Alguns deles estão nos locais de trabalho com a finalidade exclusiva de atender ao vídeo, outros são especialistas em áudio, outros ainda fazem as montagens ou a parte burocrática da produção. O número de profissionais atuando em cada uma dessas atividades vai depender da grandeza da produção. Como no momento estamos tratando especificamente do vídeo, faremos a seguir uma descrição das atividades que atuam exclusivamente com ele.

FASE DE PRODUÇÃO
Nessa etapa do trabalho, a meta é capturar os takes de vídeo e de áudio que possam interessar ao programa e com as melhores qualidades possíveis. Essa missão envolve os seguintes profissionais:

Operador de câmera
Os operadores de câmeras, também chamados câmera-man, são responsáveis pela escolha do melhor posicionamento e angulação das câmeras para os vários planos da gravação, dentro ou fora do estúdio, de forma a transmitir aos telespectadores uma forte impressão de presença nas cenas. Eles dividem essa tarefa com os diretores de fotografia e de TV e também com o técnico de áudio, pois existem posicionamentos de câmera que não permitem que o microfone fique escondido.

Operador de cabo
Auxilia o operador de câmera na organização dos cabos, posicionando-os de forma a não atrapalhar a movimentação das câmeras e dos profissionais e reduzir o risco de acidentes dentro do set de gravação.

Operador de vídeo
É o profissional que faz os balanceamentos de cores, de branco e de preto das câmeras, auxiliados pelos operadores de câmera. Além disso, durante as gravações, ele é o responsável por manter os sinais de vídeo provenientes delas dentro das suas especificações técnicas.

Diretor de fotografia
Profissional que idealiza o plano de luz, determina os equipamentos a serem utilizados e seu posicionamento no cenário e, durante a gravação, juntamente com o iluminador, opera os equipamentos de controle de iluminação.

Operador de VT
O operador de VT especifica as máquinas e equipamentos a serem utilizados na gravação, providencia as mídias (fitas, DVD, cartões de memória, etc) e se responsabiliza pelo funcionamento das máquinas, operando-as e monitorando a qualidade de gravação do áudio e do vídeo.

Diretor de TV
É o profissional que opera a mesa de corte de vídeo (switcher). Faz parte dessa operação a escolha das cenas, dos efeitos, dos movimentos e dos ângulos de câmeras que devem ser utilizados. Cabe a ele também coordenar os técnicos descritos aqui como operadores de câmeras, de cabo, de vídeo, e também àqueles relacionados ao áudio.

Cenógrafo
Atuando em conjunto com o produtor e o diretor do programa, o cenógrafo projeta e acompanha a montagem e instalação do cenário. Do cenário bem projetado e bem montado depende a beleza e a fidelidade da arte a ser gravada e, consequentemente, o sucesso da gravação.

Maquiadores
É de suma importância a maquiagem bem feita dos atores, principalmente com o advento da TV digital, onde todos os defeitos e efeitos são mostrados e, por vezes, se tornam evidentes. Os maquiadores procuram ressaltar ou esconder detalhes peculiares do ator ou do personagem a ser focalizado. Muitas vezes são também solicitados a produzir sinais particulares nos atores como, por exemplo, cicatrizes ou outros defeitos, tornando-se por alguns instantes exímios artistas plásticos.

Cabelereiros
Os cabelereiros têm importância, responsabilidade e objetivos semelhantes aos maquiadores. São muitas vezes também solicitados a produzir calvície em cabeludos e vice-versa.

Figurinistas
Os figurinos das produções de TV merecem a atenção de um profissional especializado na área de vestir. O figurinista geralmente desenha e acompanha a execução do figurino dos atores, de forma a situá-los nas épocas e situações referenciadas pela produção.

FASE DE PÓS-PRODUÇÃO
Para executar essa fase, todo o material capturado e de arquivo, que se pretende inserir, precisam estar disponíveis. Esse trabalho é geralmente acompanhado por um diretor de edição que orienta o trabalho dos profissionais a seguir:

Editores
São os profissionais que, após as cenas terem sido gravadas, montam o que virá a ser o produto final. Eles ordenam, cortam e adicionam sons e efeitos de vídeo e áudio à essas cenas. Trabalham com ilhas de edição lineares ou não-lineares e precisam ser profundos conhecedores da operação desses equipamentos. Necessitam conhecer muito bem os equipamentos e os softwares com os quais trabalha para obter deles o rendimento esperado pela produção.

