Introducción al Video Digital

“Todos nosotros sabemos algo.
Todos nosotros ignoramos algo.
Por eso, aprendemos siempre”
Paulo Fraire, educador Brasileño

INTRODUCCIÓN
AL VIDEO DIGITAL

Por: Clicerio Muñoz
Febrero 2013

1. Principios básicos
del video analógico
Y digital también!

Sencillo examen de autoevaluación

Teroría vs Práctica

Principios básicos del video

Teroría vs Práctica

Calidad del Video: OTROS ASPECTOS

PINTURA
FOTOGRAFÍA
CINE
TELEVISIÓN
VIDEO


LA TELEVISIÓN surge primero que el video.
Concepto de televisión (visión a distancia)
1884.- Antecedentes 100% mecánicos (Disco
de Nipkow. Alemán)
1922-1924.- TV Electromecánica (John Logie
Baird, Inglés) (Charles Lenkins, USA)


30 líneas


1929.- JLB primeras emisiones desde BBC de
Londres


1934.- Vladimir Zworykin, introdujo el
Iconoscopio (RCA)
La imagen se
“dibuja”
electrónica,
química y
físicamente,
en una trama o
superficie
sensible a la luz.


1934.- Vladimir Zworykin, introdujo el
Iconoscopio (RCA)
Células
fotoeléctricas
de cesio (Cs)
sobre base de
óxido de plata
(Ag 2 O), que
son de tamaño
microscópico.


1940.- Guillermo González Camarena desarrolló
y patentó, en México y Estados Unidos, un
Sistema Tricromático Secuencial de Campos.


1930-1980.- Tubos de video cámara (Pick-up
Tubes)


1970.- Primer
You Tube


EL VIDEO surge cuando se presenta la
posibilidad de GRABAR la televisión.
La primera grabadora de video comercial, práctica,
de calidad broadcast.

Fue desarrollada por Ampex
en 1956.
Modelo VR-1000, precio
$50,000 USD, cinta de 2” de
ancho.


EL VIDEO surge cuando se presenta la
posibilidad de GRABAR la televisión.
Primer programa en la historia transmitido en
videotape: 30 de noviembre de 1956; desde CBS
New York.

CBS en Hollywood
retransmitió la emisión, tres
horas después de recibirla.


DEFINICIÓN DE VIDEO:
Tecnología de grabación,captura,
procesamiento, almacenamiento,
transmisión y reconstrucción electrónica
y/o digital de una secuencia de
imágenes fijas que conforman una
escena o imagen con movimiento.


Un cuadro o imagen fija de video se
forma de líneas de barrido o
exploración; o de pixeles.


- Frecuencia vertical ( las líneas que se ¨dibujan¨ de lado a lado, de
arriba a abajo) es de 15750 ciclos o Hz (B&W), 15734 Hz (Color)
- Frecuencia horizontal: cada cuándo se refresca la imagen o se
forma un CAMPO tras de otro. es de 60Hz y 25Hz por segundo,
básicamente.


Estándares o sistemas de tv y video análogos

NTSC resolución 525
líneas, 30 fps
PAL resolución 625
líneas, 25 fps


Estándares o sistemas de tv y video digitales

DVB-T
ATSC
ISBD-T
DTMB


El conflicto de campos
1) La primera línea de arriba es 1, la última 625 o 525. El primer
campo ¨dibujado¨es el NON (Odd, Field 1, Upper Field, Top),
o sea corresponderá a las lineas ¨nones¨ (la 1,3,5, etc.)


2) El segundo campo es PAR (Even, Field 2, Lower Field, Bottom)
y corresponde a las líneas ¨pares¨¨ (la 2,4,6, etc.)


Los números nones y pares no se ubican SIEMPRE en el mismo
orden cronológico (TODO DEPENDE de CUÁL CAMPO INICIA)



(Field Conflict que produce Flash Fields )
LO IMPORTANTE ES checar el FIELD DOMINANCE:
Upper o Lower
Ejemplos:
DV-Lower Field First
DVD- EVEN???
HDV, AVCHD, DVCPRO HD- Upper
VER VIDEO TANGO


La señal video
Tiene de 3 elementos:

1) Luz (Luminancia) (Pedestal, Set Up, Nivel de
Negros, Contraste; Brillo)
2) Color (Crominancia) (Phase=Tinte, Saturación)
3) Sincronismos (Sincronía, FRECUENCIA) y
Referencias


Teoría del color
• RGB, modelo aditivo: (Modelos de color= forma de
representar los colores en números o valores, 3 o 4 por
ejemplo) (CMYK)


Sincronismos
• Se relacionan con hertz, frecuencias, electricidad,
voltaje.
• Son continuos. Hay verticales y horizontales
• Su continuidad genera estabilidad, y su estabilidad
continuidad.


Sincronismos
• Entre ellos se puede colocar información
(Closecaption, TIME CODE)
• Time Code: SMPTE (Linear Time Code, Vertical Time
Code)
• CTL Control track: se puede resetear
constantemente.


¿CÓMO SE FORMAN LAS IMÁGENES EN UN MONITOR O TV
TRADICIONAL? Ver video CRT


Formas de transmitir la señal ANALÓGICAMENTE
•
•
•
•

RF
Compuesto
S-Video
Componentes


1.1 Del Video analógico al Video Digital
Proceso electromagnético vs Digital: puntos de luz en una
capa fotosensible, se cambian por pixeles (datos,
información)


El mundo de los pixeles
Pixel=elemento de imágen
Definición sensible al contexto: resolución en cámara, ppi en
impresión, etc.
Es una parte, o muestra de una imagen.
Comúnmente se visualizan en un espacio bidimensional
(retícula, grid)
Una imagen compuesta de pixeles se conoce como mapa
de bits o imagen rasterizada (raster image)


Los pixeles pueden tener distinta cantidad de bits y
profundidad de color (el 2 se refiere a los dos dígitos del
sistema binario):
1 bpp, 21 = 2 colors (monochrome)
2 bpp, 22 = 4 colors
16 bpp, 216 = 65,536 colors ("Highcolor" )
24 bpp, 224 ≈ 16.8 million colors ("Truecolor")


• Codificación de la imagen y el sonido: fundamental
• En el caso de la TV (incluso el video) cohabitan lo analógico
con lo digital, hasta el momento
• No todo lo digital fue siempre mejor que lo analógico

Primera cámara digital, un armatoste que se alimentaba de 16
baterías de níquel-cadmio y necesitaba 23 segundos para tomar
una foto de sólo 100 píxeles de alto.


