Cinematografía Digital: Historia, Tecnología, Sensores

La cinematografía digital es el proceso de capturar (grabar) una película utilizando sensores de imagen digital en lugar de a través de un archivo de películas. A medida que la tecnología digital ha ido mejorando en los últimos años, esta práctica se ha vuelto dominante. Desde mediados de la década de 2010, la mayoría de las películas en todo el mundo son capturadas y distribuidas digitalmente.cinematografía digital

Muchos vendedores han traído productos al mercado, incluyendo los vendedores tradicionales de cámaras de cine como Arri y Panavision, así como nuevos vendedores como RED, Blackmagic, Silicon Imaging, Vision Research y compañías que tradicionalmente se han enfocado en equipos de video de consumo y transmisión, como Sony, GoPro y Panasonic.

A partir de 2017, las cámaras profesionales de película digital 4K son aproximadamente iguales a la película de 35mm en su resolución y capacidad de rango dinámico, sin embargo, la película digital todavía tiene un aspecto ligeramente diferente a la película analógica. Algunos cineastas todavía prefieren utilizar formatos de imagen analógicos para lograr los resultados deseados.

Historia

A partir de finales de los años 80, Sony comenzó a comercializar el concepto de “cinematografía electrónica”, utilizando sus cámaras de vídeo profesionales Sony HDVS analógicas. El esfuerzo tuvo muy poco éxito. Sin embargo, esto condujo a una de las primeras películas en video de alta definición, Julia y Julia (1987).

Rainbow (1996) fue la primera película del mundo que utilizó extensas técnicas de postproducción digital[6] Rodada completamente con las primeras cámaras de fotografía electrónica de estado sólido de Sony y con más de 35 minutos de procesamiento digital de imágenes y efectos visuales, toda la postproducción, los efectos de sonido, la edición y la partitura se completaron digitalmente. La imagen digital de alta definición se transfirió a un negativo de 35 mm a través de un grabador de haz de electrones para su distribución en salas de cine.

La primera película digitalmente filmada y post producida fue Windhorse, rodada en Tibet y Nepal en 1996 sobre un prototipo de la beta digital Sony DVW-700WS y el prosumidor Sony DCE-VX1000. La edición offline (avid) y el trabajo de postproducción y color en línea (Roland House / da Vinci) también fueron digitales. La película, transferida a un negativo de 35mm para su estreno en salas, ganó el premio a la Mejor Película de EE.UU. en el Festival de Cine de Santa Bárbara en 1998.

En 1998, con la introducción de los grabadores HDCAM y las cámaras de vídeo profesionales digitales de 1920 × 1080 píxeles basadas en la tecnología CCD, la idea, que ahora se ha rebautizado como “cinematografía digital”, comenzó a ganar terreno en el mercado.

En mayo de 1999, George Lucas desafió la supremacía del medio cinematográfico por primera vez al incluir imágenes filmadas con cámaras digitales de alta definición en Star Wars: Episodio I – The Phantom Menace. El metraje digital se mezcló perfectamente con el metraje filmado y anunció más tarde ese mismo año que filmaría sus secuelas íntegramente en vídeo digital de alta definición. También en 1999, se instalaron proyectores digitales en cuatro teatros para la proyección de La Amenaza Fantasma. En junio de 2000, Star Wars: Episodio II – Ataque de los Clones comenzó la fotografía principal tomada completamente con una cámara Sony HDW-F900, como Lucas había declarado anteriormente. La película se estrenó en mayo de 2002.

En 2009, Slumdog Millionaire se convirtió en la primera película rodada principalmente en formato digital en recibir el Premio de la Academia a la Mejor Fotografía y la película más taquillera de la historia del cine, Avatar, no sólo fue rodada con cámaras digitales, sino que también obtuvo los principales ingresos de la taquilla no sólo por cine, sino también por proyección digital.

A finales de 2013, Paramount se convirtió en el primer estudio importante en distribuir películas en formato digital, eliminando por completo las películas de 35 mm. Anchorman 2 fue la última producción de Paramount que incluyó una versión en 35 mm, mientras que The Wolf of Wall Street fue la primera película importante distribuida completamente en formato digital.

