RESOLUCION, SAMPLEO, PROFUNDIDAD DE COLOR Y

Javier Latorre&Iván Burriel
PRINCIPIOS SOBRE FORMATOS DIGITALES Y HD
1.- RESOLUCIÓN
Se trata del ancho por el alto que da el total de píxeles de la imagen.
Podemos encontrar dos tipos de resoluciones "broadcast":
1.- Resolución SD (Standar Digital), que es 720x576 y que es la misma que el DV
2.- Resolución HD, que a su vez, ofrece dos posibilidades:
1920x1080 (SONY)
1280x720 (JVC y PANASONIC).
Si hacemos una simple multiplicación vemos que 720x576 nos da 414.720 píxeles y
que 1920x1080 nos da 2.073.600. Por eso HD es una definición considerablemente
superior a la Definición Estándar
SD 576X 720
414.720 PÍXELES
HD 720x 1280
921.600 píxeles
HD 1080 x 1920
2.073.600 píxeles
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Por norma, la resolución de un formato viene dada por su resolución vertical y puede
ser de 1080 o de 720 o de 576 líneas. La otra cifra proviene a partir del formato de
pantalla, y sólo hay dos: 4/3 para SD Y 16/9 para HD. Evidentemente, la resolución es
uno de los factores más importantes para conocer la calidad de una imagen.
2.-MUESTREO (SAMPLER)
Se definen R, G y B, como las componentes del rojo, verde y azul. Se define Y como la
componente de luminancia. Se tiene que:
Y(R,G,B) = 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 * B
Digitalizar una imagen de vídeo tradicional ocupa demasiada información para la
tecnología de equipos habituales. Lo que puede captar una cámara de vídeo se ve
reducido en beneficio del flujo de información.
Llamamos YUV a la señal RGB separada en luminancia/crominancia
U(B,Y) = 0,493 * (B − Y)
Y
Luminancia 0,299 * R + 0,587 * G + 0,114 * B
U
B-Y crominancia V(R,Y) = 0,887 * (R − Y)
V
R-Y crominancia U(B,Y) = 0,493 * (B − Y)
Por otra parte, el ojo humano es mucho más sensible a las variaciones de luz que a las
de color, de modo que podemos digitalizar la señales U y V a la mitad de la frecuencia
de muestreo de Y (mitad de resolución). Entonces eso es una relación de muestreo
4:2:2 . Partiendo de esta base se mantiene la luminancia completa y se reducen a la
mitad la crominancia. De ahí que surja 4:2:2
En el caso de efectuar un muestreo 4:2:0 , como en el caso de un DVD pal, las
muestras U y V se alternan, en cada campo .
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Se trata de una pérdida de información prácticamente inapreciable por el ojo humano
pero que reduce considerablemente el peso de la señal.
3.- LA PROFUNDIDAD DE COLOR
Se refiere a la cantidad de bits de información necesarios para representar el color de
un píxel en una imagen digital. Debido a la naturaleza del sistema binario de
numeración, una profundidad de bits de n implica que cada píxel de la imagen puede
tener 2n posibles valores y por lo tanto, representar 2n colores distintos.
En vídeo es por lo general de 8 ó 10 bits. Significa que a cada información que llega al
píxel le vamos a dar más o menos cantidad de matices.
8 bits equivale a 2 elevado a la 8 en sistema decimal
256
10 bits equivale a 2 elevado a la 10 en sistema decimal
1024
Cada señal de vídeo son tres, hay que multiplicar 256x256x256 y tendremos
16.777.216, los 16 millones de colores.
Pero con 10 bites tenemos 1024x1024x1024, esto es, 1.073.742.824, más de mil
millones de colores y pese a que no sean apreciables, son importantes para editar y
postproducir efectos (transiciones, cromas...)
4.- COMPRESIÓN
La compresión, en digital, es casi siempre sinónimo de pérdida de calidad. Pero sucede
que después de definir la resolución, el sampleo y la profundidad de color, aún así la
señal resultante (pensemos que son 25 señales por segundo) era mucha cantidad, así
que pensaron en reducirla mediante fórmulas complicadas (lo que se llaman
"algoritmos") intentando quitarle "peso" pero sin pérdida "apreciable" de calidad.
Parece complicado, pero lo que más se usa es una simple compresión jpeg. Sí, la
misma que nuestras fotos: se reduce cada uno de los 25 cuadros (o frames, para ser
bilingüe) de lo que sería un TIFF o un RAW (archivo sin compresión en la terminología
SDL,) a un jpeg (acrónimo inglés que sólo significa joint picture expert group,).
La compresión se suele anotar en términos de relación: 2:1, 5:1, 3,7:1, etc. Una
compresión 5:1 nos indica que una imagen original de 100 megas pasa a 20, con lo
que contra más compresión peor imagen.
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5.- BITRATE O FRECUENCIA DE DATOS.
A partir de resolución, muestreo, profundidad de color y compresión, obtenemos
el bitrate ( frecuencia de datos), esto es, la cantidad de información digital que encierra
cada uno de los formatos digitales.
El bitrate se mide en megabites por segundo, mbs. Es lo que "pesa" una señal y lo
que nos va permitir trabajar bien en los sistemas de edición y postproducción.