Operador de Gerador de Caracteres
Esse profissional é o responsável pela operação do gerador de caracteres, incluindo a escolha dos tipos, cores e tamanhos de letras (fontes) a serem utilizados nos textos, tais como títulos, subtítulos e créditos finais.

Não é possível dizer que essa ou aquela função é mais importante no processo de captura e edição do vídeo. De alguns deles, porém, depende o sucesso ou o fracasso da missão. Uma iluminação mal projetada, uma edição mal feita, um vídeo mal captado podem acabar com o trabalho de toda a equipe, enquanto o seu inverso pode resultar em um imenso sucesso, o que vale também para as outras atividades que não estão sendo aqui mencionadas. Assim, o êxito da produção de um programa depende de toda a equipe.

OS EQUIPAMENTOS DE VÍDEO ENVOLVIDOS
A responsabilidade pelo sucesso ou fracasso da produção não pode ser atribuída apenas à parte humana. A escolha dos equipamentos a serem utilizados contribui com a maior parte da porcentagem para isso.

São muitos os equipamentos de vídeo envolvidos na produção e pós produção de um programa. Entre os principais estão as câmeras com todos os seus acessórios, os switchers de produção e pós produção, os gravadores e reprodutores de fita, disco ou cartão de memória, os sistemas de monitoração para todos esses equipamentos e as ilhas de edição linear e não linear. Logicamente, a iluminação tem papel fundamental na produção do vídeo, mas esse assunto foi o tema da série “Produção de Ponta a Ponta” na edição 116 da Revista da SET.

Atualmente existe uma gama de opções de marcas, modelos e tipos de equipamentos disponíveis para escolha, tendo como grande limitador o seu preço. É sempre bom ter em mente que equipamentos de televisão são naturalmente caros. Assim, não dá para comprar esse ou aquele modelo para experimentar, mas sim procurar fazer a aquisição mais acertada possível. É normal (e bem racional) a adaptação da produção aos equipamentos disponíveis, o que representa a melhor forma de redução dos custos da produção.

A seguir veremos os principais tipos de equipamentos envolvidos, sem esquecer, porém, que nossa preocupação, no momento, é apenas o vídeo.

A CÂMERA
A câmera é uma das grandes vedetes da produção, pois é através dela que acontece a mágica da transformação da cena em imagem de televisão. Genericamente, podemos entender a câmera como sendo uma caixa lacrada com um orifício na parte frontal e um conector na parte traseira. Seu objetivo é captar, através do orifício frontal, a luz emitida pelas cenas ou objetos focados, transformar essa luz em sinal elétrico e disponibilizar esse sinal elétrico, o sinal de vídeo, no conector traseiro para ser gravado ou mostrado ao vivo.

Mas, para fazer essa mágica, a câmera precisa de alguns acessórios sem os quais ela poderia até não ser capaz de cumprir seu objetivo, entre eles estão as lentes, os viewfinders, os suportes (tripés, pedestais, dollys e gruas), os teleprompters e outros.

Atualmente, existe uma grande variedade de modelos de câmeras à disposição, com funcionamentos idênticos, variando basicamente com relação aos sistemas de captura de imagens, de processamento de vídeo, de obturação e sistemas de informação de engenharia e ao usuário. O advento da tecnologia de TV digital, que por sua vez permitiu diretamente a criação da TV 3D, abriu ainda mais o mercado para novos tipos de câmeras e acessórios.

Devido à complexidade do seu projeto e o consequente alto custo, não é muito grande o número de fabricantes desse tipo de equipamento, porém a variedade de modelos disponibilizados por eles no mercado é bastante vasta. É necessário, no entanto, separar aqueles equipamentos dedicados ao uso profissional daqueles de uso doméstico, pois aos circuitos de processamento de sinal daquelas do primeiro tipo é dada uma atenção especial, embora atualmente a separação entre equipamentos domésticos e profissionais seja muito sutil.