Tecnología

La cinematografía digital captura imágenes en movimiento digitalmente en un proceso análogo al de la fotografía digital. Aunque no existe una distinción técnica clara que separe las imágenes captadas en la cinematografía digital del vídeo, el término “cinematografía digital” se suele aplicar sólo en los casos en que la adquisición de películas se sustituye por la adquisición de películas, como cuando se rueda un largometraje. El término rara vez se aplica cuando la adquisición digital sustituye a la adquisición de vídeo, como ocurre con los programas de televisión en directo.

Grabación- Cámaras

la cinematografía digital

Arriflex D-21

Las cámaras profesionales incluyen la serie Sony CineAlta(F), Blackmagic Cinema Camera, RED ONE, Arriflex D-20, D-21 y Alexa, Panavisions Génesis, Silicon Imaging SI-2K, Thomson Viper, Vision Research Phantom, cámara IMAX 3D basada en dos núcleos fantasma de Vision Research, Weisscam HS-1 y HS-2, GS Vitec noX y el sistema de cámaras Fusion. Los cineastas independientes también han presionado a los consumidores de bajo coste y a las cámaras profesionales para que estén al servicio de la producción de películas digitales.

Sensores

Las cámaras de cinematografía digital capturan imágenes utilizando sensores CMOS o CCD, normalmente en una de dos configuraciones. Las cámaras de un solo chip diseñadas específicamente para el mercado de la cinematografía digital suelen utilizar un solo sensor (muy parecido a las cámaras de fotos digitales), con dimensiones similares en tamaño a las de un marco de película de 16 o 35 mm o incluso (como en el caso de Visión 65) un marco de película de 65 mm.

Una imagen se puede proyectar en un solo sensor de gran tamaño exactamente de la misma manera que se puede proyectar en un marco de película, por lo que las cámaras con este diseño se pueden hacer con monturas PL, PV y similares, con el fin de utilizar la amplia gama de objetivos de cinematografía de alta gama disponibles. Sus grandes sensores también permiten que estas cámaras alcancen la misma profundidad de campo que las cámaras de película de 35 o 65 mm, que muchos cinematógrafos consideran una herramienta visual esencial.

Formatos de vídeo

A diferencia de otros formatos de vídeo, que se especifican en términos de resolución vertical (por ejemplo, 1080p, que son 1920×1080 píxeles), los formatos de cine digital suelen especificarse en términos de resolución horizontal. Como abreviatura, estas resoluciones se dan a menudo en notación “nK”, donde n es el multiplicador de 1024, de modo que la resolución horizontal de un marco de película digitalizado de apertura completa correspondiente es exactamente {\displaystyle 1024n} 1024n píxeles. Aquí la “K” tiene un significado habitual que corresponde al prefijo binario “kibi” (ki).

Por ejemplo, una imagen de 2K tiene 2048 píxeles de ancho, y una imagen de 4K tiene 4096 píxeles de ancho. Sin embargo, las resoluciones verticales varían según la relación de aspecto; por lo tanto, una imagen de 2K con una relación de aspecto de HDTV (16:9) es de 2048×1152 píxeles, mientras que una imagen de 2K con una relación de SDTV o de Academy (4:3) es de 2048×1536 píxeles, y una con una relación de Panavisión (2,39:1) sería de 2048×856 píxeles, y así sucesivamente.

Debido a que la notación “nK” no corresponde a resoluciones horizontales específicas por formato, una imagen de 2K que carece, por ejemplo, del espacio típico de la banda sonora de una película de 35mm, tiene sólo 1828 píxeles de ancho, con resoluciones verticales que se reajustan en consecuencia. Esto condujo a una plétora de resoluciones de vídeo relacionadas con el cine en movimiento, lo que resulta bastante confuso y a menudo redundante con respecto a los pocos estándares de proyección actuales.

Todos los formatos diseñados para la cinematografía digital son de barrido progresivo, y la captura se produce normalmente con la misma frecuencia de 24 fotogramas por segundo establecida como estándar para la película de 35 mm. Algunas películas como The Hobbit: An Unexpected Journey tienen una alta velocidad de fotogramas de 48 fps, aunque en algunas salas también se estrenó en una versión de 24 fps que prefieren muchos fans del cine tradicional.