2. CALIDAD DEL VIDEO:
PARÁMETROS


2. CALIDAD DEL VIDEO: PARÁMETROS
2.1 Definición de la imagen
Va de acuerdo a la resolución. Se usa para separar las
categorías existentes en TV y video:

- SD (SDTV).- Standar Definition (Desde el origen de la TV hasta
la HDTV) Sus resoluciones más comunes son:
•

PAL, 625 líneas, 720 x 576 pixeles, 25 cuadros x seg.

•

NTSC, 525 líneas, 720 x 486 pixeles, 29.97 cuadros x seg.

Calidad del Video: Parámetros

• Se toman líneas ACTIVAS de video para distribuirlas en los
pixeles
• Sistema PAL contiene 625 líneas (unas activas otras no) que
se convierten en 703.2 pixeles horizontales
• Sistema NTSC contiene 525 líneas (unas activas y otras no)
que se convierten en 706.2 pixeles horizontales
TIP: La imagen de un DVD PAL tiene una mejor resolución que
una NTSC y el PAL suele ser más preciso a la hora de la
codificación de imágenes de cine, POR EL NUMERO DE
CUADROS


• 8 pixeles de overscan por lado


• SAFE AREA (Production Aperture –pérdida- & Clean
Aperture –área segura-) Esto se mantiene en lo analógico,
principalmente


• SD en formatos análogos: VHS, BETAMAX, BETACAM, etc.
• SD en formatos DIGITALES: DIGITAL 8, DVCAM, BETACAM
DIGITAL, DVCPRO


- EDTV.- Enhanced-definition television, extended-definition
television, or EDTV es un término aplicado a cierto formato o
equipos de TV Digital, que dan una calidad superior a SDTV,
pero no tan detallada como HDTV. Es la SDTV pero en
escaneo PROGRESIVO (NO CAMPOS, sólo cuadros)
Ejemplos: DVD, Videojuegos, etc. Conectados por
COMPONENTES, HDMI, DVI y VGA
-HDTV.- High Definition Television (1920x1080) 2 mill. Pixeles


- 2K: El nombre deriva de la resolución horizontal, la cual es
aproximadamente de 2.000 pixeles: 2, 048x1080
- 4K: Usado en Cine Digital y UHDTV


4K UHDTV (2160p) tiene 3840 pixeles de ancho por 2160 pixeles de
alto (8.3 megapixeles), es decir 4 veces más pixeles que1920 × 1080
(2.1 megapixeles)

8K UHDTV (4320p) tiene 7680 pixeles de ancho por 4320 pixeles de
alto (33.2 megapixels), es decir 16 veces más pixeles que1080p HDTV,
lo cual es cercano al nivel de detalle de algunas imágenes del
sistema IMAX.

Ultra high definition es conocido (a) como Ultra HD, UHD, y UHDTV.
En Japón, 8K UHDTV será conocida como Super Hi-Vision ya que HiVision fue el término usado en Japón para HDTV.
En el mercado de consumo profesional fue usado inicialmente el
término 4K hasta 2012. En 2013 se cambia a Ultra HD (nombre
comercial) por la Consumer Electronics Association, CES.

2.2 Resolución
Pixeles x pixeles (o líneas por líneas)
Resolución Vertical (la forman las líneas o barridos
horizontales)


Resolución Horizontal (formada por líneas verticales) es la
cantidad de líneas verticales de un sistema


Pese a las líneas y pixeles horizontales constantes de los
sistemas de TV (704 activos), las resoluciones verticales
obtenidas eran y son menores: 320 pixels por scanline calidad
VCR, 400 pixels ó 336 líneas para TV broadcast, y 720 pixels
para fuentes DVD


- Las resoluciones más comunes actualmente, tanto en
informática como en televisión se determinan con base en
los pixeles

- A mayores resoluciones más ancho de banda (capacidad
de transmisión o conducción de información)


SD

HDTV (4 veces mejor)

Tip: 640 x 480 es una resolución de SD común todavía en video
digital, además de las que siguen hacia abajo, como p ej.;
320x240
ALGUNOS FORMATOS
DIGITALES
DE VIDEO


2.3 Aspecto (Aspect Ratio o DAR)
- Describe las PROPORCIONES de ancho y alto de una
imagen
- Se expresan con LA RELACIÓN DE ASPECTO entre ancho y
alto (4:3, 3:2, 16:9)
- Se expresa también como un factor que se obtiene
dividiendo lo ancho entre lo alto
- Algunos aspect ratios:


1.33:1 (4:3)
Formato estándar del cine mudo, luego la TV y luego el
video. Se usa todavía tanto en PRODUCCION de cine (16 mm
y Super 35mm) como en los demás medios.


1.85:1
Usado principalmente en proyección o entrega (deliver)
cinematográfica. Es de 35 mm (Ver gráfica Super 35)


2:35:1
Usado en cine


Los más importantes
(además con las
variantes i & p):
1920 x 1080 (Real HD)
1440 X 1080 (HDV JVC y
Sony, HDCAM Sony, etc.)
1280 X 720 (HDV, etc.)
1280 X 1080 (DVCPRO
HD)
960 X 720 (DVCPRO)HD)


- En la conversión a lo digital (coexistencia) se presenta esta
situación:
El video analógico se convierte a digita (o viceversa), se
hace compatible paulatinamente (Ej. Megacable, caja
digital o señales digitales a analógicas)
Se acordó una resolución de 720 por 480 para DV, con
aspecto 3:2 que se adapta a 4:3
720x486-720x480
4:3-3:2

1.33-1.5
Hay formatos digitales 720x486, como el formato D1
DV WIDESCREEN: 720x360 (NTSC) o 720x432 (PAL)
Frecuentemente se usa: 854 X480 (16:9 real)


Letterbox


4:3

720

486


3:2 en 4:3

720

480


3:2 sobre 4:3

720

480


4:3 en 3:2

720

480


Resoluciones HD

720

480


REPASO y NOTAS
REITERAR en espiral


REPASO y NOTAS

FRECUENCIA COLOR B&N

-

Frecuencia vertical ( las líneas que se ¨dibujan¨ de lado a lado, de arriba a
abajo) es de 15750 ciclos o Hz (B&W), 15734 Hz (Color)

-

Frecuencia horizontal: cada cuándo se refresca la imagen o se forma un
CAMPO tras de otro. es de 60Hz y 25Hz por segundo, básicamente.