As tecnologias analógica e digital são mais dois parâmetros oferecidos por todos os fabricantes e que precisam ser considerados na hora da opção da compra ou da utilização. Dessa forma, para efeitos de descrição e também de escolha prática, podemos dividir as câmeras em três categorias:
– câmeras apropriadas para estúdio;
– câmeras apropriadas para externas;
– câmeras apropriadas para uso doméstico.

Câmeras apropriadas para estúdio As câmeras de estúdio são geralmente equipamentos pesados, normalmente sem máquinas gravadoras ou microfones acoplados e são projetadas para serem utilizadas sobre uma base, como por exemplo, tripés, pedestais, dollys ou gruas, de forma a facilitar sua movimentação e operação. É constituída basicamente pela “cabeça de câmera”, lente, viewfinder versão estúdio e adaptador de estúdio (figura 01).

FIG. 01 – COMPOSIÇÃO DE UMA CÂMERA VERSÃO ESTÚDIO
(fonte: foto e criação Alberto Paduan)

O “adaptador de estúdio” é o acessório da câmera que, por meio de um cabo especial, conecta a “cabeça de câmera” à uma unidade de ajustes e controle chamada Camera Control Unit (CCU), situada normalmente numa sala técnica remota onde será manipulada pelo operador de vídeo.

As operações de foco e zoom são feitas pelo operador da câmera através de controles eletrônicos localizados nas manoplas afixadas nas bases e acopladas às lentes via cabos. O sinal de vídeo processado no CCU é encaminhado por cabo para o switcher ou diretamente para um gravador cuja mídia pode ser fita magnética, disco (DVD) ou cartão de memória.

A figura 02 ilustra duas versões de montagem de câmeras de estúdio. Os modelos “cabeça de câmera” são os mesmos, porém utilizam versões diferentes de lentes e suportes. O da esquerda utilizando um tripé e o da direita um pedestal hidráulico.

Câmeras apropriadas para externas
As câmeras de externas podem ser equipamentos mais leves e suas principais características são trazer acoplado à sua traseira, onde na versão estúdio estaria o adaptador de vídeo, uma máquina gravadora, usar lentes pequenas, portar um microfone e um viewfinder também pequeno (figura 03). A idéia é que esse tipo de equipamento seja portátil, e então o mais leve possível. É, portanto, um tipo de câmera que não só capta a imagem e o som como também os grava. Por ser um equipamento portátil, seu transporte e operação são feitos no ombro do operador e as operações referentes a foco e zoom são executadas diretamente nos anéis das lentes. O sinal gravado na mídia, que pode ser tanto uma fita magnética como disco (DVD) ou cartões de memória, estará pronto para ser utilizado.

FIG. 02 – CÂMERAS VERSÃO ESTÚDIO
(fonte: foto e criação Alberto Paduan)

Essa configuração é definida como uma “camcorder”, ou seja, câmera + recorder (gravador). Podemos concluir então que a “cabeça de câmera” pode atender às duas situações. O que torna a câmera de estúdio mais pesada são seus acessórios com dimensões bem avantajadas que visam facilitar o trabalho dos operadores e a qualidade das gravações.

Os acessórios de utilização mais comuns em equipamentos de estúdio são as lentes de grandes dimensões controladas por servo-mecanismos, os grandes viewfinders e os teleprompters, acessórios que descreveremos melhor mais adiante. Nada impede, porém, a utilização em estúdio de equipamentos com lente e viewfinders de pequenas dimensões, podendo até mesmo ser utilizado exatamente o mesmo equipamento que se utilizaria em externas, mas isso não é normal.

A figura 04 mostra duas configurações com o mesmo tipo de câmera sendo utilizadas no estúdio. Note que, a configuração mostrada na parte esquerda da figura está muito próxima da versão externa, bastando que se faça a substituição da unidade de adaptação por uma unidade de gravação na parte traseira da câmera. Nessa figura, podemos ver que existem dois viewfinders, um pequeno e outro grande. Na versão externa, o viewfinder grande (de estúdio) pode ser retirado com a intenção única de diminuir o peso da câmera, mas não obrigatoriamente.

O princípio de funcionamento de ambos os tipos é exatamente o mesmo. O sinal ótico da cena focada entra pela lente é captado pelo sensor de imagem, que pode ser um tubo ou um chip, é transformado em sinal elétrico e processado pelos circuitos internos da câmera. Na saída, a imagem da cena focada é um sinal elétrico que será utilizado em todo o processo da produção de vídeo e chegará à TV do telespectador (figura 05).