El estándar DCI para el cine suele basarse en una relación de aspecto de 1,89:1, lo que define el tamaño máximo del contenedor para 4K como 4096×2160 píxeles y para 2K como 2048×1080 píxeles. Cuando se distribuye en forma de un Paquete de Cine Digital (DCP), el contenido se envía en buzón o en un buzón, según corresponda, para que quepa dentro de uno de estos formatos de contenedor.

Formatos de cine digital.svg

cinematografía digital

En los primeros años de la cinematografía digital, el formato 2K era el más común para las grandes películas adquiridas digitalmente, sin embargo, a medida que los nuevos sistemas de cámara ganan aceptación, 4K se está volviendo más prominente. El Arri Alexa capturó una imagen de 2.8k. Durante 2009, al menos dos de las principales películas de Hollywood, Knowing y District 9, fueron rodadas en 4K con la cámara RED ONE, seguidas por The Social Network en 2010. A partir de 2017, las cámaras de 4k son ahora comunes, y la mayoría de las películas de gama alta se graban con una resolución de 4k.

Almacenamiento de datos

En general, se utilizan dos paradigmas de flujo de trabajo para la adquisición y almacenamiento de datos en la cinematografía digital.

Flujos de trabajo basados en cintas

Con el flujo de trabajo basado en cintas de vídeo, el vídeo se graba en cinta en el set. Este vídeo se ingiere en un ordenador que ejecuta un software de edición no lineal, utilizando un deck. Tras la ingestión, un flujo de vídeo digital de la cinta se convierte en archivos de ordenador. Estos archivos pueden ser editados directamente o convertidos a un formato intermedio para su edición. A continuación, el vídeo se emite en su formato final, posiblemente a un grabador de películas para su exhibición en salas de cine, o de vuelta a la cinta de vídeo para su uso en la radiodifusión. Las cintas de vídeo originales se conservan como medio de archivo.

Los archivos generados por la aplicación de edición no lineal contienen la información necesaria para recuperar material de las cintas adecuadas, en caso de que se pierda el material almacenado en el disco duro del ordenador. Con la creciente conveniencia de los flujos de trabajo basados en archivos, los flujos de trabajo basados en cintas se han vuelto marginales en los últimos años.

Flujos de trabajo basados en archivos

La cinematografía digital se ha desplazado en su mayor parte hacia flujos de trabajo “sin cintas” o “basados en archivos”. Esta tendencia se ha acelerado con el aumento de la capacidad y la reducción del coste de las soluciones de almacenamiento no lineal, como las unidades de disco duro, los discos ópticos y la memoria de estado sólido. Con los flujos de trabajo sin cintas, el vídeo digital se graba como archivos digitales en medios de acceso aleatorio como discos ópticos, unidades de disco duro o “revistas” digitales basadas en memoria flash.

Estos archivos se pueden copiar fácilmente a otro dispositivo de almacenamiento, normalmente a un gran RAID (conjunto de discos de ordenador) conectado a un sistema de edición. Una vez que los datos se copian de los medios en el plató a la matriz de almacenamiento, se borran y se devuelven al plató para realizar más disparos.

Estas matrices RAID, tanto las “gestionadas” (por ejemplo, SAN y NAS) como las “no gestionadas” (por ejemplo, JBoD en una única estación de trabajo informática), son necesarias debido al rendimiento requerido para la reproducción en tiempo real (320 MB/s para 2.000 @ 24fps) o casi en tiempo real en postproducción, en comparación con el rendimiento disponible desde una única unidad de disco duro, aunque rápida. Estos requisitos se denominan a menudo almacenamiento “en línea”. La postproducción que no requiere actuaciones de reproducción en tiempo real (normalmente para letras, subtítulos, versiones y otros efectos visuales similares) puede migrarse a almacenes RAID ligeramente más lentos.