REPASO y NOTAS

UHD (DIAPOSITIVA 50)

Ejemplo problema de audio por conflicto campos en FCP


2.4 Pixel Aspect Ratio (Influye en cómo se ven los AR, pero NO
CONFUNDIRLOS entre sí)
En un monitor de televisión los pixeles son rectangulares; en
uno de computadora son cuadrados.

Diferencias del PAR, afectan la forma en que se despliegan las
imágenes. Aplica a conversión de imágenes ANÁLOGAS a
Digitales. Lo inverso no, porque ya no hay PIXELES.


2.4 Pixel Aspect Ratio (Influye en cómo se ven los AR, pero NO
CONFUNDIRLOS entre sí)
En un monitor de televisión los pixeles son rectangulares; en
uno de computadora son cuadrados.

Se presentan problemas al combinar gráficos de computadora
(siempre PAR 1:1) con formatos distintos de video


Algunos softwares de video hacen conversión por default
para VISUALIZAR e incluso procesar los resultados (AE, FCP por
ejemplo) cuando se combinan ARCHIVOS con PAR distintos.


Una imagen 720x480 realizada en software de gráficos, la
interpretarán siempre otros softwares de video como AE (por
sus dimensiones) con PAR rectangular, AUNQUE DE ORIGEN
LA IMAGEN sea de PAR 1:1. Esto producirá posibles
distorsiones en el resultado.


Parece que la tendencia es que cuando todo sea digital, esta
diferencia ya no exista.


NO OBSTANTE en la actualidad, incluso en HD, hay tales diferencias:
1920 x 1080 (Real HD) PAR 1.0
1440 X 1080 (HDV JVC y Sony, HDCAM Sony, etc.) PAR 1.33
1280 X 1080 (DVCPRO HD) PAR 1.5
960 X 720 (DVCPRO HD) PAR 1.33
NOTA: LOS FORMATOS COMO 1440 X 1080 (HD ANAMÓRFICO) usan menos
bit rate porque requieren también MENOS pixeles para obtener una
imagen ancha, la cual logran simplemente porque sus pixeles son
RECTANGULARES.
RECOMENDACIONES:
http://longzijun.wordpress.com/2010/10/24/exporting-video-for-youtube-pixel-aspect-ratiobasics/


Resolución 1440 X 1080, dentro de 1920 x1080?



1920x1080

1440x1080



1440x1080
Faltan 480

1920x1080

PASO 1, pixeles rectangulares
se vuelven cuadrados. Imagen
deformada.

PASO 2, 1920 dice “Tengo que
estirar a la 1440 para que llene el
espacio”
La estira y se compensa “la apariencia” de la imagen.


2.5 Espacio de color
MODELOS y Espacios de Color
Modelos de color = forma de representar los colores en
números o valores, 3 o 4 por ejemplo.
Algunos modelos son: CMYK, RGB, YUV, CIELAB, etc. Los
modelos son los “genéricos”
Los modelos pueden ser interpretados en referencia a un
espacio determinado, o expresados en cierto contexto. Así
surgen los ESPACIOS DE COLOR, que serían como “los de
patente”
Ejemplo:
Modelo: RGB (genera 256 intensidades de cada color)


- Espacios distintos: Adobe RGB, sRGB etc.

Los EC tienen ¨gamut¨ (gama), que es una huella digital distintiva
de cada EC, y se refiere CUÁNTOS colores pueden ser
representados de forma precisa en una imagen, y las
características de los mismos (más saturados, menos saturados,
etc.)
Los aspectos que definen la representación de colores son
entonces dos: (1) Su nivel de finesa (precisión, expresado en
PROFUNDIDAD DE COLOR) y (2) su nivel de variedad o rango de
colores o GAMUT.


¿Cuál es la razón de crear un sistema, modelo, espacio o
ESQUEMA de color?

Buscar mejor percepción del ojo humano (realismo), reducir
demanda de ancho de banda sin demeritar calidad, etc
Los más usados en TV y video:
YIQ (Estándar de TV Análoga, broadcasting)
YUV, YUV, YPbPr (Video por componentes analógico), YcbCr
(Video digital y foto digital)
(Y= Luminancia, luz en los procesos)


El concenso técnico de estas definiciones se establece
mediante parámetros o estándares regulados por
organismos, por ejemplo CIE o Comisión Internacional de
Iluminación (Commission internationale de l'éclairage)
autoridad en luz, iluminación y espacios de color.


Ajustes de Chroma y Luminancia:
HSB (hue, saturation, brightness)
HSL (hue, sat, luminance)
Phase (hue, tono)
Black, highlights y lowlights; levels, setup
Brillo, Contraste, Luminancia


2.6 Profundidad de color o de pixel
Color depth o bip depth: Número de bits utilizados para
representar el color de un pixel en un mapa de bits o un
cuadro de video.
Es uno de los aspectos del GAMUT de un espacio de color (la
precisión o finura de los colores)
• Truecolor es el sistema de 24 bits usado en video,
mayormente
8 bits para cada color RGB, es decir imágenes de 24 bits por
pixel (Suficiente para cubrir los colores del mundo real)
28=256 niveles por cada color
(256x256x256)= 16.7 millones de colores


• 10 bits, de profundidad de color (más calidad)
10 bits x 3=30 bits
210=1024 niveles por cada color
1.073 billones de colores
Algunos sistemas usan los 2 bits adicionales para lograr más
rango dinámico e intensidad.
• Otros
Hay procesos de imágenes y sistemas de color de más de 10
bits

HDMI 36 y 48 bits
Quatron: 32 bits (RGB + Subpixel amarillo) (Sharp)
AE 16 bpc y 32 bpc


A mayor profundidad de color mejor resistencia a procesos
de la señal (generaciones, post, efectos) pero más
demanda de espacio, ancho de banda, etc., es decir más
costo.
Por tanto se buscó una forma de REDUCIR o comprimir el
número de bits por pixel destinados al color, sin alterar
notoriamente la apariencia de la imagen.


