Vídeo de alta definición
Vídeo de alta definición (vídeo HD) es un vídeo de mayor resolución y calidad que la definición estándar. Si bien no existe un significado estandarizado para alta definición, generalmente cualquier imagen de vídeo con más de 480 líneas de escaneo verticales (Norteamérica) o 576 líneas verticales (Europa) se considera de alta definición. 480 líneas de escaneo es generalmente el mínimo, aunque la mayoría de los sistemas lo superan con creces. Las imágenes de resolución estándar capturadas a velocidades más rápidas de lo normal (60 fotogramas/segundo en Norteamérica, 50 fps en Europa) con una cámara de alta velocidad pueden considerarse de alta definición en algunos contextos. Algunas series de televisión filmadas en vídeo de alta definición parecen haber sido filmadas en película, una técnica que a menudo se conoce como filmación.
Historia
El primer formato de escaneo electrónico, de 405 líneas, fue el primer sistema de televisión de alta definición, ya que los sistemas mecánicos al que sustituyó tenían muchos menos. Desde 1939, Europa y Estados Unidos probaron líneas 605 y 441 hasta que, en 1941, la FCC ordenó 525 para Estados Unidos. En la Francia de la guerra, René Barthélemy probó resoluciones más altas, hasta 1.042. A finales de 1949, las transmisiones oficiales francesas finalmente comenzaron con 819. Sin embargo, en 1984, este estándar se abandonó para el color de 625 líneas en la red TF1.
Analógico
Las especificaciones HD modernas se remontan a principios de la década de 1980, cuando los ingenieros japoneses desarrollaron el estándar de televisión entrelazada HighVision de 1125 líneas (también llamado MUSE) que funcionaba a 60 fotogramas por segundo. El sistema HDVS de Sony se presentó en una reunión internacional de ingenieros de televisión celebrada en Argel en abril de 1981 y la NHK japonesa presentó su sistema de televisión analógica de alta definición (HDTV) en una conferencia suiza en 1983.
El sistema NHK fue estandarizado en los Estados Unidos como estándar de la Sociedad de Ingenieros de Imágenes y Televisión (SMPTE) #240M a principios del decenio de 1990, pero abandonado más adelante cuando fue reemplazado por un estándar análogo DVB. El video HighVision sigue siendo utilizable para el intercambio de vídeo HDTV, pero casi no hay equipo moderno disponible para realizar esta función. Los intentos de implementar HighVision como canal de transmisión de 6 MHz no tuvieron éxito. Todos los intentos de utilizar este formato para la transmisión de televisión terrestre fueron abandonados a mediados de los años noventa.
Europa desarrolló HD-MAC (1250 líneas, 50 Hz), un miembro de la familia MAC de estándares de vídeo híbridos analógico/digital; sin embargo, nunca despegó como formato de transmisión de vídeo terrestre. HD-MAC nunca fue designado para el intercambio de vídeo excepto por la Unión Europea de Radiodifusión.
Digital
El vídeo digital de alta definición no era posible con vídeo sin comprimir debido a requisitos imprácticamente altos de memoria y ancho de banda, con una velocidad de bits superior a 1 Gbit/s para vídeo Full HD. La HDTV digital fue posible gracias al desarrollo de la compresión de vídeo por transformada de coseno discreto (DCT). La DCT es una técnica de compresión con pérdida propuesta por primera vez por Nasir Ahmed en 1972 y posteriormente adaptada a un algoritmo DCT con compensación de movimiento para estándares de codificación de vídeo como los formatos H.26x desde 1988 en adelante y los formatos MPEG desde 1993 en adelante. La compresión DCT con compensación de movimiento redujo significativamente la cantidad de memoria y ancho de banda necesarios para el vídeo digital, capaz de alcanzar una relación de compresión de datos de alrededor de 100:1 en comparación con el vídeo sin comprimir. A principios de la década de 1990, la compresión de vídeo DCT se había adoptado ampliamente como estándar de codificación de vídeo para HDTV.