El archivado a corto plazo, “si alguna vez”, se logra moviendo los archivos digitales a matrices RAID “más lentas” (aún de tipo gestionado y no gestionado, pero con rendimientos más bajos), donde la capacidad de reproducción es pobre o inexistente (a menos que sea a través de imágenes proxy), pero la edición y la recolección de metadatos mínima sigue siendo factible. Estos requisitos intermedios se incluyen fácilmente en la categoría de almacenamiento de “línea media”.

El archivado a largo plazo se realiza mediante la realización de copias de seguridad de los archivos digitales desde el RAID, utilizando prácticas y equipos estándar para la realización de copias de seguridad de datos del sector de TI, a menudo en cintas de datos (como los LTO).

Submuestreo de croma

La mayoría de los sistemas de cinematografía digital reducen aún más la velocidad de datos al submuestrear la información en color. Debido a que el sistema visual humano es mucho más sensible a la luminancia que al color, la información sobre el color de menor resolución se puede superponer a la información sobre la luma (brillo) de mayor resolución, para crear una imagen que se vea muy similar a una en la que se muestre la información sobre el color y la luma a plena resolución.

Este esquema puede causar pixelación o sangrado de color bajo algunas circunstancias. Los sistemas de cinematografía digital de alta calidad son capaces de grabar datos en color a resolución completa (4:4:4) o datos de sensor en bruto.

Compresión intra- vs. Inter-frame

La mayoría de los sistemas de compresión utilizados para la adquisición en el mundo de la cinematografía digital comprimen las imágenes fotograma a fotograma, como si un flujo de vídeo fuera una serie de imágenes fijas. Esto se llama compresión intra-frame.

Los sistemas de compresión entre tramas pueden comprimir aún más los datos examinando y eliminando la redundancia entre tramas. Esto lleva a relaciones de compresión más altas, pero la visualización de un solo fotograma requerirá normalmente que el sistema de reproducción descomprima un número de fotogramas de antes y después de él. En la reproducción normal esto no es un problema, ya que cada fotograma sucesivo se reproduce en orden, por lo que los fotogramas anteriores ya han sido descomprimidos.

En la edición, sin embargo, es común saltar a fotogramas específicos y reproducir secuencias hacia atrás o a diferentes velocidades. Debido a la necesidad de descomprimir fotogramas adicionales en estas situaciones, la compresión entre fotogramas puede causar problemas de rendimiento en los sistemas de edición.

La compresión entre fotogramas también es desventajosa porque la pérdida de un solo fotograma (por ejemplo, debido a un error al escribir datos en una cinta) normalmente arruinará todos los fotogramas hasta que se produzca el siguiente fotograma clave. En el caso del formato HDV, por ejemplo, esto puede provocar la pérdida de hasta 6 fotogramas con una grabación de 720p, o 15 con 1080.

Una secuencia de vídeo comprimida entre fotogramas está formada por grupos de imágenes (GOP), cada una de las cuales tiene sólo un fotograma completo, y un puñado de otros fotogramas que se refieren a este fotograma. Si se pierde el fotograma completo, llamado fotograma I, debido a un error de transmisión o de medios, no se puede mostrar ninguno de los fotogramas P ni de los fotogramas B (las imágenes de referencia). En este caso, todo el Partido Republicano está perdido.

Distribución digital

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Para los cines con proyectores digitales, las películas digitales pueden ser distribuidas digitalmente, ya sea enviadas a los cines en discos duros o enviadas a través de Internet o de redes satelitales. Digital Cinema Initiatives, LLC, una empresa conjunta de Disney, Fox, MGM, Paramount, Sony Pictures Entertainment, Universal y Warner Bros. Studios, ha establecido estándares para la proyección de cine digital. En julio de 2005, lanzaron la primera versión de la Especificación del Sistema de Cine Digital[13], que abarca la proyección teatral de 2K y 4K. También ofrecen pruebas de conformidad para expositores y proveedores de equipos.

Los propietarios de teatros inicialmente se opusieron a la instalación de sistemas de proyección digital debido al alto costo y a la preocupación por el aumento de la complejidad técnica. Sin embargo, los nuevos modelos de financiación, en los que los distribuidores pagan una cuota de “impresión digital” a los propietarios de los teatros, han contribuido a aliviar estas preocupaciones.