2.7 Sub-Sampleo ó sampleo de color (muestreo=sampleo)
-

Es la práctica de codificar imágenes, restando información o
resolución al color

-

El ojo humano es más sensible a las variaciones de luminancia o
brillo que a las de color. Se sacrifica el color, con respecto del
luma

-

Los parámetros tomados para hacer el sampleo son 3 ó 4
grupos de 2 bits, cada grupo corresponde un elemento del
modelo o espacio de color y éste a su vez a un dígito P. ej.: 4:4:4

- A menor sampleo, más calidad. Se nota en los pixeles
adyacentes, es decir cuando se juntan dos colores
- El uso de uno u otro esquema de sampleo, depende de
fabricantes, productos, aplicaciones, etc.


4:4:4

4:2:22


4:4:4
• No hay compresión del color. Cada componente tiene la
misma tasa de muestreo o sample rate)
• Se usa en RGB y puede usarse en YcbCr (Video digital y foto
digital)
• Hay cámaras High End (Sony HDC-F950, Digital 4:4:4 HD
Camera System, por ejemplo) broadcast y de Cinematografía
Digital, que pueden sacar o generar estas señales, y equipos
que pueden procesarlas (tarjetas, software, arreglos de discos
duros, etc.)
4:2:2
• Se comprime el color a la mitad
• Se usa en AVC-Intra 100, Digital Betacam, DVCPRO50 and
DVCPRO HD, Digital-S, CCIR 601 / Serial Digital Interface / D1,
ProRes (HQ, 422, LT, and Proxy), XDCAM HD422


4:1:1
• Se comprime el color a un cuarto,
• En un inicio no se consideró calidad broadcast,
posteriormente si
• Lo usan DVCPRO (NTSC y PAL), NTSC DV y DVCAM, D7
4:2:0
• Sistema complejo, comprime no sólo horizontal sino
verticalmente.
• Todos los ISO/IEC MPEG y ITU-T VCEG H.26x estándares de
codificación, incluyendo algunas implementaciones de
H.262/MPEG-2 Part 2 en DVD
• PAL DV y DVCAM, HDV
• AVCHD y AVC-Intra 50
• Apple Intermediate Codec
• Los más comunes JPEG/JFIF y MJPEG, entre otros


4
2
0 (No se ve)
4
2
0 (No se ve)

Subsampleo en ejes
vertical y horizontal
Alternan 4:2:2 y 4:0:0


2.8 Video Codecs
• Codec=código
• Un codec de video es un programa de cómputo que, con base
en un conjunto de ¨reglas¨o combinaciones de datos, codifica
(arma, organiza, escribe) y decodifica (el proceso inverso,
reproducir, leer) información, ya sea de audio, video u otra clase.
• Un mismo codec puede ser usado por distintos fabricantes,
equipos o formatos de video.
• El propósito de un codec es enfatizar una característica de los
datos que codifica. P. ejemplo:


1. Que la información tenga menos peso
2. Que se procese más rápido, y se reproduzca de inmediato
3. Que el color (video) se vea mejor, aunque el movimiento de la
acción tenga ¨deficiencias ¨
4. Que el sonido sea de muy buena calidad
5. Que la información pueda ser accesada por un número restringido
de personas


• Algunos codecs pueden ¨leer¨ información codificada por otros
(por ejemplo, si usan el mismo estándar)
• Ejemplos:
FFv1, MPEG1, 2 y 4; H264, AVC, WMV, Sorenson, Real Video,
Cinepak,
Indeo, Apple Pro Res 422, Animation, Xiph Theora, etc.
CODECS DE
VIDEO

http://codec.kiev.ua/


2.9 Formatos Contenedores
• Es un archivo que contiene datos de acuerdo a sus
especificaciones propias, y define de qué manera estos datos
existen en una computadora o dispositivo.
Los formatos:
• Usan códigos (a veces propios, o compartidos), pero no describen
en sí mismos cómo ha sido codificado o no un archivo (P. Ej.: un AVI
puede abrirse en una PC, pero el mismo AVI puede no abrirse en
otra)
• Se conforman de partes distintas. A veces pueden
¨descomponerse¨o separarse dichas partes, e incluso alterarse
(Extraer un DVD, por ejemplo) OJO PONER PROG DETECTAR CODECS
ALCOHOL y EVEREST


Hay contenedores exclusivos para audio, video, imágenes fijas, etc.
Es común confundir los contenedores o formatos, con los codecs.
- Ejemplos:
Audio: AIFF (IFF, usado en Mac OS), WAV, XMF (Extensible Music
Format)

Stills: FITS (Flexible Image Transport System) imágenes fijas, raw data;TIFF
(Tagged Image File Format)
Audio y video:
3GP (celulares)
AVI (Standard Microsoft Windows container)
Flash Video (FLV, F4V) (Adobe Systems)
Matroska (MKV) (no limitado a codec o sistema, por lo que puede
contener cualquier tipo de datos, casi. Es OPEN SOURCE)


MJ2 (Motion JPEG 2000 file format, basado en formato ISO definido en
MPEG-4 Part 12 y JPEG 2000 Part 12)
QuickTime File Format (standard de Apple Inc.)
MPEG program stream (standard para MPEG-1 y MPEG-2 usados en
DVD y Video discos)

MPEG-2 transport stream (a.k.a. MPEG-TS) (contenedor estándar para
digital broadcasting y transportación en medios; se usa también en
Blu-ray Disc video; tipicamente contiene multiples streams de video,
audio, y otros como guías de programación, subs, etc.)
Tip: Existen también archivos con extensión .dv, es decir
codificados como DV


MP4 (standard audio video para MPEG-4)
Ogg (standard container de Xiph.org audio fomat Vorbis y video
formato Theora)