Los actuales estándares de vídeo de alta definición en América del Norte se desarrollaron durante el proceso de televisión avanzada iniciado por la Comisión Federal de Comunicaciones en 1987 a petición de las emisoras estadounidenses. En esencia, el final de la década de 1980 fue una sentencia de muerte para la mayoría de las tecnologías analógicas de alta definición que se habían desarrollado hasta ese momento.
El proceso de la FCC, dirigido por el Comité de Sistemas Avanzados de Televisión (ATSC), adoptó una serie de estándares a partir de vídeo entrelazado de 1.080 líneas (un descendiente técnico del sistema analógico original NHK 1125/30 Hz) con una velocidad de fotogramas máxima de 30 Hz, (60 campos por segundo) y vídeo de 720 líneas, escaneado progresivamente, con una velocidad de fotogramas máxima de 60 Hz. Al final, sin embargo, el estándar DVB de resoluciones (1080, 720, 480) y velocidades de cuadros respectivas (24, 25, 30) se adoptó junto con los europeos que también participaron en el mismo proceso de estandarización. La FCC adoptó oficialmente el estándar de transmisión ATSC en 1996 (que incluía estándares de vídeo HD y SD).
A principios de la década de 2000, parecía que el DVB sería el estándar de vídeo de lejos en el futuro. Sin embargo, tanto Brasil como China han adoptado normas alternativas para vídeos de alta definición que impiden la interoperabilidad que se esperaba después de décadas de transmisión analógica no interoperable.
Detalles técnicos
El vídeo de alta definición (pregrabado y difundido) se define triplemente por:
- El número de líneas en la resolución de visualización vertical. La resolución de televisión de alta definición (HDTV) es de 1.080 o 720 líneas. Por el contrario, la televisión digital regular (DTV) es de 480 líneas (en las que se basa NTSC, 480 líneas de escaneo visibles de 525) o 576 líneas (en las que se basan PAL/SECAM, 576 escaneos visibles de 625). Sin embargo, dado que HD se transmite digitalmente, su introducción a veces coincide con la introducción de DTV. Además, la calidad actual de DVD no es de alta definición, aunque los sistemas de disco de alta definición Blu-ray Disc y el DVD HD son.
- El sistema de escaneo: escaneo progresivo (p) o escaneo entrelazado (i). Escaneo progresivo (p) redibuja un marco de imagen (todas sus líneas) al refrescar cada imagen, por ejemplo 720p/1080p. Escaneo entrelazado i) dibuja el campo de la imagen cada otra línea o números impares líneas durante la primera operación de refresco de imagen, y luego dibuja el resto incluso numerado líneas durante un segundo refrescante, por ejemplo 1080i. El escaneo entrelazado produce resolución de imagen si el sujeto no se mueve, pero pierde hasta la mitad de la resolución y sufre peinado artefactos cuando el sujeto se mueve.
- El número de marcos o campos por segundo (Hz). En Europa más común (50 Hz) sistema de televisión y en EE.UU. (60 Hz). El formato 720p60 es 1.280 × 720 píxeles, codificación progresiva con 60 marcos por segundo (60 Hz). El formato 1080i50/1080i60 es 1920 × 1080 píxeles, codificación entrelazada con 50/60 campos, (50/60 Hz) por segundo. Dos campos entrelazados formulan un marco único, porque los dos campos de un marco se desplazan temporalmente. Los marcos desplegables y segmentados son técnicas especiales que permiten la transmisión de marcos completos mediante secuencias de vídeo interrelacionadas.
A menudo, la velocidad se infiere del contexto, generalmente se supone que es 50 Hz (Europa) o 60 Hz (EE. UU.), excepto 1080p, que denota 1080p24, 1080p25 y 1080p30, pero también 1080p50 y 1080p60.
