SINCRONISMO Y CÓDIGO DE TIEMPO.

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1 SINCRONISMO Y CÓDIGO DE TIEMPO

2 Introducción En los sistemas de grabación analógicos tales como: cámara filmadora, grabador de sonido en ¼ de pulgada magnética, multipista magnética, etc Las velocidades de arrastre están determinadas por las velocidades de giro de los motores de histéresis utilizados. La velocidad de giro de estos motores depende de la frecuencia de la señal alterna utilizada para alimentar ó energizar estos dispositivos (normalmente de la red eléctrica).

3 Introducción MASTER ESCLAVO
Al utilizar una señal de sincronismo solo uno de los dispositivos debe ser master y el resto actuar como esclavo. Para que un sistema sea eficaz como sistema de sincronización, la posterior reproducción de los sistemas (A y B) debe mantenerlos perfectamente sincronizados en cualquier punto del Tiempo.

4 Introducción MASTER ESCLAVO
Si se utiliza una señal de tono piloto (ejemplo: pilotone ó neopilote de nagra) cada pulso enviado al sistema esclavo de grabación debe relacionarse directa o indirectamente con algún evento ocurrido en el sistema de grabación maestro. Esto puede ser : Pulso relacionado con la frecuencia o velocidad de giro del motor de arrastre principal del sistema maestro. (tacometro) 2. Pulso relacionado con cada perforación de la película de cámara de cine.

5 Introducción El principal problema al utilizar un tono piloto como señal de sincronismo es que se necesita agregar algún tipo de marca de inicio (ejemplo: claqueta en cine) Las señales de sincronismo actuales hacen posible identificar puntos precisos en el tiempo mediante la incorporación de un código único de identificación temporal, por ejemplo en una película de cine que corre a 24 cuadros por segundos se necesitara un código numérico para identificar cada cuadro de película. En 1969 se desarrollo un código con el objetivo de estandarizar sus características y uso, de esta forma nace el Código de tiempo SMPTE/EBU (Society Motion Picture Television Engineers / European Broadcasting Union )

6 PORQUE ES NECESARIA LA SINCRONIZACIÓN
La postproducción de audio fue pensada desde un principio como una herramienta para juntar sonidos provenientes de distintas fuentes que conformarán una producción, una obra fina y terminada. La postproducción permite que estos sonidos sean editados y mezclados con exactitud Estos sonidos podrían ser música, efectos o diálogo, pero todos ellos deben correr en sincronización (en sincro) con la imagen cada vez que se accede al material. De esta forma, un código sincronizador se va a requerir para lograr que las diferentes fuentes de sonido tanto como la película corran al unísono.

7 Para lograr la sincronización en film
se utilizan los sprocket holes (orificios en la parte externa del celuloide), pero en los sistemas de grabación electrónica de audio y video se utiliza un código electrónico standard llamado código de tiempo o timecode. El código de tiempo se utilizó por vez primera para editar en video, principalmente para lograr cortes exactos. Se necesitaba de un sistema que permitiera que cada cuadro de imagen de video estuviera identificado (o marcado) específicamente. Con la utilización de timecode entonces es posible identi- ficar un cuadro determinado para realizar una edición precisa en la imagen. El sonido puede ser identificado por cuadros también. Por lo tanto, si una fuente de sonido fue grabada en sincro con la imagen, cada cuadro de ella estará relacionada a un punto específico en el tiempo de la banda sonora

8 El cuadro de imagen y el cuadro de sonido pueden – por ejemplo – durar 1/24 de segundo (en el caso que el sistema esté corriendo a 24 cuadros por segundo (fps). De esta forma, para mantener un sincronismo adecuado, la imagen y el sonido se deben corresponder el uno al otro cuadro a cuadro. Sin embargo, imagen y sonido pueden perder sincronismo momentáneamente (dentro de un cuadro) sin aparentes problemas visuales o sonoros