Simples não? Claro que não!

Embora não seja nossa intenção entrar a fundo no funcionamento de todos os circuitos das câmeras, pois essa matéria se tornaria muito extensa e teria que ser especificamente sobre câmeras, descreveremos um pouco sobre as partes principais que a constituem e também sobre alguns ajustes e sinais relativos a ela.

Podemos garantir, porém, que esses circuitos, com exceção do sensor de imagem, são processadores, conversores e amplificadores, com funcionamento dedicado ao sinal de vídeo, portanto projetados para isso. As partes que nos propomos a descrever, no entanto, são acessórios de uso exclusivo com câmeras, viabilizando ou auxiliando o seu bom desempenho.

AS LENTES
As lentes são a “comissão de frente” das câmeras, sendo grandes responsáveis pela qualidade da imagem capturada. Conforme já dissemos, é através dela que as imagens chegam ao interior das câmeras para serem transformadas em sinais de vídeo. Assim, é um dos acessórios que precisa ser muito bem escolhido, pois antes de tudo, é um dos mais caros das câmeras. Na figura 06 veja alguns modelos de lentes.

Existe uma grande variedade de lentes com os mesmos objetivos e especificações. Um mesmo fabricante sempre oferece mais de uma opção com características semelhantes a preços diferentes.

Para poder especificar uma lente, o profissional precisa conhecer bem seus atributos. Com uma lente para externas jornalísticas, por exemplo, o profissional não vai conseguir captar boas imagens de uma partida de futebol, sendo que para esse evento existem lentes com características determinadas, principalmente em relação aos níveis de aproximação (zoom). A recíproca também vale.

Existem basicamente dois tipos de lentes: a fixa e a zoom. Um dos atributos das lentes é a “distância focal”, o que definiremos a seguir. A lente fixa é projetada para uma única distância focal que é aquela especificada no seu corpo. Esse tipo de lente oferece algumas vantagens sobre aquelas com distância focal ajustável, mas as duas principais são que elas mostram como resultado final do trabalho exatamente aquilo que se desejava (previsibilidade) e a sua montagem que oferece uma precisão excepcional, reduzindo ao ínfimo as distorções óticas peculiares a qualquer sistema de lentes. As primeiras câmeras utilizavam “torres de lentes”. Era um disco contendo 3 ou 4 lentes com distância focal fixa, que eram mudadas de acordo com a necessidade, girando-se esse disco (figura 07).

A lente zoom foi inventada em 1956 pelo francês Pierre Angénieux, quando ele projetou um modelo 17-68 mm. Sua empresa, a Angenieux Establishments fundada em 1935, forneceu equipamentos fotográficos para diversos programas da NASA, inclusive para os ônibus espaciais. Em 1993, ela foi vendida para o Thales Group e renomeada Thales Angénieux que continua a fabricar produtos óticos.

Esse tipo de lente é desenhado para operar numa faixa de distâncias focais. Se considerarmos, por exemplo, a lente zoom de 17-68 mm criada pelo Angénieux, significa dizer que ela pode ser considerada como várias lentes fixas que vão desde 17 mm até 68 mm. Para que isso possa ocorrer, o mecanismo envolvido na montagem desse tipo de lente é algo fabuloso. Os movimentos têm que ser precisos, rápidos em algumas seções, lentos em outras e devem trabalhar no maior silêncio possível.

Na sua versão original, o ajuste de abertura de íris e foco das lentes zoom eram controlados manualmente através de manivelas acopladas às manoplas das câmeras. Atualmente, no lugar das manivelas entraram os motores servo-controlados que fazem esse acionamento e a variação suave de velocidade através dos controles instalados também na manopla.

Claro que tudo tem seu preço. Assim, uma lente zoom custa várias vezes mais do que uma lente fixa. Apesar disso, as câmeras atuais, na sua maioria, utilizam as lentes zoom.

A lente, seja ela fixa ou zoom, possui inúmeros atributos que precisam ser muito bem conhecidos para que se possa especificá-la corretamente. Não temos a intenção de listar todos, mas apenas os mais comuns, de modo a entendermos o porquê de tamanha coleção de tipos e modelos.