También se puede especificar una velocidad de cuadros o de campo sin resolución. Por ejemplo, 24p significa 24 fotogramas de escaneo progresivo por segundo y 50i significa 25 fotogramas progresivos por segundo, que constan de 50 campos entrelazados por segundo. La mayoría de los sistemas HDTV admiten algunas resoluciones y velocidades de cuadros o de campo estándar. Los más comunes se detallan a continuación. Las señales de alta definición requieren un televisor o un monitor de computadora de alta definición para poder verse. El vídeo de alta definición tiene una relación de aspecto de 16:9 (1,78:1). La relación de aspecto de una película de pantalla ancha normal filmada hoy en día suele ser de 1,85:1 o 2,39:1 (a veces se cita tradicionalmente 2,35:1). La televisión de definición estándar (SDTV) tiene una relación de aspecto de 4:3 (1,33:1), aunque en los últimos años muchas emisoras han transmitido programas comprimidos horizontalmente en formato anamórfico 16:9, con la esperanza de que el espectador tiene un conjunto de 16:9 que extiende la imagen a proporciones de apariencia normal, o un conjunto que comprime la imagen verticalmente para presentar una vista buzón de la imagen, nuevamente con proporciones correctas.
La UE define la resolución HD como 1920 x 1080 píxeles o 2 073 600 píxeles y la resolución UHD como 3840 x 2160 píxeles o 8 294 400 píxeles.
Modos comunes de vídeo de alta definición
| Modo de vídeo | Tamaño del marco en píxeles (W×H) | Píxeles por imagen1 | Tipo de escáner | Tasa de fractura (Hz) |
|---|---|---|---|---|
| 720p (también conocido como HD Ready) | 1.280×720 | 921.600 | Progresiva | 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 50, 59.94, 60, 72 |
| 1080i (también conocido como Full HD) | 1,920×1,080 | 2.073.600 | Entrelazado | 25 (50 campos/s), 29,97 (59,94 campos/s), 30 (60 campos/s) |
| 1080p (también conocido como Full HD) | 1,920×1,080 | 2.073.600 | Progresiva | 24 (23.976), 25, 30 (29.97), 50, 60 (59.94) |
| 1440p (también conocido como Quad HD) | 2,560×1,440 | 3.686.400 | Progresiva | 24 (23.976), 25, 30 (29.97), 50, 60 (59.94) |
Modos de vídeo de alta definición
| Modo de vídeo | Tamaño del marco en píxeles (W×H) | Píxeles por imagen1 | Tipo de escáner | Tasa de fractura (Hz) |
|---|---|---|---|---|
| 2000 | 2,048×1,536 | 3.145.728 | Progresiva | 24, 30, 60 |
| 2160p (también conocido como 4K UHD) | 3,840×2,160 | 8.294.400 | Progresiva | 60, 120 |
| 2540p | 4,520×2,540 | 11.480.800 | Progresiva | 24, 30, 60 |
| 4000p | 4,096×3,072 | 12.582.912 | Progresiva | 24, 30, 60 |
| 4320p (también conocido como 8K UHD) | 7,680×4,320 | 33,177,600 | Progresiva | 60, 120 |
Nota: 1 La imagen es un marco o, en caso de escaneo entrelazado, dos campos (PAR e IMPAR).
Además, existen resoluciones UltraWide menos comunes pero aún populares, como 2560×1080p (1080p UltraWide). También hay una opción WQHD+ para algunos de estos.
Contenido HD
Las fuentes de imágenes de alta definición incluyen transmisión terrestre, transmisión directa por satélite, cable digital, disco de alta definición (BD), cámaras digitales, descargas de Internet y consolas de videojuegos.
- La mayoría de los ordenadores son capaces de resoluciones HD o superiores sobre VGA, DVI, HDMI y/o DisplayPort.