9 TIPOS DE SINCRONISMO A TRAVÉS DE LA HISTORIA
SINCRONISMO MEDIANTE LAS PERFORACIONES DEL FILM O SPROCKETS COMENZANDO EN 1920, ESTE MÉTODO DE SINCRONIZACIÓN CONSISTÍA EN MONTAR 2 REELS SEPARADOS DE FILM CONTENIENDO FILM O SONIDO EN DIFERENTES MAQUINAS, PARA ENCAJAR SUS PERFORACIONES (SPROCKET HOLES) EN RUEDAS DENTADAS Y LUEGO ECHAR A ANDAR LAS MAQUINAS A LA MISMA FRECUENCIA PARA SINCRONIZAR. EN LA FILMACIÓN, ESTO SE LOGRABA HACIENDO FUNCIONAR LA CAMARA Y LA MAQUINA DE GRABACIÓN ÓPTICA DE SONIDO CON MOTORES SINCRONICOS COMUNES, LOS CUALES ESTABAN ANCLADOS A LA FRECUENCIA DE LA RED DE ALIMENTACIÓN. DE ESTA FORMA LA DURACIÓN DE UN CUADRO DE IMAGEN Y SONIDO ES LA MISMA EL SINCRONISMO SE ESTABLECE UTILIZANDO LA CLAQUETA PARA ENCONTRAR EL CUADRO EXACTO DE IMAGEN EN EL CUAL ÉSTA SE CIERRA COMO TAMBIÉN EL SONIDO PRECISO DE DICHO CIERRE (EL “CLACK”) PARA LUEGO CORTAR EL SONIDO PARA QUE CALCE CON LA PELICULA

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11 SINCRONISMO POR TONO PILOTO
ESTE MÉTODO DE SINCRONIZACIÓN FUE DESARROLLADO CON LA INTRODUCCIÓN DE GRABADORAS DE SONIDO DIRECTO PORTÁTILES Y SIGUE EN USO HASTA NUESTROS DIAS ES UTILIZADO EN LAS GRABADORAS MONOAURALES (1 PISTA DE AUDIO) QUE NO DISPONEN DE UNA PISTA DEDICADA AL SINCRONISMO DEBIDO A LA FALTA DE ESPACIO FISICO, SE GRABA LA SEÑAL DE SINCRONISMO (FRECUENCIA DE LA SEÑAL ELECTRICA DE ALIMENTACIÓN: 60 HZ EN EEUU Y 50 HZ EN EUROPA) EN DOS PISTAS ANGOSTAS CERCA DEL CENTRO DE LA CINTA PERO INVERTIDAS EN POLARIDAD, DE MODO QUE EL CABEZAL LECTOR DE AUDIO LAS CANCELA Y SOLO LEE EL AUDIO GRABADO EVITANDO DE ESTA FORMA EL CROSSTALK ENTRE LA SEÑAL Y EL TONO DE SINCRONISMO EL TONO PILOTO ES RESCATADO POR UN CABEZAL DEDICADO EL CUAL POSEE 2 LECTORES DESFASADOS QUE CANCELAN LA SEÑAL EN FASE –EL AUDIO– Y SUMAN LA SEÑAL FUERA DE FASE –LA SEÑAL DE SINCRONISMO O TONO PILOTO –

12 SINCRONISMO POR TONO PILOTO

13 SINCRONISMO POR FRECUENCIA MODULADA (FM SYNC)
UTILIZADO EN GRABADORES STEREO, DONDE EXISTE UN ESPACIO ENTRE LAS DOS PISTAS DE AUDIO PARA UNA PISTA EXTRA CON SEÑAL DE SINCRONIZACIÓN. EL PRINCIPIO BÁSICO DE ESTE METODO ES GRABAR DIRECTAMENTE LOS 50 O 60 HZ DE LA FRECUENCIA DE RED, SIN EMBARGO, ESTA SEÑAL FÁCILMENTE SE PODRÍA FILTRAR EN LOS CANALES DE AUDIO Y SER ESCUCHADO COMO UN ZUMBIDO DE BAJA FRECUENCIA. ESTE PROBLEMA SE SOLUCIONÓ CON LA UTILIZACIÓN DE UNA FRECUENCIA PORTADORA DE ALTA FRECUENCIA QUE EFECTIVAMENTE REDUCIRÍA DICHO CROSSTALK DE ESTA FORMA, LOS 50 O 60 HZ SE UTILIZAN PARA MODULAR EN FRECUENCIA UNA PORTADORA FM DE UNA FRECUENCIA DE 13.5 KHZ, PREVINIENDO ASÍ EL FILTRAJE FUNCIONALMENTE ESTE MÉTODO DE SINCRONISMO ES IDÉNTICO AL PILOT TONE, SÓLO DIFIERE EN LA FORMA DE GRABAR LA SEÑAL Y EL LUGAR ESPECÍFICO DE LA CINTA QUE UTILIZA PARA ELLO