La proyección digital también ofrece una mayor flexibilidad con respecto a la proyección de trailers y anuncios previos a la proyección y permite a los propietarios de salas de cine mover más fácilmente las películas entre pantallas o cambiar el número de pantallas en las que se proyecta una película, y la mayor calidad de la proyección digital proporciona una mejor experiencia para ayudar a atraer a los consumidores que ahora pueden acceder a contenido de alta definición en casa.

Estos factores han hecho que la proyección digital se convierta en una perspectiva cada vez más atractiva para los propietarios de teatros, y el ritmo de adopción ha aumentado rápidamente. Dado que algunos teatros actualmente no tienen sistemas de proyección digital, incluso si una película es filmada y postproducida digitalmente, debe ser transferida a una película si se planea un gran estreno teatral. Normalmente, un grabador de película se utiliza para imprimir datos de imágenes digitales en la película, para crear un internegativo de 35 mm. Después, el proceso de duplicación es idéntico al de un negativo tradicional de una cámara de película.

Comparación con la cinematografía

A diferencia de un sensor digital, un marco de película no tiene una cuadrícula regular de píxeles discretos.

La determinación de la resolución en la adquisición digital parece sencilla, pero es significativamente complicada por la forma en que los sensores de las cámaras digitales funcionan en el mundo real.

Esto es particularmente cierto en el caso de las cámaras de cinematografía digital de gama alta que utilizan un único sensor CMOS de patrón bayer de gran tamaño. Un sensor de patrón de bayer no muestrea datos RGB completos en cada punto; en su lugar, cada píxel está sesgado hacia el rojo, verde o azul, y se ensambla una imagen a todo color a partir de este tablero de ajedrez de color procesando la imagen a través de un algoritmo de demosaicing. Generalmente, con un sensor de patrón bayer, la resolución real se situará entre el valor “nativo” y la mitad de esta cifra, con diferentes algoritmos de demosaicing que producen resultados diferentes.

Además, la mayoría de las cámaras digitales (tanto de diseño bayer como de tres chips) emplean filtros ópticos de paso bajo para evitar el aliasing; un filtrado antialiasing subóptimo puede reducir aún más la resolución del sistema.

Grano y ruido

La película tiene una estructura de grano característica. Los diferentes tipos de película tienen diferentes granos. Las imágenes adquiridas digitalmente carecen de esta estructura de grano. Tiene ruido electrónico.

Flujo de trabajo y archivo digital intermedio

El proceso de utilizar un flujo de trabajo digital intermedio, en el que las películas se graban en color digitalmente en lugar de utilizar las técnicas tradicionales de acabado fotoquímico, se ha convertido en algo habitual.

Para utilizar el flujo de trabajo intermedio digital con película, el negativo de la cámara debe ser procesado primero y luego escaneado a un formato digital. Algunos cineastas tienen años de experiencia en lograr su visión artística utilizando las técnicas disponibles en un flujo de trabajo fotoquímico tradicional, y prefieren el proceso de acabado/edición.

Las películas tomadas digitalmente pueden imprimirse, transferirse o archivarse en película. Las producciones digitales a gran escala se archivan a menudo en película, ya que proporcionan un medio más seguro para el almacenamiento, beneficiando los costes de seguro y almacenamiento. Mientras el negativo no se degrade completamente, siempre será posible recuperar las imágenes de él en el futuro, independientemente de los cambios en la tecnología, ya que todo lo que se tratará es una simple reproducción fotográfica.

Por el contrario, incluso si los datos digitales se almacenan en un medio que preserve su integridad, siempre será necesario contar con equipos digitales altamente especializados para reproducirlos. Los cambios en la tecnología pueden hacer que el formato sea ilegible o costoso de recuperar con el tiempo. Por esta razón, los estudios cinematográficos que distribuyen películas de origen digital a menudo realizan masters de separación basados en películas con fines de archivo.