- El disco óptico estándar Blu-ray Disc puede proporcionar suficiente almacenamiento digital para almacenar horas de contenido de vídeo HD. Discos Digitales Versatiles o DVDs (que tienen 4,7 GB para una capa Única o 8,5 GB para una capa doble), no siempre están a la altura del reto de los conjuntos de alta definición de hoy. Robar y reproducir películas HD requiere un disco que contiene más información, como un Blu-ray Disc (que contiene 25 GB en forma de capa única y 50 GB para doble capa) o los Discos Digitales Versatiles de alta definición (DvD HD) que tienen 15 GB o 30 GB en, respectivamente, variaciones de capas individuales y dobles.
Blu-ray Discs fueron desarrollados conjuntamente por 9 socios iniciales, incluyendo Sony y Phillips (que desarrollaron conjuntamente CDs para audio), y Pioneer (que desarrolló su propio disco láser previamente con algún éxito) entre otros. Los discos DVD HD fueron desarrollados principalmente por Toshiba y NEC con algunos respaldo de Microsoft, Warner Bros., Hewlett Packard, y otros. El 19 de febrero de 2008, Toshiba anunció que abandonaba el formato y dejaría de desarrollar, comercializar y fabricar reproductores y unidades de DVD HD.
Tipos de soportes grabados
La película fotográfica de alta resolución utilizada para la proyección cinematográfica se expone a una velocidad de 24 fotogramas por segundo, pero generalmente se proyecta a 48; cada fotograma se proyecta dos veces para ayudar a minimizar el parpadeo. Una excepción a esto fue el cortometraje del National Film Board of Canada de 1986, Momentum, que experimentó brevemente tanto con la filmación como con la proyección a 48 fotogramas por segundo, en un proceso conocido como IMAX HD.
Dependiendo del ancho de banda disponible y de la cantidad de detalles y movimiento de la imagen, el formato óptimo para la transferencia de vídeo es 720p24 o 1080p24. Cuando se proyecta por televisión en los países con sistema PAL, la película debe proyectarse a una velocidad de 25 fotogramas por segundo acelerándola un 4,1 por ciento. En los países con estándar NTSC, la velocidad de proyección es de 30 fotogramas por segundo, utilizando una técnica llamada 3:2 pull-down. Se mantiene un fotograma de película durante tres campos de vídeo (1/20 de segundo), y el siguiente se mantiene durante dos campos de vídeo (1/30 de segundo) y luego se repite el proceso, logrando así la velocidad de proyección de película correcta con dos fotogramas de película mostrados en una doceava parte de segundo.
Las grabaciones más antiguas (anteriores a HDTV) en cintas de vídeo como Betacam SP suelen tener el formato 480i60 o 576i50. Estos se pueden convertir a un formato de mayor resolución, pero eliminar el entrelazado para que coincida con el formato común de 720p puede distorsionar la imagen o requerir filtrado, lo que en realidad reduce la resolución del resultado final.
Non-cinematic Las grabaciones de vídeo HDTV se registran en el formato 720p o 1080i. El formato utilizado es establecido por la emisora (si para la televisión). En general, 720p es más preciso con la acción rápida, ya que escanea progresivamente marcos, en lugar de los 1080i, que utiliza campos entrelazados y por lo tanto podría degradar la resolución de imágenes rápidas.
720p se utiliza más para la distribución por Internet de vídeo de alta definición, porque los monitores de ordenador escanean progresivamente; El vídeo de 720p tiene requisitos de decodificación de almacenamiento más bajos que el 1080i o el 1080p. Este es también el medio para transmisiones de alta definición en todo el mundo y se utiliza 1080p para películas Blu-ray.
HD en cine
La película como medio tiene limitaciones inherentes, como la dificultad para ver el metraje mientras se graba, y sufre otros problemas causados por un revelado/procesamiento deficiente de la película o sistemas de monitoreo deficientes. Dado que cada vez se utilizan más imágenes generadas o alteradas por computadora en las películas, y que la edición de secuencias de imágenes a menudo se realiza digitalmente, algunos directores han filmado sus películas utilizando el formato HD mediante cámaras de video digitales de alta gama. Si bien la calidad del video HD es muy alta en comparación con el video SD y ofrece relaciones señal/ruido mejoradas en comparación con películas de sensibilidad comparable, la película sigue siendo capaz de resolver más detalles de imagen que los formatos de video HD actuales. Además, algunas películas tienen un rango dinámico más amplio (capacidad de resolver los extremos de áreas oscuras y claras en una escena) que incluso las mejores cámaras HD. Así, los argumentos más convincentes para el uso de HD son actualmente el ahorro de costes en material cinematográfico y la facilidad de transferencia a sistemas de edición para efectos especiales.