RM (RealMedia; standard para RealVideo and RealAudio)
Otros: NUT, MXF, GXF, ratDVD, SVI, VOB y DivX Media Format, MOD


BR @36 mbps


2.10 Tasa de Bits (Bit rate) y compresión
• La tasa de bits es la cantidad de datos que contiene una
transmisión o señal de video, y se mide con base en un tiempo
determinado. Por ejemplo, ¨x bits por segundo¨
• Cuando se trata de grandes cantidades de datos se usan PREFIJOS
para expresar la tasa de bits:

• 1,000 bit/s rate = 1 kbit/s (one kilobit or one thousand
bits per second)
• 1,000,000 bit/s rate = 1 Mbit/s (one megabit or one
million bits per second)
• 1,000,000,000 bit/s rate = 1 Gbit/s (one gigabit or one
billion bits per second)


• La tasa de bits de un archivo de video o audio, puede ser variable
o contínua, dependiendo el método usado para generar, codificar,
grabar, transferir o reproducir sus datos
• La tasa de bits variable (VBR) es un método para mejorar la calidad
y reducir la cantidad de datos. En este caso, si una imagen requiere
más bits (por ejemplo una escena colorida o de acción) los usa, y si
no, no (una imagen fija, de un solo color, no detalle)
• La tasa de bits constante (CBR) se usa cuando el ancho de banda
está predeterminado, por ejemplo en transmisiones en tiempo real y
videoconferencias.

• EN TODOS LOS PROCESOS DESCRITOS, el software o hardware
utilizado debe tener la suficiente capacidad para procesar las tasas
de bits de un archivo digital, es decir, sin el equipo adecuado los
bits no pueden ser correctamente procesados.


• LA COMPRESION de datos en video y audio, es un proceso para
reducir el número de bits QUE ORIGINALMENTE tiene un archivo (LOS
BITS QUE PUEDEN SER REDUNDANTES, repetidos o desechables) a
costa de ciertas características del mismo, pero también buscando
beneficios prácticos.
• También es un proceso para GENERAR o CREAR (al grabar o
escanear, por ejemplo) estos archivos
• Se trata siempre de lograr el mejor resultado posible, DE ACUERDO
AL USO que se va a dar al material en cuestión y las necesidades,
limitaciones y posibilidades técnicas.

• LA CALIDAD de un archivo multimedia, tiene mucho que ver con su
nivel de compresión.


• Entre más datos tiene un archivo, significa GENERALMENTE, que
tiene MENOS COMPRESIÓN, y por tanto más calidad.
• Entre menos datos tiene un archivo, significa GENERALMENTE, que
tiene MAS COMPRESIÓN, y por tanto más calidad.

MAS BITS = MENOS COMPRESIÓN = MAS CALIDAD
MENOS BITS = MAS COMPRESIÓN =MENOS CALIDAD


Ejemplo con Apple Pro Res


2.11 Métodos de compresión
Interframe: hay un cuadro maestro, cada x número de cuadros. Si
la información de este cuadro se repite en otros, no se duplica
dicha información, sino que se toma del ¨I Frame¨.
Este método es poco práctico para edición o postproducción, ya
que demanda mucha memoria en el proceso.

Intraframe: cada frame se comprime de forma independiente.


Las imágenes I, P y B son las que resultan de la compresión de la señal
de vídeo en los estándares ITU-T o MPEG. Estas imágenes atienden a los
siguientes tipos:
I: son las que se codifican por sí mismas.
P: son las predichas por extrapolación.
B: son las predichas por interpolación.

Las imágenes I pueden ser codificadas por el formato JPEG y otros.
Se utilizan para decodificar las otras imágenes que componen el video
y pueden ser utilizadas como puntos de acceso aleatorio para empezar
a descodificar los videos a partir de cualquier momento.
En general, la codificación de estas imágenes ocupa más espacio que
las otras.


Las imágenes P son las imágenes predichas con referencia a una
imagen que puede ser de tipo I o P anterior en el tiempo, así que
necesitan la decodificación de la imagen de referencia antes de poder
ser decodificadas.


Las imágenes B son las imágenes predichas con referencia a dos
imágenes que pueden ser de tipo I o P, una anterior y una posterior, así
que necesitan la decodificación de las dos imágenes de referencia así
como la reordenación de las imágenes para poder ser decodificadas.


Intermediate video formats

GRABACIÓN

EDICIÓN Y POST

DELIVER


FF55 SONY
8.9MP Super 35mm CMOS
Image Sensor
Up 240 fps 2K with Optional


2.12 Relación Señal a Ruido

- Es un término para definir la relación entre el máximo poder de una
señal y el poder de corrupción de la misma que afectan su fidelidad.
Es decir: ruido en la imagen
- Entre mayor es el número hay más calidad. Se mide en decibeles.

- Por ejemplo:
SNR:32.04 dB = excellent image quality
SNR:20 dB = acceptable image quality


2.13 Sensibilidad a la luz y Procesamiento de imagen
En el mundo analógico, la sensibilidad de una cámara se
consideraba de 2 diferentes maneras :

FOTOGRÁFICA.- Foto y Cine. Sensibilidad, dada en valores ISO, y
determinada por el tamaño de los haluros de plata (granos) en una
película. Granos más grandes=mayor sensibilidad=valores ISO
mayores=más grano= más ruido en la imagen.
ELECTRÓNICA.- Cámaras de TV, dada por el procesamiento de la
imagen y los dispositivos de registro de la misma, como tubos de rayos
catódicos, que evolucionaron después a CCD’s y luego CMOS, dando
cámaras de mayor calidad y menor tamaño, entre otras
características.


En el mundo digital, los sensores tienen una sensibilidad dada
equivalente o proporcional a los valores ISO (ISO - International
Organization for Standarization)
Al aumentar estos valores, o la GANANCIA, hay más sensibilidad pero
también mayor RUIDO o grano.

Calidad del Video: OTROS ASPECTO

Este ruido se aprecia de varias maneras, tanto en el nivel de exposición
como en los colores. O sea hay ruido de luminancia, y ruido de
crominancia.
A mayor calidad de los sensores, y mayor calidad del procesamiento
de la señal digital dentro de la cámara, menor ruido presente.