Distância focal
A distância focal é definida como sendo a distância entre o centro de uma lente e o “ponto focal”, que no nosso caso, coincide com o ponto onde está localizado o sensor de imagem da câmera. Essa distância é geralmente medida em milímetros (figura 08). Assim, lentes com distância focal de 10, 20, ou 30 mm, significa que o foco das imagens capturadas estará a essas distâncias delas, ou seja, onde deverá estar posicionado o sensor de imagem. Claro que isso vale apenas para lentes com distância focal fixa. Quanto maior a distância focal, maior a imagem que pode atingir e ser capturada pelo sensor de imagem.

É bom observarmos que alterações na distância focal das lentes alteram fortemente outros parâmetros como o ângulo de visão, a perspectiva e a profundidade de campo do objeto ou cena a ser capturada. Esses parâmetros serão descritos a seguir.

Ponto focal
É o ponto de convergência dos raios luminosos paralelos que, provenientes de objetos ou cenas posicionados bem distantes, atingem e atravessam a lente num formato de cone. Como esse ponto pode ser determinado por cálculos matemáticos simples, é nesse exato ponto, no caso das câmeras, que será posicionada a superfície do sensor de imagem (veja a figura 08). É ainda nesse ponto focal que a imagem tem, obrigatoriamente, que estar “em foco”, principalmente se a lente em questão for de distância focal fixa.

Plano focal
O plano focal é o plano perpendicular ao eixo de entrada dos raios luminosos paralelos que atingem a lente a partir do objeto focado ou da cena. É o plano onde se encontra o ponto focal. No nosso caso particular (as câmeras), corresponde à superfície frontal dos sensores de imagem.

Ângulo de visão
É a área da cena que pode ser capturada pela lente como imagem. Essa área é expressa como um ângulo, podendo ser medido na vertical ou na horizontal. Esse ângulo de visão está relacionado com a distância focal numa ordem inversa, ou seja, quanto maior a distância focal, menor será o ângulo de visão. A referência para a relação entre o ângulo de visão e a distância focal são os filmes de 35 mm ou os sensores digitais cujas dimensões sejam equivalentes a isso, ou seja, 36 mm X 24 mm (figura 09).

É oportuno observar que toda imagem capturada por uma lente é circular. Ela se torna retangular, como estamos acostumados a ver, após ser processada pelos sensores de imagem que a coloca nas dimensões apropriadas.

Profundidade de campo
É a área em frente e atrás do assunto enquadrado pela lente que pode ser considerado em foco. O centro dessa área deve ter um foco bem nítido, enquanto o restante da área pode ter uma nitidez aceitável, ou seja, até o ponto onde se consegue distinguir os detalhes da imagem. Esse ponto é subjetivo, variando de pessoa para pessoa, mas nunca irá fugir muito de uma determinada média.

Uma grande profundidade de campo representa uma grande distância em frente e atrás do assunto focalizado. Uma grande abertura de íris dará uma profundidade de campo rasa, enquanto que uma pequena abertura de íris ocasionará uma profundidade de campo mais acentuada.

Alcance de zoom
O alcance de zoom é o atributo utilizado para definir a faixa de variação possível da distância focal de uma lente zoom.

Conforme vimos, nas lentes fixas, a distância focal é a distância entre o centro de uma lente e o “ponto focal”. Como a lente zoom é constituída, a grosso modo, de várias lentes fixas, não tem sentido falar de uma única distância focal. Tomando por exemplo uma lente de 7,5-150 mm, podemos afirmar que seu alcance de distância focal vai de 7,5 até 150 mm o que significa dizer que a distância focal máxima é 20 vezes a distância focal mínima, pois 150 / 7,5 = 20

A designação correta dessa lente será 7,5 x 20 onde:
7,5 = distância focal mínima
20 = fator de multiplicação

Note a importância de se conhecer não só o fator de multiplicação, mas também a distância focal mínima da lente, pois o fato de conhecer apenas seu fator de multiplicação não resultaria em faixa de distância focal alguma, uma vez que não teríamos referência.