Dependiendo del año y formato en el que se filmó una película, la imagen expuesta puede variar mucho en tamaño. Los tamaños varían desde 24 mm × 36 mm para cámaras VistaVision/Technirama con 8 perforaciones (igual que las películas fotográficas de 35 mm), pasando por 18 mm × 24 mm para películas mudas o cámaras Full Frame con 4 perforaciones, hasta tan solo 9 mm. × 21 mm en cámaras Academy Sound Aperture modificadas para el formato de perforación Techniscope 2. Las películas también se producen utilizando otros calibres de película, incluidas películas de 70 mm (22 mm × 48 mm) o las raramente utilizadas de 55 mm y CINERAMA.
Los cuatro formatos de película principales proporcionan resoluciones de píxeles (calculadas a partir de píxeles por milímetro) aproximadamente de la siguiente manera:
- Academy Sound (Sound Movie before 1955): 15 mm × 21 mm (1.375) = 2,160 × 2,970
- Cámara de la Academia US Widescreen: 11 mm × 21 mm (1.85) = 1,605 × 2.970
- Panavision anamorfa actual ("Scope"): 17,5 mm × 21 mm (2,39) = 2,485 × 2,970
- Super-35 para impresiones anamóficas: 10 mm × 24 mm (2.39) = 1.420 × 3.390
En el proceso de realizar impresiones para exhibición, este negativo se copia en otra película (negativo → interpositivo → internegativo → impresión), lo que hace que la resolución se reduzca con cada paso de copia en emulsión y cuando la imagen pasa a través de una lente (por ejemplo , en un proyector). En muchos casos, la resolución se puede reducir a 1/6 de la resolución del negativo original (o peor). Tenga en cuenta que los valores de resolución para películas de 70 mm son superiores a los enumerados anteriormente.
HD en la World Wide Web/transmisión HD
Muchos servicios de transmisión de video en línea, bajo demanda y descarga digital ofrecen video HD. Debido a la fuerte compresión, el detalle de la imagen producida por estos formatos puede ser muy inferior al de la transmisión HD y, a menudo, incluso inferior al DVD-Video (3-9 Mbit/s MP2) ampliado al mismo tamaño de imagen. El siguiente es un cuadro de numerosos servicios en línea y su oferta HD:
Resoluciones HD de la World Wide Web
| Fuente | Codec | Resolución más alta (W×H) | Tasa total de bits / ancho de banda | Tasa de bits de vídeo | Tasa de bits de audio |
|---|---|---|---|---|---|
| Amazon Video | VC-1 | 1280×720 | 2.5-6 Mbit/s | ||
| BBC iPlayer | H.264 | 1280×720 | 3.2 Mbit/s | 3 Mbit/s | 192 kbit/s |
| blinkbox | 1280×720 | 2.25 Mbit/s (SD) y 4.5 Mbit/s (HD) | 2.25 - 4.5 Mbit/s | 192 kbit/s | |
| Blockbuster Online | 1280×720 | ||||
| CBS.com/TV.com | 1920×1080 | 3.5 Mbit/s y 2.5 Mbits (720p) | |||
| Dacast | VP6, H.264 | Desconocido | 5 Mbit/s | ||
| Hulu | On2 Flash VP6 | 1280×720 | 2.5 Mbit/s | ||
| iTunes/Apple TV | QuickTime H.264 | 1920×1080 | |||
| MetaCDN | MPEG-4, FLV, OGG, WebM, 3GP | No Limit | |||
| Netflix | VC-1 | 3840×2160 | 25 Mbit/s | 2.6 Mbit/s y 3.8 Mbit/s (1080p) | |
| PlayStation Video | H.264/MPEG-4 AVC | 1920×1080 | 8 Mbit/s | 256 kbit/s | |
| Vimeo | H.264 | 1920×1080 | 4 Mbit/s | 320 kbit/s | |
| Vudu | H.264 | 1920×1080 | 4.5 Mbit/s | ||
| Xbox Video | 1920×1080 | ||||
| YouTube | H.264/MPEG-4 AVC, VP9, AV1 | 7680×4320 |
- ^ Anteriormente "Amazon Unbox", que ahora se refiere a un software de reproductor de vídeo, y más tarde "Amazon Video on Demand".