Cómo se genera la información y el ruido, CÓMO SE GENERA LA
IMAGEN?
Una cámara digital usa sensores conformados por millones
de diminutos pixeles para producir una imagen final.
Cada pixel tiene un “photosite” que al momento de la
exposición se destapa para juntar y almacenar fotones
(partícula electromagnética, luz)


Después de la exposición la cámara determina cuántos fotones
cayeron en cada cavidad, y los ordena en varios niveles de
acuerdo a la profundidad de color o bit depth de cada uno.
Pero las cavidades son incapaces de “distinguir” los colores de
los fotones . Para capturar las imágenes en color las cavidades
tienen que contar con un filtro colocado sobre cada una, que
determina el color de partícula que recibirá.


Casi todas las cámaras pueden capturar en cada cavidad uno
de los 3 colores primarios, descartando, por lo tanto, 2/3 de la
información de color.


El arreglo de filtros consiste en filas de éstos de distintos colores,
principalmente verdes, ya que los humanos somos más sensibles
a este color.


Así se conforman grupos de pixeles que pueden reproducir todos
los colores.

Esto es una explicación GENERAL del proceso básico. Ahora
veamos de forma específica cómo se produce el RUIDO en la
imagen.


EL RUIDO es equivalente al GRANO en fotografía tradicional.
- Se produce por condiciones de iluminación y tiene que ver
con la sensibilidad de las cámaras. Se aumenta por
temperatura, tiempo de exposición, y varía según equipos
- Como dijimos, a números mayores de DB, menos ruido:
SNR:32.04 dB = excellent image quality
SNR:20 dB = acceptable image quality

El ruido está presente en todo dispositivo electrónico que
transmita o reciba señales.


Hay diferentes tipos de ruido, producidos por situaciones
específicas.

Aleatorio (cambiante)
Caracterizado por fluctuaciones de intensidad
y color. Siempre está presente.
Aparece principalmente por la velocidad de
exposición.
Resulta dificil removerlo sin degradar la imagen,
entra en conflicto con muchas texturas (tierra)


Patrón Fijo
Incluye los llamados “hot pixels” que tienen más
intensidad que el promedio.
Ocurre en largas exposiciones y empeora con
calor extremo. En mismas condiciones es igual
siempre.
Es más facilmente removible, incluso las mismas
cámaras lo hacen, sin ambargo cuando se ve es
muy notorio.


Banding
Depende de la cámara y se produce cuando
ésta lee los datos del sensor.
Se observa más a velocidades muy altas, y en
las sombras, en imágenes excesivamente
brillantes.
Ciertos WB pueden incrementar este tipo de
ruido.


2.14 Formatos de Videotape

Análogos
1" y 2” (AMPEX, SONY)


2.14 Formatos de Videotape

Análogos
1" y 2” (AMPEX, SONY)
Betacam
Betacam SP
Betamax (Sony)
S-VHS (JVC) (1987)
U-matic (Sony)
VHS (JVC)
VHS-C (JVC)
8mm, Hi8


Digitales (Introducidos a
finales de los 80’s)
Betacam IMX (Sony)
D-Theater
D1 (Sony)
D2 (Sony)
D3 (NHK y PANASONIC)
D5 y D5 HD (Panasonic)
Digital-S D9 (JVC)
Digital Betacam (Sony)
Digital8 (Sony)
DV (bajó el costo del
mundo digital,
profesionalmente.
Gracias a Fire Wire,
surgen nuevos equipos y
programas de edición)


DV (características)

Intraframe, 480 scanlines y
720 pixeles p línea, 4:3 y 16:9
en el mismo frame (cambia
el PAR) 4:1:1, Audio 16 bits 48
khz Stereo PCM (entre otros).
Puede contenerse en AVI, QT
y MXF. 25 mb/s video, 1.5
mb/s audio. ¼” (6.35 mm)
Se graba en cintas MiniDV y
Estándar. Carácterística
unlocked audio (se puede
desincronizar por milésimas,
luego de varias
generaciones)


VARIANTES DE DV (DV VS DVCAM)
DVCAM: 50% más rapidez de la cinta, menor duración que Mini DV y
más precisión frame by frame en la edición. Relación con DV: 50%
menos dropouts, más estabilidad de audio (Locked Audio) y video.
Hasta 4 canales de audio
DVCPRO 25: 25 Mb/s, Locked audio, 4:1:1. 80% más rápida que DV.
DVCPRO 50: 50 Mb/s, Locked audio, 4:2:2. 80% más rápida que DV “2
DV codecs trabajando en paralelo”
DVCPRO p
DVCPROHD: 100 Mb/s,
HDV: JVC, SONY y CANON. 720p (1280x720 1.0) y 1080ip (1440x1080
1.33), Mpeg2, 4.2.0
24 p, 30p (29.97)


2.15 Medios de Grabación
- Grabación en cinta
Las cintas dan origen al VIDEO (videotape)
En el mundo analógico la grabación era un proceso electromagnético
en cintas.
Luego surgen cintas que graban DATOS.
Muchos formatos digitales se han grabado en cinta, hasta el momento.
Si bien la cinta para grabación está siendo desplazada, la cinta para
almacenaje de datos es muy conveniente, y sigue en desarrollo
permanente, aplicándose a muchos mercados e industrias.


LTO.- Linear Tape Open
LTO-6 se espera que tenga capacidad de
hasta 6.25TB con una taza de
transferencia de 400MB/sec.


- Grabación en Estado Sólido (Solid State)
La tecnología de estado sólido (a diferencia de un disco duro) no usa
partes móviles (cabezas, discos que giran, etc.) sino CHIPS
Un ejemplo de memoria de estado sólido es el RAM de las
computadoras (Acceso rápido, se borra facilmente, etc.)
Las Unidades USB usan también este principio
Hay unidades de grabación con memoria de estado sólido


En las aplicaciones ENG y Consumer, la grabación de video y fotos en
memoria de estado sólido es la tendencia mundial. Sistemas de
memoria:
P2 (Sistema de almacenamiento profesional de video de PANASONIC)
DV, DVCPRO, HD, AVCHD, etc.