Fiabilidad

Los defensores del cine han argumentado que las cámaras digitales carecen de la fiabilidad de la película, especialmente cuando se filman secuencias a alta velocidad o en entornos caóticos, debido a los fallos técnicos de las cámaras digitales. El director de fotografía Wally Pfister señaló que para su rodaje de la película Inception, “De las seis veces que rodamos en formato digital, sólo teníamos una pieza utilizable y no acabó en la película.

De las seis veces que rodamos con la cámara Photo-Sonics y con 35mm corriendo a través de ella, todas y cada una de las tomas salieron en la película”. Michael Bay declaró eso al filmar Transformers: Oscuridad de la Luna, las cámaras de 35mm tenían que ser utilizadas para filmar en cámara lenta y en secuencias en las que las cámaras digitales estaban sujetas a golpes o daños eléctricos por el polvo.

Críticas y preocupaciones

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Algunos directores de cine como Christopher Nolan, Paul Thomas Anderson y Quentin Tarantino han criticado públicamente el cine digital y han defendido el uso de películas y copias de películas. Tarantino ha sugerido que podría retirarse porque ya no podrá proyectar sus películas en 35mm en la mayoría de los cines americanos. Tarantino considera que el cine digital es simplemente “televisión en público”.

Christopher Nolan ha especulado que la adopción de los formatos digitales por parte de la industria cinematográfica ha sido impulsada exclusivamente por factores económicos, en lugar de que lo digital sea un medio superior al cine: “Creo, sinceramente, que se reduce al interés económico de los fabricantes y de la industria que gana más dinero a través del cambio en lugar de mantener el status quo”.

Otra preocupación con la captura de imágenes digitales es cómo archivar todo el material digital. El archivado de material digital está resultando extremadamente costoso, y crea problemas en términos de preservación a largo plazo. En un estudio realizado en 2007, la Academia de Artes y Ciencias Cinematográficas descubrió que el coste de almacenar masters digitales de 4K es “enormemente más alto – 1100% más alto – que el coste de almacenar masters de películas”.

Además, el archivado digital se enfrenta a desafíos debido a la insuficiente longevidad del almacenamiento digital actual: ningún medio actual, ya sean discos duros magnéticos o cintas digitales, puede almacenar de forma fiable una película durante cien años, algo que pueda hacer una película bien almacenada y manipulada.

Aunque esto también solía ser así en el caso de los discos ópticos, en 2012 Millenniata, Inc. una empresa de almacenamiento digital con sede en Utah, lanzó M-DISC, una solución de almacenamiento óptico, diseñada para durar hasta 1.000 años, que ofrece así la posibilidad de almacenamiento digital como una solución de almacenamiento viable.

Referencias

 “Qube Cinema apoya a Cinecolor en su transición al cine digital en América Latina”. qubecinema.com.

 “Cómo la conversión digital está matando a los cines independientes”. Rolling Stone.

 Michael Hurley (2 de enero de 2014). “Los estudios abandonan el cine, los teatros pequeños luchan y Ther Indiewire”. Indiewire. Archivado del original en 2016-02-01.

 “Película vs. Digital: Una comparación de las ventajas y desventajas”. PetaPixel. 26 de mayo de 2015. Recuperado en 2016-06-28.

 “Julia y Julia”.

 Realización de películas digitales: El arte cambiante y el arte de hacer películas en movimiento. ISBN 1136053549.

 La última transmisión es la primera: The Making of a Digital Feature http://www.thelastbroadcastmovie.com/

 “Robert Rodriguez Film Érase una vez en México Esta es una revisión estructural”. Trabajo de Escritura. Recuperado en 2013-04-22.

 “Silicon Imaging”. siliconimaging.com.

 Megan Geuss (18 de enero de 2014). “Anchorman 2 fue el último estreno de Paramount en 35mm”. Ars Technica (vía Los Angeles Times). Recuperado el 20-01-2014.

 “Poniendo la confusión del MARCO COMPLETO a la cama – Charlas de Visión Personal”. Personal-view.com. Recuperado en 2013-04-22.

 grabando adamwilt.com

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Licda. En Comunicación Social, mención Comunicación y Desarrollo con 16 años en el ejercicio del periodismo, ahora Redactora Web Maracay- Venezuela

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