Formatos de imagen en movimiento

Este artículo analiza la captura, transmisión y presentación de imágenes en movimiento desde los puntos de vista técnicos y creativos actuales; concentrándose en aspectos de la velocidad de fotogramas.

Parámetros esenciales

Los parámetros esenciales de cualquier secuencia de imágenes en movimiento como presentación visual son: presencia o ausencia de color, relación de aspecto, resolución y tasa de cambio de imagen.

Tasa de cambio de imagen

Existen varias velocidades de cambio de imagen (o velocidades de fotogramas) estándar que se utilizan en la actualidad: 24 Hz, 25 Hz, 30 Hz, 50 Hz y 60 Hz. Los detalles técnicos relacionados con la adición de color a la señal NTSC, compatible con versiones anteriores, provocaron la aparición de otras variantes: 24000/1001 Hz, 30000/1001 Hz y 60000/1001 Hz.

La tasa de cambio de imagen afecta fundamentalmente cómo "fluir" el movimiento que captura se verá en la pantalla. Moving image material, basado en esto, se divide a veces en dos grupos: basado en películas material, donde la imagen de la escena es capturada por cámara 24 veces al segundo (24 Hz), y basado en vídeo material, donde la imagen es capturada aproximadamente 50 o 60 veces por segundo.

El material de aproximadamente 50 y 60 Hz captura muy bien el movimiento y se ve muy fluido en la pantalla. En principio, el material de 24 Hz transmite el movimiento satisfactoriamente; pero, debido a que normalmente se muestra al menos el doble de la velocidad de captura en el cine y en los televisores CRT (para evitar el parpadeo), no se considera capaz de transmitir imágenes "fluidas". movimiento. Sin embargo, todavía se utiliza para filmar películas, debido a la impresión artística única que surge precisamente del lento cambio de imagen.

El material de 25 Hz, a todos los efectos prácticos, se ve y se siente igual que el material de 24 Hz. El material de 30 Hz está en el medio, entre 24 y 50 Hz, en términos de "fluidez" del movimiento que capta; pero, en los sistemas de televisión, se maneja de manera similar al material de 24 Hz (es decir, se muestra al menos el doble de la velocidad de captura).

Capturar

El proceso de captura soluciona el problema "natural" velocidad de fotogramas de la secuencia de imágenes. La secuencia de imágenes en movimiento se puede capturar a una velocidad diferente a la de presentación; sin embargo, esto generalmente solo se hace por el efecto artístico o para estudiar procesos lentos o rápidos. Para reproducir fielmente movimientos familiares de personas, animales o procesos naturales, y para reproducir fielmente el sonido que los acompaña, la tasa de captura debe ser igual o al menos muy cercana a la tasa de presentación.

Todos los sistemas modernos de captura de imágenes en movimiento utilizan un obturador mecánico o electrónico. El obturador permite integrar la imagen de un solo cuadro durante un período de tiempo más corto que el período de cambio de imagen. Otra función importante del obturador en los sistemas basados en ráster es garantizar que la parte del fotograma escaneada primero (por ejemplo, la parte superior) contenga una imagen de la escena integrada exactamente durante el mismo período de tiempo que la parte del fotograma escaneada en último lugar.

Las primeras cámaras de televisión, como el tubo de la cámara de vídeo, no tenían obturador. No utilizar el obturador en sistemas ráster puede alterar la forma de los objetos en movimiento en la pantalla. Por otro lado, el vídeo de una cámara de este tipo parece sorprendentemente "en vivo". cuando se muestra en una pantalla CRT en su formato nativo.

Transmisión

Los sistemas de transmisión analógica (PAL/SECAM y NTSC) estuvieron históricamente limitados en el conjunto de formatos de imágenes en movimiento que podían transmitir y presentar. PAL/SECAM puede transmitir material de 25 Hz y 50 Hz, y NTSC sólo puede transmitir material de 30 Hz y 60 Hz (luego reemplazado por 30/1.001 y 60/1.001 Hz). Ambos sistemas también estaban limitados a una relación de aspecto de 4:3 y una resolución fija (limitada por el ancho de banda disponible). Si bien las relaciones de aspecto más amplias fueron relativamente sencillas de adaptar a fotogramas 4:3 (por ejemplo, mediante formato letterboxing), la conversión de la velocidad de fotogramas no es sencilla y, en muchos casos, degrada la "fluidez" del movimiento o la calidad de los fotogramas individuales (especialmente cuando el origen o el destino de la conversión de la velocidad de fotogramas están entrelazados o la mezcla entre fotogramas está involucrada en la conversión de la velocidad).

Sistemas de televisión de 50 Hz

El material para los mercados de televisión locales normalmente se captura a 25 Hz o 50 Hz. Muchas emisoras tienen archivos cinematográficos de contenido de 24 fotogramas por segundo (velocidad de la película) relacionados con la recopilación de noticias o la producción televisiva.