- ^ Durante los eventos en vivo "BBC iPlayer" streams tienen una resolución de 1024×576.
- ^ Anteriormente "Xbox Live Marketplace Video Store", pero sustituido por "Xbox Video" en 2012.
HD en videovigilancia
Desde finales de la década de 2000, un número considerable de fabricantes de cámaras de seguridad han comenzado a producir cámaras HD. La necesidad de alta resolución, fidelidad de color y velocidad de fotogramas es urgente para fines de vigilancia, a fin de garantizar que la calidad de la salida de vídeo sea de un estándar aceptable que pueda usarse tanto para vigilancia preventiva como para fines de evidencia.
Aunque las cámaras HD pueden ser muy eficaces en interiores, industrias especiales con entornos exteriores requerían la necesidad de producir resoluciones mucho más altas para una cobertura efectiva. Las tecnologías de sensores de imagen en constante evolución permitieron a los fabricantes desarrollar cámaras con resoluciones de 10 a 20 MP, que por lo tanto se han convertido en instrumentos eficientes para monitorear áreas más grandes.
Para aumentar aún más la resolución de las cámaras de seguridad, algunos fabricantes desarrollaron cámaras multisensor. Dentro de estos dispositivos, varias combinaciones de sensores y lentes producen las imágenes, que luego se fusionan durante el procesamiento de imágenes. Estas cámaras de seguridad pueden ofrecer incluso cientos de megapíxeles con una velocidad de fotogramas de imágenes en movimiento.
Sin embargo, resoluciones tan altas requieren tecnologías especiales de grabación, almacenamiento y visualización de secuencias de vídeo.
HD en videojuegos
Tanto las consolas de juegos PlayStation 3 como Xbox 360 pueden emitir 1080p nativo a través de HDMI o cables de componentes, pero los sistemas tienen pocos juegos que aparecen en 1080p; la mayoría de los juegos solo se ejecutan de forma nativa a 720p o menos, pero se pueden ampliar a 1080p. Visualmente, el 1080p nativo produce una imagen más nítida y clara en comparación con el 1080p mejorado. La Wii no es compatible con HD. En la octava generación, Wii U y Nintendo Switch de Nintendo, Xbox One de Microsoft y PlayStation 4 de Sony muestran juegos en 1080p de forma nativa. El Nintendo Switch es un caso inusual, debido a su naturaleza híbrida como consola doméstica y portátil: la pantalla incorporada muestra juegos a un máximo de 720p, pero la consola puede mostrar imágenes de forma nativa a 1080p cuando está acoplada. Xbox One X y PlayStation 4 Pro pueden mostrar algunos juegos en 4K. PlayStation 5 y Xbox Series X pueden mostrar juegos en 4K y 8K.
Por lo general, los juegos de PC solo están limitados por la resolución de la pantalla y la compatibilidad con el controlador GPU. Parte del hardware de PC admite DisplayPort 2.1 para una resolución nativa de 8k con altas frecuencias de actualización. Se admiten monitores ultraanchos, que pueden mostrar más del mundo del juego que una pantalla tradicional con una relación de aspecto de 16:9, y son posibles configuraciones de múltiples monitores, como tener un solo juego en tres monitores para una experiencia más inmersiva.