SDHC CARD (Secure Digital High Capacity Card):
Cámaras JVC, PANA, SONY y CANON
Formatos o Codecs: XDCAM, Mpeg2, NXCAM, AVCHD,
Wrappers (Mov, Avi, etc.)
Capacidad: Hasta 32GB
Class 2 2 MB/sec, Class 4 4 MB/sec, Class 6 6 MB/sec, Class 10
10 MB/sec


SDXC CARD (Secure Digital Extended Capacity )
Hasta 2TB
16× 2.34 MB/s Aprox (Comparable CLASE 2)


SxS (S by S) Sony and Sandisk Estándar:
Cámaras SONY, JVC
Formatos o Codecs: XDCAM, Wrappers, HD 4:4:4, 10 bits


CF (Compact Flash) 18 años en el mercado, aprox.:
Cámaras CANON, SONY, NIKON
Formatos o Codecs: Mpeg2 4:2:2, HDV-DV


XQD (SanDisk, Sony and Nikon)
Mercado DSLR, aunque se pretende usar p/ XDCAM y XDCAM EX
Usa tecnología PCI EXPRESS p transferencia de datos
Velocidad 1GB/s, hasta 2TB capacidad


Sin embargo muchas cámaras siguen utilizando la cinta o el
disco duro TRADICIONAL
• Sony HDW-F900R CineAlta 24P HDCAM ($80 mil dólares)
(Cinta)
• Ikegami HDN-X10E EDITCAM HD CAMERA PKG w/AVID ($52
mil dólares) (HDD)


• Sony PDW-F800 XDCAM HD422 2/3" 3CCD Camera ($39 mil
dólares) (LASER DISK PRO)
• Panasonic AJ-HDX900 Professional High Definition Camcorder
DVCPRO HD ($26 mil dólares) (Cinta DVCPRO)


NUEVAS CÁMARAS


3. Otros factores relacionados
con la calidad del video en
registro, procesamiento y
reproducción


3.1 Óptica
• Para muchos el elemento más importante del proceso
fotográfico (escribir con la luz) es el lente u objetivo fotográfico.
• El lente reúne o capta la luz y la dirige a un mismo punto, donde
ésta se plasma o se “imprime” (película o sensor)
• Hay muchos tipos de efectos físicos producidos por los lentes en la
luz. Ésta es una onda electromagnética ( como los rayos x, las
microondas o la radio)


• Un objetivo fotográfico es un complejo sistema o conjunto de
lentes; asimismo existen otros accesorios ópticos como lentillas y
filtros.


Los objetivos y sus accesorios producen estos efectos en la luz y en
consecuencia en la imagen registrada:
EXPOSICIÓN: Dejar pasar cierta cantidad de luz (apertura,
velocidad) que sea suficiente para lograr la imagen o el efecto
deseado.

A menor apertura de diafragma/mayor número-f, entra menos
luz, y es más lento.


Los objetivos y sus accesorios producen estos efectos en la luz y en
consecuencia en la imagen registrada:
EXPOSICIÓN: Dejar pasar cierta cantidad de luz (apertura,
velocidad) que sea suficiente para lograr la imagen o el efecto
deseado.

A mayor apertura de diafragma/menor número-f, entra más luz,
y es más rápido.


ENFOQUE: Generar en la cámara una imagen nítida de esta “luz”
que proyectan los objetos.
La distancia focal o longitud focal es la distancia entre el centro
óptico de una lente y el foco o punto focal (punto de enfoque)


ENFOQUE: Generar en la cámara una imagen nítida de esta “luz”
que proyectan los objetos.
La distancia focal o longitud focal es la distancia entre el centro
óptico de una lente y el foco o punto focal (punto de enfoque)

500 mm Telefoto


Si el lente/objetivo enfoca de cerca, su distancia focal es corta y se
dice que es un lente poderoso. El poder de una lente es contrario a
la distancia focal. El poder es “cuánto aumento” tiene o da la lente
(lupa, por ejemplo)


NOTA: Lentes “prime” distancia focal fija, contrarios a zoom
Fujinon HAe10x10 10-100mm 10x Cine Zoom
Lens $60,900.00 USD

Fujinon HK3.1X14.5F -14.5-45mm T2.0
ZOOM LENS $99,800.00 USD


PROFUNDIDAD DE CAMPO (DOF):
La zona donde un objeto está enfocado, donde es nítido, por
delante y por detrás del mismo.


PROFUNDIDAD DE CAMPO (DOF):
La zona donde un objeto está enfocado, donde es nítido, por
delante y por detrás del mismo.
Depende de: distancia focal, número f (apertura) y distancia de
enfoque, básicamente.


Canon 50mm
T:1/4000 f:1,8 ISO100


Canon 50mm
T:1/400 f:8 ISO100


Canon 50mm
T:1/50 f:22 ISO100


DISTANCIA HIPERFOCAL:
Es la distancia de enfoque en la que se consigue la mayor
profundidad de campo, extendiéndose ésta desde la mitad de
dicha distancia hasta el infinito. Enfocar en dicha distancia nos
ayudará a obtener la máxima nitidez en nuestras fotos, por ejemplo,
de paisajes.


DISTANCIA HIPERFOCAL:


EFECTOS VISUALES: Ojo de pescado, macro, polarizado,
degradados, estrellas, suavizado, etc.


EFECTOS VISUALES: Ojo de pescado, macro, polarizado,
degradados, estrellas, suavizado, etc.

http://www.leefilters.com/index.php/camera/index


NITIDEZ: Por ejemplo, de los colores, el enfoque de los mismos
(Aberración cromática)


3.2 La resolución, ¿influye en la nitidez y el detalle?
En fotografía análoga la mayor nitidez se ha logrado, entre otras
cosas, con formatos medianos y grandes que registran más detalles
de una escena.
Estos formatos se usaban y usan por profesionales para obtener
mejores resultados en ciertas fotos, como paisajes, por ejemplo.

4 X 5”
5 X 7”
20 X 24”
12 X 20”


No es lo mismo entonces la calidad de una imagen tomada con un
negativo de 4x5” o 6x6 cms que con uno de 35mm

35 mm
6x6 cms


negativo de 4x5” o 6x6 cms que con uno de 35mm


negativo de 4x5” o uno de 6x6 cms, que con uno de 35mm

Conclusión: a mayor área (tamaño) de registro de imagen, o sea mayor
escaneo, mas “espacio” para los detalles, calidad y posibilidad de
“crecer” el tamaño sin pérdida.