Las transmisiones en vivo (noticias, deportes, eventos importantes) generalmente se capturan a 50 Hz. El uso de 25 Hz (esencialmente desentrelazado) para transmisiones en vivo hace que parezcan sacadas de un archivo, por lo que generalmente se evita esta práctica a menos que haya un procesador de movimiento en la cadena de transmisión.

Normalmente el material de 24 Hz procedente de una película suele acelerarse un 4%, cuando es de origen cinematográfico. El tono del sonido también aumenta ligeramente como resultado de la aceleración del 4%, pero normalmente se utilizan circuitos de corrección de tono.

• La tecnología más antigua permite una opción alternativa donde cada 12o marco de película se mantiene para tres campos de vídeo en lugar de dos principalmente arreglar el problema.
• Más moderna tecnología de reproducción de películas permite que cada 25 marcos se interpolen, con resultados menos objetables y sin necesidad de modificación de campo.
• Cada una de estas técnicas de transmisión de contenidos orientadas a la película tiene sus propios inconvenientes. Sin embargo, se considera que los procesadores modernos de compensación de movimiento producen la producción menos objetable.

Con un material de aproximadamente 30 o 60 Hz, importado a partir de sistemas de 60 Hz, generalmente se adapta para su presentación a 50 Hz mediante la adición de marcos duplicados o la caída de marcos excesivos, a veces también implica la fijación de marcos consecutivos. Hoy en día, el análisis de movimiento digital, aunque complejo y caro, puede producir una conversión de aspecto superior (aunque no absolutamente perfecta).

60 Sistemas de televisión Hz

Debido a los mayores presupuestos de producción televisiva en los EE. UU. y a la preferencia por el aspecto cinematográfico, muchos programas de televisión pregrabados fueron, de hecho, capturados en película a 24 Hz.

El material original filmado a 24 Hz se convierte a aproximadamente 60 Hz utilizando la técnica llamada pulldown 3:2, que incluye la inserción de un número variable de fotogramas duplicados, con una desaceleración adicional de un factor de 1,001, si es necesario. Ocasionalmente, se utiliza la mezcla entre cuadros para suavizar la vibración.

Los programas en vivo se capturan a aproximadamente 60 Hz. En los últimos 15 años, 30 Hz también se ha convertido en una frecuencia de captura factible cuando se utiliza un formato más "película". Se desea la apariencia, pero se utilizan cámaras de video comunes. La captura de vídeo a una velocidad de película de 24 Hz es un desarrollo aún más reciente y acompaña principalmente a la producción de HDTV. A diferencia de la captura de 30 Hz, la de 24 Hz no se puede simular en posproducción. La cámara debe ser capaz de capturar de forma nativa a 24 Hz durante la grabación. Debido a que el material de ~30 Hz es más "fluido" que el material de 24 Hz, la elección entre una frecuencia de ~30 y ~60 no es tan obvia como entre 25 Hz y 50 Hz. Al imprimir vídeo de 60 Hz en película, siempre ha sido necesario convertirlo a 24 Hz utilizando el menú desplegable inverso 3:2. El aspecto del producto terminado puede parecerse al de una película, sin embargo, no es tan suave (especialmente si el resultado se vuelve a grabar en video) y un desentrelazado mal hecho hace que la imagen tiemble notablemente en dirección vertical y pierda detalles.

Las referencias a "60 Hz" y "30 Hz" en este contexto son abreviaturas y siempre se refieren a la frecuencia de 59,94 Hz o 60 x 1000/1001. Sólo el vídeo en blanco y negro y ciertos prototipos de HDTV funcionaron a 60.000 Hz reales. El estándar HDTV de EE. UU. admite 60 Hz y 59,94 Hz reales; este último casi siempre se utiliza para una mejor compatibilidad con NTSC.

El material de 25 o 50 Hz, importado de sistemas de 50 Hz, se puede adaptar a 60 Hz de manera similar, eliminando o agregando fotogramas y mezclando fotogramas consecutivos. La mejor calidad para material de 50 Hz la proporciona el análisis de movimiento digital.

Sistemas digitales modernos

El vídeo digital está libre de muchas de las limitaciones de los formatos de transmisión analógicos y mecanismos de presentación (por ejemplo, pantalla CRT) porque desacopla el comportamiento del proceso de captura del proceso de presentación. Como resultado, el vídeo digital proporciona los medios para capturar, transmitir y presentar imágenes en movimiento en su formato original, tal como lo pretendían los directores (ver artículo sobre puristas), independientemente de las variaciones en los estándares de vídeo.

Los captadores de fotogramas que emplean MPEG u otros formatos de compresión pueden codificar secuencias de imágenes en movimiento en sus relaciones de aspecto, resolución y tasas de captura de fotogramas originales (24/1,001, 24, 25, 30/1,001, 30, 50, 60/1,001). , 60Hz). MPEG (y otros formatos de vídeo comprimido que emplean análisis de movimiento) ayudan a mitigar las incompatibilidades entre los distintos formatos de vídeo utilizados en todo el mundo.

