En esta entrega analizamos las equivalencias entre los ángulos y las velocidades de obturación y estudiamos cómo realizar las conversiones entre los diferentes sistemas de obturación en cinematografía.

Velocidad y ángulo de obturación

Las cámaras de cinematografía digital expresan el tiempo de exposición en diferentes unidades que pueden resultar confusas para el usuario que no esté acostumbrado a lidiar con las mismas. Algunas lo interpretan en función de fracciones de segundo –1/48, 1/96, 1/125, 1/250, 1/500 o 1/1000, por ejemplo–. Esta es la unidad que los fotógrafos están acostumbrados a usar: velocidad de obturación.

Otras lo hacen según la velocidad de grabación en fotogramas por segundo relacionada con el ángulo de obturación. Esta es la unidad que han empleado tradicionalmente los operadores de cámaras de cine de película. Incluso hay algunas cámaras que expresan el tiempo de exposición en milisegundos –milésimas de segundo–.

Ángulo de obturación de 172.8º a 24 fps
Ángulo de obturación de 172.8º a 24 fps

Equivalencias entre velocidad y ángulo de obturación

Para poder ejecutar la conversión entre estos dos tipos de unidades, lo primero que debemos conocer es la velocidad de filmación a la que vamos a trabajar. Tomemos como ejemplo una velocidad de 24 fotogramas por segundo –que sigue siendo el estándar de rodaje de cine a nivel global–.

Equivalencia de ángulo de obturación de 172.8º a 24 fps interpretado como velocidad de obturación de 1/50 de segundo
Equivalencia de ángulo de obturación de 172.8º a 24 fps interpretado como velocidad de obturación de 1/50 de segundo

Si lo que buscamos es convertir el valor de la velocidad de obturación al del ángulo de obturación debemos emplear la siguiente formula:

Ángulo de obturación = (nº de fps x 360) / xx,

donde xx sería a todos los efectos equivalente al denominador de la fracción que representa la velocidad de obturación

Consideremos en este caso un ángulo de obturación de 1/50 de segundo, ya que en Europa la frecuencia de la corriente eléctrica es de 50 Hz. y este valor nos garantiza que evitaremos cualquier desagradable parpadeo en las imágenes filmadas.

En tal supuesto y rodando a 24 fps el cálculo sería:

  • Ángulo de obturación = (24 x 360) / 50
  • Ángulo de obturación = 8640 / 50
  • Ángulo de obturación = 172.8 grados
Tabla de equivalencias entre velocidades de obturación, ángulos de obturación y milésimas de segundo a 24 fps
Tabla de equivalencias entre velocidades de obturación, ángulos de obturación y milésimas de segundo a 24 fps

Para encontrar una velocidad de obturación relacionada con un ángulo de obturación que ya conozcamos debemos realizar la operación inversa. La ecuación queda de esta manera:

Velocidad de obturación = 1 / [(nº de fps x 360) / xx] de segundo,

donde xx sería en esta ocasión equivalente a xx grados (ángulo de obturación).

Consideremos como ejemplo un ángulo de obturación de 180 grados. Manteniendo la velocidad de grabación a 24 fotogramas por segundo el cálculo sería:

  • Velocidad de obturación = 1 / [(24 x 360) / 180] de segundo
  • Velocidad de obturación = 1 / (8640 / 180) de segundo
  • Velocidad de obturación = 1 / 48 de segundo
Tabla de equivalencias entre velocidades de obturación, ángulos de obturación y milésimas de segundo a 30 fps
Tabla de equivalencias entre velocidades de obturación, ángulos de obturación y milésimas de segundo a 30 fps

Para aquellos lectores que vivan y/o trabajen en países donde sean aplicables las velocidades de grabación derivadas del estándar original del NTSC, baste aclarar que las diferencias en los cálculos entre 24 fps y 23.976 fps o entre 30 fps y 29.97 fps son tan diminutas que pueden considerarse insignificantes.

Mecanismos de obturación en las cámaras de cine: un poco de perspectiva histórica

Resulta primordial revisar los motivos por los cuales se han empleado los ángulos de obturación en la historia del cine para poder comprender como funcionan sus variaciones en el universo de la captación digital actual. Las cámaras de cine de película casi siempre han usado un obturador físico. Su función no era otra que la de prevenir la entrada de luz durante el periodo de tiempo en que el motor arrastra la emulsión fotoquímica hacia la apertura antes de exponer cada fotograma.