14 NOTÉSE QUE TANTO EL METODO PILOTTONE COMO EL FM SYNC TAN SOLO PROVEEN LA VELOCIDAD DE FUNCIONAMIENTO CORRECTA PARA QUE IMAGEN Y SONIDO CALCEN EN DURACIÓN, PERO EL PUNTO DE INICIO PARA CADA TOMA DEBE SER DETERMINADO USANDO UNA CLAQUETA EL MÉTODO QUE PROVEE UNA CORRECTA REFERENCIA DE VELOCIDAD Y AL MISMO TIEMPO UNA REFERENCIA DE POSICION ABSOLUTA ES EL LLAMADO “CÓDIGO SMPTE” (SMPTE: SOCIETY OF MOTION PICTURE AND TELEVISION ENGINEERS)

15 EL CÓDIGO DE TIEMPO SMPTE
INTRODUCCIÓN BÁSICAMENTE CONSISTE EN 4 GRUPOS DE DÍGITOS DOBLES, LOS CUALES REPRESENTAN HORAS, MINUTOS, SEGUNDOS Y CUADROS (EJEMPLO 01:20:17:06). EL CONTADOR INCREMENTA 1 MINUTO CADA 60 SEGUNDOS, UNA HORA CADA 60 MINUTOS, DESDE 0 HORAS HASTA 23 HORAS Y LUEGO COMIENZA NUEVAMENTE DESDE LA HORA 0. LA CANTIDAD DE CUADROS POR SEGUNDO Y CÓMO ÉSTOS SON CONTADOS DEPENDE DEL TIPO DE CÓDIGO DE TIEMPO QUE SE UTILICE DE ESTA FORMA, SE AGREGA INFORMACIÓN DE POSICIÓN (TIEMPO) TANTO A LA IMAGEN COMO AL SONIDO CON RESOLUCIÓN DE 1 CUADRO, PARA ESTABLECER Y MANTENER LA SINCRONIZACIÓN ENTRE AMBAS PARTES. ASÍ, CADA CUADRO TIENE UN NOMBRE, UNA MARCA ESPECÍFICA Y UNICA.

16 EL CÓDIGO DE TIEMPO ES REGISTRADO UTILIZANDO CÓDIGO DIGITAL, DE ESTA FORMA, PUEDE SER IGUALMENTE ÚTIL IDENTIFICANDO UN PUNTO EN UNA CINTA O EN UN DISCO DURO TIENE UNA EXACTITUD DE HASTA UN CUADRO DE VIDEO PARA PODER IDENTIFICAR UN PUNTO DE EDICIÓN PARA SINCRONIZACIÓN. CABE MENCIONAR QUE LA DURACIÓN DE UN CUADRO DE VIDEO DEPENDE DE LA VELOCIDAD DEL SISTEMA DE VIDEO (SE MIDEN CUADROS POR SEGUNDO) UNA VEZ QUE EL CODIGO HA CONTADO LOS CUADROS CUENTA LOS SEGUNDOS Y ASI, IDENTIFICANDO 24 HORAS DE CUADROS PARA LUEGO VOLVER A COMENZAR DE ESTA FORMA, CADA CUADRO TIENE SU PROPIA IDENTIFICACIÓN DE HORA, MINUTO Y SEGUNDO

