Modos HDTV

Despues de observar el interes de los foreros sobre el tema de la Alta Definición, me he decidido a pasar esta información que creo sera de mucha ayuda para saber mas sobre este apasionante mundillo del HDTV.


La alta definición ha tenido varios formatos durante mucho
tiempo, y se han propuesto varios estándares. La industria del cine está empezando a usar los formatos HDTV con el propósito de obtener altas resoluciones para mostrar las imágenes con la mejor calidad en las grandes pantallas de cine. Así, han consolidado el estándar de alta definición más común.



Widescreen (pantalla panorámica)

Primero, y lo más importante, todos los formatos de alta definición adoptan la misma relación de aspecto de pantalla panorámica 16:9.



Square Pixels (pixels cuadrados)

Segundo, en todos los estándar de alta definición, los pixels son cuadrados. Esto incluye a la industria informática, permitiendo integrar de forma más simple los gráficos generados por ordenador en las imágenes de alta definición.



Colorimetría.

Todos los estándar HDTV de las dos familias usan la colorimetría definida en la ITU-R BT.709. Esta NO es la misma colorimetría que se usa en los sistemas de televisión estándar PAL o NTSC.



Dos “familias” de estándares.

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.



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. La HDTV 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).



1. Alta definición 1920 x 1080 “Common Image Format” (HD-CIF)



Esta familia está definida internacionalmente por la SMPTE 274M 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.



La ITU, ahora en su quinta revisión, define 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.



El formato común de imagen (CIF) facilita el intercambio de programas entre diferentes entornos y hace posible que cualquier equipamiento pueda trabajar en cualquier entorno. Como tal, este es un gran paso adelante comparado con los sistemas actuales totalmente incompatibles. Hay que recalcar que el actual documento ITU BT.709-5, recomienda el uso del formato HD-CIF para la producción de nuevos programas y facilitar así los intercambios internacionales.



Rec. ITU-R BT.709-5


Ahora se encuentra en su quinta revisión, (la alta definición ya lleva muchos años en el mercado y el documento original data del año 1.990). El punto principal está en la segunda parte del documento, ya que la primera parte, que definía los sistemas originales de alta definición, está descatalogado.

En la segunda parte, el formato común de imagen (CIF) está definido “para tener un parámetro de imagen común, independiente de la frecuencia de la imagen”. Los parámetros claves son el sistema de escaneado y la colorimetría. Las distintas frecuencias permitidas son las siguientes:



Sistema Captura Escaneado
24p, 25p, 30p, 50p, 60p
1920 x 1080, progresivo
Progresivo

24psF, 25psF, 30psF
1920 x 1080 captura progresiva
Cuadro segmentado

50i, 60i
1920 x 1080 entrelazado
Entrelazado




Donde i=entrelazado, p=progresivo y psF=progresivo con cuadro segmentado.



El cuadro segmentado (Segmented Frame) es una forma de transportar una imagen progresiva en dos segmentos, así esa señal se “ve” igual que los dos campos de una imagen entrelazada.



En post producción se necesitará trabajar en ambos formatos de señal, tanto en entrelazado como en progresivo, durante un cierto tiempo. Uno de los problemas para monitorizar los nuevos formatos de señal, como el 24p, es el parpadeo (flicker) inducido en los monitores de televisión TRC. El segundo es el procesamiento de las imágenes progresivas (la mayoría de los monitores de televisión TRC muestran las imágenes de forma entrelazada). El formato de cuadro segmentado permite usar los mismos sistemas electrónicos para imágenes progresivas y entrelazadas, y visualizarlas correctamente sobre monitores de TRC. No hay cambios en la característica de la imagen progresiva, y sólo se usa para frecuencias de hasta 30fps. Tampoco hay problemas para monitorizar la señal con los nuevos visualizadores planos, tanto de LCD o de plasma. El interface digital de una señal entrelazada o psF es el mismo, aunque el contenido de esa señal es diferente.



2. Alta definición 1280 x 720 Progressive Image Sample Structure



Definido internacionalmente por la SMPTE 296M, aunque no por la ITU, es una familia que incluye ocho sistemas de escaneado - todos en formato progresivo - teniendo 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.



Sistema Captura Escaneado
24p, 25p, 30p, 50p, 60p
1280 x 720 progresivo
Progresivo

23,98p, 29,97p, 59,94p
1280 x 720 progresivo
Progresivo compatible NTSC




La colorimetría cumple la norma ITU-R BT.709



Frames/Fields. Cuadros/campos


La resultante de que hayan 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.



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. Es ahora el momento de empezar a llamar a 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.



Finalmente, 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.



Transmisión y producción.



Las grandes cadenas de televisión americanas emiten actualmente en ambos formatos de alta definición, 1080i y 720p usando la misma frecuencia de cuadro/campo que la señal de televisión estándar.



En Europa, la primera cadena de televisión de alta definición – Euro1080 -, que empezó a emitir en enero de 2004, está usando el formato 1080i a 25i (50Hz)



En alta definición, es normal producir imágenes usando un estándar y emitirlo en otro estándar. Por ejemplo, se puede grabar a 25 imágenes o 50 campos por segundo y emitirlos a 60 campos por segundo.



Debido a la gran cantidad de datos necesarios para las variantes de escaneo progresivo a 1920 x 1080, las cámaras actuales no disponen de frecuencias mayores de 30Hz, salvo cambios de última hora. Las imágenes entrelazadas pueden ser capturadas fácilmente a 60 campos por segundo.



La frecuencia de datos a 720p es más manejable, y hay cámaras que graban imágenes a 60 cuadros por segundo, proporcionando una frecuencia de reproducción variable. Esto es particularmente interesante en documentales de naturaleza y acontecimientos deportivos.



Existen conversores de alta definición en el mercado, que pueden convertir entre frecuencias de cuadro y entre familias de 1080 y 720, aunque todavía no compensan la variación de la conversión entre 25i y 30i.



Para producción, es posible masterizar material a 24p. El material se maneja de la misma forma que las imágenes de cine – en Estados Unidos usando el 3-2 pulldown: en Europa aumentando la velocidad hasta 25 imágenes por segundo. La baja frecuencia de muestreo temporal de 24 imágenes por segundo, no es apropiado para todo tipo de material – en particular para deportes de mucha acción- donde el parpadeo puede molestar la visión por parte del espectador.



Los equipamientos de post producción en Alta Definición son, en general, muy flexibles y pueden trabajar con imágenes adquiridas usando todos los estándar de ambas familias. La elección del formato de adquisición (frecuencia de cuadro y tipo de escaneado) dependerá del estilo creativo y del contenido.



La única limitación es el requirimiento basado en 50Hz o 60Hz para la emisión, y esto se puede considerar en la pre producción. Se pueden elegir las variantes de 24p, 25p y 50i para Europa y afines, o convertir 24/30p o 60i para USA y Japón aunque, como se dijo antes, la conversión de frecuencia es posible pero sin compensación (de momento).



Conclusión.



En resumen: muchos estándar de Alta Definición dentro de dos grandes familias. La elección de un modelo en particular, dependerá del mercado al que vaya dirigido. En todos los casos, un master de alta calidad en Alta Definición es un formato atractivo para cualquier tipo de programa y puede usarse como emisión normal pero de alta calidad en cualquier sistema actual.

Con el tiempo veremos qué estándar dominará el mercado o si ambos permanecerán para los distintos tipos de producción, aunque, actualmente, hay mucho más equipamiento para producir imágenes a 1080i que a 720p.


Un Saludo