El zoopraxiscopio de Muybridge
El zoopraxiscopio de Muybridge

Hay que partir del kinetoscopio de Thomas Edison. Según parece, Eadweard Muybridge cometió el error de mostrarle con detalle a Edison su zoopraxiscopio para incitarle a emprender una colaboración mutua. Este no perdió tiempo en patentar una máquina propia que mejoraba la idea original de Muybridge, sin hacerle partícipe de los beneficios. Una actitud habitual para alguien que, tal y como hemos mencionado en anteriores ocasiones, tenía más maneras en común con “Lucky” Luciano que con Leonardo DaVinci.

El kinetoscopio de Edison
El kinetoscopio de Edison

Como ya contamos en nuestro artículo sobre velocidades de grabación, Edison aspiraba a establecer un ciclo estándar de 46 fotogramas por segundo, pero se vio obligado a reducir un 10% la cadencia para minimizar los halos que formaban las fuentes de luz en la imagen. Fue este fenómeno el que le llevó a incorporar un obturador mecánico con posterioridad.

Obturador físico de 180 grados de una cámara de película ARRIFLEX (foto cortesía de Gareth Paul Cox)
Obturador físico de 180 grados de una cámara de película ARRIFLEX (foto cortesía de Gareth Paul Cox)

La mayoría de las cámaras de cine de película emplean un obturador que básicamente es la mitad de un círculo. El concepto de ángulo de obturación hace referencia a la parte del circulo del obturador –de 360 grados– que permanece abierta. Un mecanismo que puede recordar al del clausor de la cerradura de un coche.

A lo largo de la historia los valores más frecuentes han estado muy próximos a los 180 grados a 24 fotogramas por segundo –o 172.8 grados en países con frecuencia de la corriente eléctrica de 50 Hz–. La naturaleza de la mecánica necesaria para hacer avanzar la película fotograma a fotograma y exponer cada uno de ellos entre cada periodo de avance es la responsable de que se adoptaran tales valores. Era el ciclo más sencillo de mantener.

Fases del proceso de obturación en una cámara de cine de película
Fases del proceso de obturación en una cámara de cine de película

En las cámaras fotográficas SLR, el obturador está situado detrás del espejo y ambos se suben o se bajan en sincronía cuando se expone la película. En las cámaras de cine, el obturador y el espejo se encuentran en el mismo disco rotatorio. Esta tecnología, ideada por ARRI en 1931, se compone de un espejo inclinado en un ángulo de 45 grados –similar al de las cámaras fotográficas–.

Ese espejo rota en la ventana  cuando se va a exponer la película. Cuando el espejo está delante de la ventana la película avanza para colocar el siguiente fotograma. Cuando el espejo se retira hacia abajo los rayos de luz alcanzan la emulsión y se expone la película. Como el espejo continúa su rotación, vuelve a tapar la ventana cortando la entrada de luz hacia la película y reflejándola hacia el visor óptico. Entonces el operador puede ver la imagen pero la película no se está exponiendo. El motor de cámara está arrastrándola hacia el siguiente fotograma para que el proceso se inicie de nuevo.

Se realizan 24 exposiciones en la ventana de la cámara cada segundo. El espejo funciona en si mismo como obturador. Con este sistema, los ángulos de obturación posibles estaban limitados.

Fotograma de la película "Salvad al soldado Ryan" (Steven Spielberg, 1998)
Fotograma de la película «Salvad al soldado Ryan» (Steven Spielberg, 1998). Janusz Kaminski rodó con ángulo de obturación de 55º a 28 fotogramas por segundo. La falta de sincro contribuyó a generar halos y a acentuar la tensión de la escena al producir un staccatto muy notable. El revelado se forzó al menos dos pasos para conseguir el granulado necesario y se emplearon filtros para quemar las altas luces y modificar mucho el contraste.