En el extremo receptor, una pantalla digital puede presentar de forma independiente la secuencia de imágenes a un múltiplo de su velocidad de captura, reduciendo así el parpadeo visible. La mayoría de las pantallas modernas son "multisincronizadas" lo que significa que pueden actualizar la visualización de la imagen a la velocidad más adecuada para la secuencia de imágenes que se presenta. Por ejemplo, una pantalla multisincronización puede admitir una gama de frecuencias de actualización verticales de 50 a 72 Hz, o de 96 a 120 Hz, de modo que pueda mostrar todas las frecuencias de captura estándar mediante una conversión de frecuencia entera.

Presentación

Hoy en día existen dos tipos de pantallas en el mercado: las que "parpadean" una imagen durante una breve parte del período de actualización (CRT, proyector de cine), y aquellos que muestran una imagen esencialmente estática entre los momentos de actualización (LCD, DLP).

El icono "intermitente" las pantallas deben funcionar al menos a 48 Hz, aunque hoy en día una frecuencia muy por debajo de 85 Hz no se considera ergonómica.

Para estas pantallas, el material de 24 a 30 Hz generalmente se muestra a 2x, 3x o 4x la velocidad de captura. El material de 50 y ~60 Hz generalmente se muestra a su velocidad nativa, donde ofrece un movimiento muy preciso sin manchas. También se puede mostrar al doble de la velocidad de captura, aunque los objetos en movimiento se verán borrosos o arrastrados, a menos que los fotogramas intermedios se calculen mediante el análisis de movimiento y no se limiten a duplicar.

El sistema "continuo" La visualización se puede controlar en cualquier múltiplo entero de la tasa de captura; no importará al espectador ni se podrá discriminar visualmente. Sin embargo, en general, las condiciones "continuas" las pantallas muestran una mancha notable sobre objetos que se mueven rápidamente en material de video de 50 y ~60 Hz (incluso si su tiempo de respuesta es instantáneo). Sin embargo, existen dos técnicas emergentes para combatir la mancha del material de vídeo en la pantalla LCD: se puede convertir eficazmente en el material de vídeo "parpadeante" mostrar modulando adecuadamente su luz de fondo; y/o se puede manejar al doble de la velocidad de captura mientras se calculan fotogramas intermedios utilizando el análisis de movimiento (ver Televisión LCD).

Obviamente, cuando la tasa de presentación no es un múltiplo entero de la tasa de captura, la "fluidez" La calidad del movimiento en la pantalla se verá afectada en distintos grados (terriblemente en el caso del vídeo, desagradable en el caso del material cinematográfico). Este suele ser el caso de los reproductores de DVD para computadora y los televisores de PC PAL, donde el usuario no cambia la frecuencia de actualización ya sea por ignorancia o por limitaciones técnicas; que en ocasiones son, de hecho, artificiales, elaborados por los fabricantes contando con el desconocimiento del usuario. Por ejemplo, algunos paneles LCD de portátiles no se pueden cambiar (fácilmente) a nada más que una frecuencia de actualización de 60 Hz, y algunas pantallas LCD con entrada DVI se niegan a aceptar señales de entrada digital si su frecuencia de actualización vertical no se ajusta entre 58 y 62 Hz.

La mayoría de los reproductores de DVD de software no ayudan a cambiar los modos de visualización, e incluso si se cambia manualmente, apenas sincronizan la actualización de cuadros con los períodos de retroceso vertical de la pantalla. (Solo hay sincronización suave usando doble buffer de hardware, lo cual no es suficiente para igualar a los reproductores de hardware en la estabilidad de la reproducción).

50 frente a 60 Hz

El material de 60 Hz captura el movimiento de forma un poco más "suave"; material de más de 50 Hz. El inconveniente es que se necesita aproximadamente 1/5 más de ancho de banda para transmitir, si todos los demás parámetros de la imagen (resolución, relación de aspecto) son iguales. "Aproximadamente", porque las técnicas de compresión entre cuadros, como MPEG, son un poco más eficientes con velocidades de cuadro más altas, porque los cuadros consecutivos también se vuelven un poco más similares.

Sin embargo, existen obstáculos técnicos y políticos para adoptar un formato de vídeo único a nivel mundial. El problema técnico más importante es que muy a menudo la iluminación de la escena se consigue con lámparas que parpadean a un ritmo relacionado con la frecuencia de la red local. Por ejemplo, la iluminación de mercurio utilizada en los estadios (el doble de la frecuencia de la red eléctrica). La captura de vídeo en tales condiciones debe realizarse a una velocidad equivalente, o los colores parpadearán mal en la pantalla. Incluso una luz incandescente de CA puede ser un problema para una cámara si tiene poca potencia o está cerca del final de su vida útil.

La necesidad de seleccionar un único formato de vídeo universal (en aras del intercambio global de material) debería volverse irrelevante en la era digital. El director de producción de vídeo tendría entonces libertad para elegir el formato más adecuado para su trabajo y la cámara de vídeo se convertiría en un instrumento global (actualmente el mercado está muy fragmentado).