No caso específico dessa lente, seu “alcance de zoom” é de 20:1, valor que se situa dentro da faixa das lentes de câmeras portáteis que atualmente vai de 10:1 a 30:1. Em câmeras profissionais, esse pode chegar a 100:1.

F/stop
É um número adimensional que expressa a relação entre a distância focal e o diâmetro de abertura da íris. Quanto maior o diâmetro de abertura da íris menor será o número f-stop, maior será a quantidade de luz que passa pela lente e a profundidade de campo diminui.

Sua representação é f/número. O “f” representa a distância focal e o número mostra o tamanho da abertura da íris. Esses números são usualmente 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8, 11, 16 e 22.

O intervalo entre cada f-stop é de 1,41, ou seja, o número anterior multiplicado pela raiz quadrada de 2. Assim, os f-stop`s são normalmente representados como f/1.4, f/2.0, f/2.8, f/4.0, f/5.6, f/8, f/11, f/16 e f/22.

As lentes de câmeras de televisão em geral, adotam no lugar do f/1.4 e f/2.0 os f-stop`s f/1.8 e f/2.8, devido à curva de sensibilidade dos sensores de imagem que não respondem muito bem à aberturas maiores do que estas (figura 10).

A quantidade de luz que passa pela lente dobra a cada mudança para um f-stop inferior, pois para cada uma dessas mudanças a área de abertura da íris é dobrada. Veja a ilustração na figura 11.

Existem muitos outros parâmetros relacionados às lentes além desses que acabamos de descrever que o profissional precisa conhecer para se considerar apto a especificar com uma boa margem de segurança esse acessório. Porém, não temos realmente espaço para tratar de todos eles, e por isso mesmo escolhemos esses que consideramos mais importantes.

O sinal luminoso proveniente das cenas e objetos focalizados pelas câmeras, após atravessar as lentes já se encontram no interior da câmera, e o próximo contato desse sinal será com os dispositivos de captação de imagem e aqui ele deixará de ser luz para ser convertido em sinal elétrico.

DISPOSITIVOS DE CAPTAÇÃO DE IMAGEM

Se há pouco consideramos as lentes como a comissão de frente das câmeras, agora passaremos a ter contato com o coração da câmera de vídeo.

Os dispositivos de captação de imagem com tubos de raios catódicos começaram a surgir no ano de 1923 quando Wladimir Zworykin inventou o iconoscópio. Quatro anos após, Philo Farnsworth inventou um sistema dissecador de imagens que foi denominado “tubo de Farnsworth. Essa sua invenção, porém, não tinha um nível de resolução satisfatório. Por volta desse mesmo ano, Zworykin foi convidado para trabalhar na RCA desenvolvendo pesquisas cujo resultado foi a criação do primeiro tubo de televisão, chamado Orticon.

Depois disso, os tubos captadores de imagens foram sendo aperfeiçoados com a criação do Vidicon, do Plumbicon, do Saticon, do Sivicor e do Newvicon.

A invenção desses elementos captadores de imagem foi o que tornou possível a televisão, que começou a funcionar oficialmente em março de 1935 na Alemanha, com um padrão de 180 linhas e 25 quadros por segundo. Em novembro do mesmo ano na França. Em 1936, era a vez de Londres inaugurar sua primeira estação de televisão, a BBC, com uma imagem de 240 linhas, o que foi chamado na época de “alta definição”. Três meses após, o padrão da BBC passava para 405 linhas. Na Rússia, o início da TV foi em 1938 e nos Estados Unidos em 1939, quando a NBC transmitiu a partir de Nova Iorque, com um sistema de 340 linhas e 30 quadros por segundo. Nesse mesmo ano, o Brasil transmite pela primeira vez para um circuito fechado. Isso aconteceu no Rio de Janeiro e é a primeira transmissão de TV em circuito fechado que se tem notícia.

Mas, a televisão deslanchou mesmo como meio de comunicação a partir de 1950, quando a venda de aparelhos receptores ganhou um grande impulso.

Já há um bom tempo que os captadores de imagem de tubos de raios catódicos não existem mais. Em seu lugar entraram os captadores em estado sólido, que são o Charge Coupled Device – dispositivos de carga acoplada (CCD) e os Complementary Metal-Oxide Semiconductor – semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS). Podemos dizer que 1986 foi o ano que marcou essa mudança para as câmeras totalmente em estado sólido.