DVCAM
25 Mbits
DVCPRO
25 Mbits
DVCPRO-50
50 Mbits
Betacam-SX
18 Mbits
Betacam Digital
95 Mbits
DVCPRO-HD
100 Mbits
Ejemplo de flujo de datos de video en diferentes formatos
6.-FRAMES/FIELDS. CUADROS/CAMPOS
La resultante de que haya muchas variantes por cada familia de Alta Definición, es la
multitud de frecuencias de cuadro o campos.
Históricamente, en Europa y otras partes del mundo el sistema de televisión estándar
tiene una velocidad de 25 imágenes por segundo. En Estados Unidos y Japón se usan
30 imágenes por segundo, mientras que la industria cinematográfica usa 24 imágenes
por segundo.
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7.- ENTRELAZADO O PROGRESIVO.
Las emisiones de televisión estándar han sido siempre entrelazadas. Esto significa que
cada imagen se transmite en dos mitades o campos: el primer campo contiene las
líneas impares; el segundo campo contiene las líneas pares. Así, las imágenes,
consistentes en dos campos entrelazados, se transmiten al doble de la frecuencia de
cuadro – 50Hz o 60Hz. Ahora se le denominan esas velocidades de campos por su
número de cuadros – 25i y 30i.
Debido a las complicaciones del sistema NTSC, existe un pequeño número de
frecuencias de cuadros “compatible NTSC”, cuya frecuencia nominal se divide entre
1.001. Así, la versión NTSC de 60Hz es de 59,94 y la de 30Hz de 29,97.
Por otra parte, la industria cinematográfica ha usado siempre la velocidad de 24
imágenes por segundos (las cámaras graban siempre cuadros). Esto produce una
especie de parpadeo característico debido a la baja frecuencia de muestreo temporal,
pero resulta artísticamente atractivo por muchos productores y directores, sobre todo
para la producción de dramáticos. La Alta Definición se está usando también en
producciones cinematográficas, por eso se han definido velocidades de 24 imágenes
por segundo en Alta Definición para cine.
8.- ESTÁNDARES; 1080 y 720
Los estándares HDTV han reconocido la convergencia entre la electrónica,
cinematografía e industria informática, siendo una parte importante para la
reproducción en modernas televisiones y producciones de cine.
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Existen dos “familias” de formatos de televisión en alta definición (HDTV) que se
distinguen por el número de pixels y líneas. Una de las familias tiene 1.080 líneas
activas de imagen mientras que la otra, tiene 720 líneas. Cada familia define varias
frecuencias de visualización o imágenes por segundo.
Una de las elecciones más importante de la alta definición, ha sido el escaneado
entrelazado y progresivo. HD admite ambos, reconociendo las ventajas de cada uno de
ellos. La forma más común para referirse a un estándar de alta definición, es usar el
número de líneas y la frecuencia visualización. Por ejemplo, 1080/50i y 720/60p se
pueden usar para definir el estándar, donde el primer número indica siempre el número
de líneas, el segundo número indica la frecuencia de visualización, y la “i” o la “p”
indica si el escaneado es entrelazado (i) o progresivo (p).
8.1.- Alta definición 1920 x 1080
Esta familia está definida internacionalmente por la SMPTE 274M (organization
for motion picture and television engineers) y la subdivisión ITU-R BT.709-5. El
estándar BT.709 define un formato de imagen y frecuencia de visualización, y
todas sus variantes tienen 1920 pixels horizontales y 1080 líneas activas de
imagen.
Con una relación de aspecto 16:9 y siendo el pixel cuadrado, (1080 x 16/9=
1920) encaja en el mundo informático. El formato HD-CIF de 1920 x 1080
contiene 2,07 millones de pixels en una sola imagen de televisión (comparado
con los cerca de 400.000 pixels de una imagen PAL o NTSC). Así, el aumento
potencial de resolución es de un factor de casi 5 veces.
Las variantes se refieren a las diferentes frecuencias de visualización, y la forma
en que las imágenes son capturadas; de forma progresiva o entrelazada.
La SMPTE define once (sí, 11) formatos de escaneado de HDTV 1920 x 1080,
ocho de ellos progresivos y tres entrelazados.
Existen diez sistemas de escaneado – ocho progresivos y dos entrelazados.
Estos incluyen 25fps para Europa, 30fps para Estados Unidos y Japón y 24fps
para la industria cinematográfica.
8.2.- Alta definición 1280 x 720
Definido internacionalmente por la SMPTE 296M, (organization for motion
picture and television engineers) aunque no por la ITU, es una familia que
incluye ocho sistemas de escaneado - todos en formato progresivo - teniendo
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todos una resolución de 1280 pixels horizontales y 720 lineas activas.
Proporciona 921.600 pixels en una imagen, pero al estar definido como un
formato de imagen sólo progresivo, acarrea algunas implicaciones.
Las frecuencias de visualización son 23,98p, 24p, 25p, 29,97p, 30p, 48p, 50p,
59,95p y 60p.
9.- BIBLIOGRAFÍA
Web de Wikipedia
http://es.wikipedia.org/wiki/Alta_definicion
Web de Sony profesional
http://www.sony.es/biz/view/ShowFlexibleHub.action?logicalname=home&site=biz_es_
ES&sectiontype=Home
Web de Panasonic broadcast
http://www.panasonic-broadcast.es/es/
Web de “La Mecánica Audiovisual”
http://www.redmecanica.com
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