17 Código de tiempo SMPTE Existen 2 formatos básicos: IEC (International Electrotechnical Commission) IEC 525/60, 30 cuadros por segundo (30 fps) IEC 625/50, 25 cuadros por segundo (25 fps)

18 LTC (longitudinal time code)
Este tipo de código de tiempo requiere de un limitado ancho de banda para ser registrado: usualmente entre 100 Hz y 10 Khz No es necesario realizar ajustes especiales para grabar esta señal de sincronismo “análoga” consistente en realidad de una serie de pulsos de “encendido” y “apagado” Si es necesario poner especial atención al nivel de grabación del LTC ya que un nivel excesivo podría ocasionar crosstalk en las pistas de audio adyacentes y por el contrario, un nivel muy bajo podría provocar una interferencia de la propia señal de audio en el código de tiempo y también éste estaría muy cerca del ruido de fondo Los niveles de grabación típicos de LTC son entre -6 y -15 con respecto al cero relativo del sistema

19 Esta compuesto por una palabra digital de : - 80 Bits (LTC)
Código de tiempo SMPTE Esta compuesto por una palabra digital de : - 80 Bits (LTC) - 90 Bits (VITC) Palabra digital código SMPTE (LTC)

20 Estructura de información en el código LTC SMPTE

21 = 0 non- drop = 1 drop frame Especifica si el código tiene
relación con la subportadora de color = 0 non- drop = 1 drop frame

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25 Bits 27 y Conjunto de caracteres no especificado (sin restricción de uso de bits de usuario) Conjunto de 8 bits para ISO 646 y SIN ASIGNAR (indica que se usan los UB en rodaje de películas) SIN ASIGNAR (Esta combinación se usará cuando se acuerde un estándar) Bit 58 Sin uso, se debe mantener en 0 Bit 59: marca bi-fase Se utiliza para mantener un numero par de 0´s para prevenir una transición ambigua

26 VITC (vertical interval time code)
Se puede leer en pausa y a baja velocidad. Sirve para encontrar puntos exactos de edición. No utiliza una pista de audio dedicada exclusivamente a código de tiempo. No es tan suceptible a la degradación como el LTC; si la imagen es aceptable, también lo es el VITC. No requiere de amplificación.

27 No es necesario indicar la dirección.
(no se presenta como flujo continuo de bits y los cabezales giran siempre en la misma dirección) Valor 1; voltaje positivo (0.57 Volts) Valor 0; voltaje de nivel de borrado La palabra código ocupa 50 us por lo que el flujo binario es de1.8 megabits/seg. ( 1 / ( / 90 ) ) Si hubiese una secuencia de 0s y 1s, tendríamos una frecuencia fundamental de 0.9 MHz.

28 No requiere ser auto-temporizante
Tradicionalmente se ha repetido 2 veces en cada campo como protección contra dropouts (líneas no adyacentes con una línea de negro entre ellas) (no está normado cuales líneas debe usar) No requiere ser auto-temporizante Por lo tanto no es bifase, código sencillo “no retorno a cero” 1

29 TABLA RESUMEN DE ASIGNACIÓN DE BITS EN CÓDIGO SMPTE LTC Y VITC

30 CODIFICACIÓN UTILIZADA POR CÓDIGO DE TIEMPO SMPTE LTC
Código de marca bifase o FM: Originalmente conocido como código manchester-1 es utilizado por el código LTC. Es auto temporizable. Se puede leer en un amplio rango de velocidades de reproducción. No presenta problemas por cambios de fase o polaridad. La presencia o no de una transición la que indica un 1 ó 0 Auto-temporizable: (self-clocking) código en el cual es posible diferenciar un 0 de un 1, en la secuencia y establecer su frecuencia de cambio base.

31 Códigos de tiempo Bifase
La presencia o no de una transición adicional es la que indica un 1 ó 0 Señal bifase con inversión de fase

32 Códigos de tiempo Bifase
Si se utiliza una palabra digital de 80 bits para identificar cada cuadro de imagen. y consideramos 30 FPS en LTC: El tren de datos será = 30 x 80 = 2400 Hz (si solo fuesen unos) El tren de datos será = 30 X 40 = 1200 Hz (si solo fuesen ceros) Esta característica permite que sea fácil de grabar y transmitir

33 Código sin retorno a cero (NRZ): utiliza 2 niveles o estados (saturación positiva y
negativa en grabación magnética) es NO auto-temporizable a menos que se compare con un tono de frecuencia conocida. También presenta problemas a la inversión de fase. Es utilizado en VITC.