Una de las consecuencias más relevantes de todo ello es que los espectadores nos hemos acostumbrado al aspecto de las imágenes en movimiento filmadas con ángulos de obturación cercanos a los 180 grados. El empleo de ángulos mucho más pequeños se ha convertido en un valioso recurso narrativo. El ejemplo más obvio sigue siendo el de las secuencias correspondientes al desembarco de Normandía en “Salvad al soldado Ryan” de Steven Spielberg. Su director de fotografía, Janusz Kaminski, rodó a 55 grados y a 28 fps esas escenas para acentuar enormemente la sensación de staccato y conseguir unas tomas memorables –más cercanas al material real rodado en el día D–.

Reducir el ángulo de obturación disminuye sobremanera la cantidad de luz que se captura. Para compensar esta perdida es posible que sea necesario bajar la velocidad de grabación o aumentar la apertura del diafragma.

En la siguiente parte de este artículo, veremos como se han manejado estas necesidades en la imagen electrónica que supone la base de las cámaras digitales actuales.

4 Comentarios

  1. Estimado señor Julio quisiera preguntarle por una duda, primero lo felicito por lo bueno de sus articulos que son mi fuente de aprendizaje hace mucho tiempo.
    – Debo rodar un corto dramatico para la TV y me pregunto si se transmite la señal televisiva a 30 cuadros progresivos y quisiera rodar dicho corto a 24 que riesgo corro a la hora de transmitirlo. También lo animo a que escriba una serie de articulos sobre las empresas dedicadas a las captación de imagen de video digital, un poco de historia de sus productos, etc… yo me inicie con equipos Ikegami y los echo mucho de menos, me parte el corazón ver a otros colegas que desconocen el éxito de algunas empresas y no tienen definido el proceso creativo del cine con broadcast. Saludos cordiales

  2. Quiero decir que hay colegas que desconocen el éxito de las empresas porque no ofrecen productos para cine y eso no es justo. Saludos

  3. Hola Jesús:

    En primer lugar, si el corto se rueda para televisión sería interesante considerar muy seriamente rodar el material original a la velocidad de fotogramas por segundo a la que se va a emitir. De esta manera evitarías problemas y artefactos de conversión, ahorrarías tiempo en el flujo de trabajo y por tanto dinero.

    Si en cualquier caso -por el motivo que sea- decides rodar a 24 fps, primero comprueba cuál es la velocidad real de grabación de la cámara que vayas a usar (24 o 23,976 fps) para saber si es necesario activar el código de tiempo en modo «Drop-Frame» o «Non-drop-frame» (que están explicados en la parte II de esta misma serie de artículos) y ten en cuenta que -con mucha probablilidad- la cadena de televisión que vaya a emitir el material lo hará a 29,97 fps.

    Esto implica que o bien hay que realizar un clásico 3:2 Pull-down para generar 60 fps entrelazados (que al contener información de todas las líneas en cada campo servirían para cubrir la emisión en progresivo) o bien utilizar software específico como Twixtor.

    Insisto, si el trabajo va dirigido a TV, suele ser más práctico rodarlo en el frame rate de emisión. Si se fuera a proyectar aparte en alguna circunstancia excepcional siempre afecta menos al resultado final convertir de 30 fps a 24 fps que viceversa.

    Con respecto a tu segunda cuestión (que conste que Ikegami sigue existiendo, en todas las ferias presentan cámaras de 4K y 8K y no está en riesgo de desaparecer en absoluto) analizar el mercado broadcast y su historia no está entre nuestros cometidos porque

    1) Ya existe un gran número de publicaciones en el mercado profesional especializadas en broadcast y sus productos. En cambio hay un número muy limitado de publicaciones de formación y de análisis riguroso de productos de cinematografía digital.

    2) Sólo con analizar todas las ópticas box del mercado con montura B4, necesitaríamos un lustro de artículos para ponernos al día (y eso sin incluir la miriada de cámaras que siguen fabricándose y renovándose a toda velocidad).

    3) Mi especialidad es el cine digital y hablo de lo que conozco. Hay cantidades ingentes de profesionales del broadcast muchísimo mejor cualificados que yo para realizar esa tarea. Soy un firme creyente en el refrán de que «quien mucho abarca poco aprieta».

    4) La tendencia a nivel global en ficción -que no en programas- es rodar todo el material para TV con cámaras de cine y el flujo de trabajo parte de ahí, con las exigencias específicas del producto concreto.

    Saludos 🙂

  4. Muchísimas gracias Julio, me disculpo con usted, he tardado en agradacerle, pero siempre llevo presente sus escritos. Saludos desde La Habana.

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