CCD
O CCD é um dispositivo em estado sólido, fisicamente parecido com um circuito integrado (chip) e fabricado segundo a mesma tecnologia. É constituído de milhões de minúsculas células que funcionam segundo o mesmo princípio das células solares, conhecidas como “elementos de imagem” ou “pixel”. Cada um desses elementos de imagem consiste de um eletrodo metálico montado sobre uma camada de silício a qual é dopada com uma pequena quantidade de outro elemento de forma que ele se torne fotocondutivo.

Entre esse elemento, composto pelo eletrodo metálico e o silício dopado, existe uma camada de óxido de silício. O eletrodo metálico possui uma carga positiva e assim atrai os elétrons livres.

A incidência de luz no material fotocondutivo libera elétrons que são capturados pelo eletrodo metálico e isso desenvolve uma carga sob cada eletrodo metálico que é proporcional à luz incidente naquele ponto. Manipulando-se convenientemente a tensão de cada elemento de imagem de uma fileira, consegue-se movimentar a carga de cada um desses elementos de imagem através do CCD até um ponto de armazenagem.

A tecnologia CCD representou um avanço estupendo na área dos sensores de imagem, apresentando vários benefícios em relação aos tubos, sendo que um dos mais notáveis foi seu tamanho bastante reduzido o que possibilitou a produção de câmeras extremamente compactas.

Esses dispositivos funcionam basicamente por transferência interna de cargas. Esses captadores de imagem de semicondutores consistem de um arranjo de sensores sensíveis à luz e uma estrutura comandada por pulsos cuja função é retirar as informações de imagens desses componentes e utilizá-las já como sinal de vídeo. Isto compõe um sistema de amostragem de dados onde a luz é coletada em pacotes discretos.

Existem basicamente três tipos de estruturas de montagem dos CCDs:
– Estrutura Frame-Transfer (FT)
– Estrutura Interline-Transfer (IT)
– Estrutura Frame-Interline-Transfer (FIT)

A constituição básica dessas estruturas é a mesma: o componente possui uma área de exposição à luz, constituída pelos elementos fotossensíveis, chamada “área de imagem”. A imagem formada nessa área, quando completada, é transferida para outra área chamada “área de armazenagem”. Daí, a imagem armazenada é transferida do componente para os circuitos da câmera pelos “registradores de saída”. Toda essa operação é realizada em tempos precisamente definidos, e isso é o que basicamente difere um tipo de estrutura do outro. Um faz a transferência no intervalo de um quadro de imagem, o outro, como o próprio nome sugere, num intervalo entre linhas e o FIT que mescla as duas tecnologias de transferência.

Cada uma dessas estruturas procura melhorar alguma característica do dispositivo ou resolver algum problema intrínseco à estrutura desenvolvida anteriormente. Fundamentalmente, o que se procura é o aumento da resolução do componente, a eliminação do aliasing e a eliminação do arrastro vertical (smear). Alguns outros, como o blooming, o burned-in, o lag e a cauda de cometa, são anomalias que ocorreram nas primeiras gerações de CCDs, tendo sido eliminados totalmente ou atenuados a ponto de não representarem um problema atualmente. Veja as definições desses termos no box a seguir.

CMOS
Os sensores do tipo CMOS vêm sendo utilizados desde 1980 em câmeras fabricadas pela indústria japonesa. Exatamente como nos CCDs, o componente é constituído de milhões de minúsculas células (elementos de imagem ou pixel) utilizando, porém, uma tecnologia diferente para transformar a luz em imagem.

É composto por uma seção fotossensível constituída de uma matriz de fotodiodos de junção PN endereçáveis com um Mosfet em cada cruzamento e tendo como base um substrato de silício.

A luz incidente a partir das lentes atinge a superfície desse componente onde estão contidos os inúmeros elementos fotossensíveis, e essa luz é então transformada em sinal elétrico. A área que recebe mais luz produz um sinal com nível de tensão maior e vice-versa. Esse processo se repete continuamente de forma a criar o sinal de vídeo completo, o qual podemos assistir nas telas das TVs.

O sinal dos fotodiodos é retirado por meio de registradores de deslocamento vertical e horizontal. Os dispositivos para TV em cores possuem ainda filtros depositados sobre os fotodiodos.