34 Formatos de código de tiempo
TIPOS DE SISTEMAS RAZON DE CUADROS POR SEGUNDO CODIGO DE TIEMPO UTILIZADO Cine 24 fps Video PAL/SECAM 25 fps Video NTSC COLOR 29.97 fps 29.97 drop-frame y ndf

35 Código 525/60 con pérdida de cuadro (drop-frame)
00:00:01:00 Tiempo de código equivalente a 1 segundo (30fps) Cuado 1 Cuadro 2 28 29 30 Tiempo real equivalente a 1 segundo (29.97 fps) 00:00:01:00 Si escogemos un formato de código de tiempo de 30 fps para video color NTSC que posee una resolución de fps, habrá inconsistencia entre lo que dura realmente el video y lo que marca el código de tiempo

36 Código 525/60 con pérdida de cuadro (drop-frame)
Tiempo de código equivalente a 60 minutos (30fps) Cuado 107892 Cuadro 107893 Cuadro 107998 Cuadro 107999 Cuadro 108000 Diferencia 108 cuadros Que deben ser omitidos Tiempo real equivalente a 60 minutos (29.97 fps) En 60 minutos el corrimiento será de 108 cuadros (3,6 seg)

37 Código 525/60 con pérdida de cuadro (drop-frame)
Sincronizado con una frecuencia de imagen de 29,97 fps. Acumula un error de 0,03 de un cuadro por segundo (0.1 %) En una hora la diferencia con el “tiempo real “es de 108 cuadros: 3.6 seg. (0.03 x 60 x 60 = 108 frames ó 3600 x = 3.6 seg) Se compensa “perdiendo” 2 cuadros al empezar cada minuto, excepto en las decenas (0, 10, 20, 30, 40, 50) Compensación (2X60) – (2X6) = =108 cuadros Drop-frame minutos

38 Al final del minuto 8 de una hora el código será: 01:08,59,28
Ejemplo secuencia TC drop-frame Al final del minuto 8 de una hora el código será: :08,59,28 01:08,59,29 01:09,00,02 01:09,00,03 etc. En cambio , al final de minuto noveno será 01:09,59,28 01:09,59,29 01:10,00,00 01:10,00,01 etc

39 El error a corto plazo en drop-frame varía en +/-60 ms a lo largo de 10 minutos.
diferencia entre: Tiempo de código/ Tiempo real 30/29.97 = (el tiempo de código se anticipa al tiempo real) 1 ms por cada segundo 60 ms en un minuto. La duración de 1 cuadro en ms es de: 1000 ms / cuadros = ms El descarte de 2 cuadros produce una diferencia de : 2 x 33.3 ms = ms Por lo cual se corrigen los 60 ms pero el tiempo de código se retrasa con respecto al tiempo real en: 60 – = ms

40 El error a corto plazo en drop frame varía en +/-60ms a lo largo de 10 minutos.
+60 ms. El corrimiento de ms es acumulativo por lo que en 10 minutos se completan -60 ms aprox. ( x 9 ) En el minuto 10 no se descartan los 2 cuadros por lo que el tiempo de código se corrige al tiempo real. Error de tiempo en ms. -60 ……………………..19 20 40 30 50 Tiempo en minutos

41 El proceso anterior no compensa exactamente las discrepancias entre el tiempo real y el cuadro de color. La frecuencia es 29, Hz. 0, X 60 X 60 X 24 =2.261 cuadros en un período de 24 hrs.

42 BIBLIOGRAFÍA “Códigos de tiempo” John Ratcliff IORTV Pags. 34 a la 67
“Técnicas de postproducción de audio en video y film” Tim Amyes IORTV Pags. 49 a la 61