Atualmente, é bem dividida a utilização dos CCDs e dos CMOS, pois a tecnologia de ambos está bem avançada e, em termos de resultados finais eles estão bem empatados. Mas é interessante que, quando as pessoas vão se referir ao dispositivo em estado sólido, generalizam e os chamam de CCD. Como todos entendem a referência, não há contestação. A grande maioria das câmeras de televisão atuais utiliza os dispositivos captadores de imagem em estado sólido (CCD e CMOS), tanto as profissionais como as amadoras. As dimensões das áreas de captação desses componentes são padronizadas em 1/3 de polegada, 1/2 polegada e 2/3 de polegada.

Existem câmeras que utilizam apenas um sensor em estado sólido e outras que possuem 3. Todas as amadoras utilizam apenas um, mas as profissionais podem existir nas duas versões. É claro que em termos de qualidade, a de três é bem melhor, mas o preço acompanha na mesma ordem.

O que ocorre é que os sensores não “veem” cor, processando a luz que o atinge sem discriminação alguma, mas mesmo assim, são utilizados filtros, chamados “filtros mosaicos” que ajudam no processo de separação das cores e os circuitos da câmera os processam como sinais separados. Isso resolve o problema financeiro relacionado ao equipamento, embora sacrifique a qualidade do sinal, diminuindo sua resolução e dificulta sua utilização em situações com pouca luz.

O funcionamento das câmeras com três “chips” é um pouco mais complexo. A luz que parte da imagem atravessa a lente e, antes de atingir a superfície do sensor de imagem, ela é conduzida a um sistema que a divide em vermelho, verde e azul e encaminha cada uma delas individualmente para um sensor correspondente, de forma que o que antes era uma única imagem colorida agora foi transformado em três imagens, sendo uma vermelha, outra verde e outra azul.

A visão normal da cor é um “processo subtrativo”, ou seja, a luz branca incide sobre um objeto qualquer e este absorve todas as cores, menos uma. Essa cor que o objeto não absorveu é a cor que ele apresenta. Mas, graças a diversos fatores técnicos envolvidos nos equipamentos juntando-se à sensibilidade relativa de percepção das cores do olho humano, a formação da cor nos sistemas de televisão, torna-se um “sistema aditivo”, regido pela lei de Grossman ou “lei das misturas aditivas”. Essa lei diz que cada cor pode ser reproduzida pela mistura de três cores primárias independentes, em proporções convenientes.

Como é cientificamente conhecido que para o olho humano a cor verde corresponde a uma luminosidade relativa igual a 0,92, o vermelho a 0,47 e o azul a 0,17, chegou-se à seguinte relação:

Como a soma dessas cores nos dá o branco, então: Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B
que corresponde à cor branca e explica de uma forma bem curta e grossa o porquê das misturas aditivas de cores nos sistemas de televisão. O Y é também chamado de “luminância”. A partir da equação da luminância pode-se obter qualquer cor que se queira, sendo o preto a ausência de todas elas. É dessa forma então que é feita a combinação daquelas três imagens coloridas obtidas da separação da luz branca proveniente da cena enquadrada pela câmera para começar a produzir o sinal de vídeo em cores numa câmera com três CCD.

A diferença de tecnologia de produção dos sensores CCD e CMOS promove a distinção entre os dois. Por exemplo, os CCDs têm uma excelente capacidade de deslocar as cargas acumuladas ao longo do dispositivo sem provocar distorções no sinal, o que os torna bem mais sensíveis à luz do que o CMOS. Isso faz com que os CCDs forneçam imagens de baixo ruído e, portanto, com alta qualidade; o CMOS, por outro lado, consome menos energia, cerca de 100 vezes menos que o CCD.

Por hora paramos por aqui. Como falei no início do artigo, o assunto “Produção e Pós-Produção do Vídeo” será desenvolvido em várias partes e na próxima edição continuaremos a falar sobre os acessórios de câmeras e também sobre outros equipamentos de produção de vídeo.

Alberto é Supervisor de Projetos da TV Cultura de São Paulo, diretor da Adeseda-Consultoria e Projetos e Coordenador e Revisor Técnico da Revista da SET. E-mail: adeseda@uol.com.br