El film stock o película se ha sustituido por chips como los CCD’s y los
CMOS, entre otros.
Un CCD es un CIRCUITO INTEGRADO llamado Dispositivo de Carga
Acoplada (Charge-coupled device) o transductor de estado sólido.
Los CCD no iniciaron en la era del video digital, sino en la era
análoga. Sustituyeron a los bulbos o tubos.


Sus inventores ganaron el Premio Nobel de Física.

Un CCD registra la imagen y la convierte en una señal, que será
procesada análoga o digitalmente dentro de la cámara.
Tiene pequeñas celulas fotoeléctricas cuyo número o cantidad se
expresa en pixeles. A mayor número de pixeles, mayor resolución o
detalle de una imagen. Generalmente, a mayor tamaño del CCD
más pixeles y por ende más calidad.


Video: ¿Cómo llegamos de los primeros elementos de imagen o
TUBOS, a los actuales CCD o chips?


Una cámara de video puede tener un sólo CCD ( o CMOS)

Este se encargará de procesar los 3 colores del sistema RGB.
Sin embargo, generalmente se ha logrado mayor calidad en
cámaras con 3 Chips, uno para cada color.


Los sensores CMOS, son dispositivos que compiten con los CCD’S… y
van ganando la carrera.
En esencia hacen las mismas funciones, con las siguientes ventajas y
desventajas básicas.

Ventajas de los CMOS:
* Consumo eléctrico muy inferior
* Económico (necesita pocos
componentes externos)
* Lectura simultánea de mayor número de
pixeles
* El conversor digital puede estar integrado
en el mismo chip
* Escaso Blooming ("Smear") o inexistente
* Mayor flexibilidad en la lectura
(Previsualización más rápida, vídeo)
* Los pixeles pueden ser expuestos y leídos
simultáneamente


Los sensores CMOS, son dispositivos que compiten con los CCD’S… y
van ganando la carrera.
En esencia hacen las mismas funciones, con las siguientes ventajas y
desventajas básicas.

Desventajas:
* Menor superficie receptora de la luz por
píxel
* Menor uniformidad de los píxeles (mayor
ruido de patrón fijo-FPN)


Calidad de los Sensores
Tamaño (1/2, 1/3, ¼, 2/3 de pulgada)
Megapixeles: A mayor número, más calidad relativa


El Mito de los Megapixeles

Para impresiones normales 4x6" (10x15cm), incluso la resolución VGA
(640 x 480 o 0.3MP) está bien. Esto lo hacen las cámaras digitales
desde1991!
En 1999 cuando las cámaras eran de1.2 o 2 MP, cada megapixel
era reelevante si te dedicabas a hacer impresiones grandes.
Hoy en día, incluso las cámaras baratas tienen por lo menos 5 or 6
MP, suficiente para cualquier tamaño de impresión.
Cómo? Muy simple: cuando haces
impresiones de 1 metro de ancho, por
ejemplo, las tienes que ver desde lejos.
Si se trata de un espectacular , hasta
tendrías que alejarte unos 30 mts, y
para esa distancia 6MP es suficiente.
http://kenrockwell.com


El mito de los megapixeles se inicio por los fabricantes de cámaras, y
mordieron muy bien el anzuelo los ¨camera measurebators¨
(fanáticos de la medición)
Los fabricantes usan el número de megapixeles de una cámara
para engancharte con la idea de que esto tiene mucho que ver
con la calidad.
Uno necesita por lo menos el doble de resolución o formato de
película para lograr mejoras notables. Esto equivaldría a
cuadruplicar los megapixeles.
Una simple duplicidad de
megapixeles, dejando lo demás igual,
es muy poco notoria en los resultados.



Los factores que importan, como el color y los algoritmos de nitidez,
son por mucho más significantes.
El mito de los megapixeles también prevalece porque el hombre
siempre quiere un número único por el cual algo puede ser medido
como bueno.
En conclusión, el número de megapixeles (MP) de una cámara tiene
tiene muy poco que ver con el cómo se ve la imagen. Incluso,
muchas cámaras de pocos MP, pueden producir mejores imágenes
que otras con más MP.



3.4 Flujo de trabajo digital: de la captura a la entrega (básico)
CÁMARA (Luz, balance, sensores, óptica)
• Procesa (sensores), graba (codecs, contenedores y medios) y/o
envía-transmite señal (salidas y cableado)

VER VIDEO


• Transferencia/Transmisión para CCTV (Cable o sin cable)
analógico (longitud, calidad cable, interferencias, etc.):

RF
Comp
S-Video
Componentes


• Transferencia/Transmisión (Cable o sin cable)
• Digital (Datos, velocidad):
Usb 2
Usb 3/Firewire (400, 800)
Serial Ata o SATA
Thunderbolt
Serial Digital (SDI) (1.485 Gbps)
HDSDI
HDMI (10.2 Mbps)


Digital (Datos, velocidad):
Usb 2
Usb 3/Firewire (400, 800)
Serial Ata o SATA
Thunderbolt
Serial Digital (SDI) (1.485 Gbps)
HDSDI
HDMI (10.2 Mbps)


CÁMARA-LEVANTAMIENTO-GRABACIÓN (Luz, balance, sensores,
óptica)
Digital (Datos, velocidad):


Proceso en computadora u otros dispositivos (Mixer de video, HDD)
• Tarjetas procesadoras, video display cards, etc.
• Codecs (Nativos, no nativos)
• Ram

http://www.matrox.com/video/en/products/mxo2_rack_max/


Proceso en computadora u otros dispositivos (Mixer de video, HDD,
VTR)
• Tarjetas procesadoras, video display cards, etc.
• Codecs (Nativos, no nativos)
• Ram
• Velocidad de Discos Duros
• Tiempo es clave (más real=mayor costo)


Señal a dispositivos
• Cable (analógico o Digital?)
• Conexión a dispositivo (LEDS, Plasma, LCD, Proyector)
• Resolución, aspect ratio, etc.


Delivery (entrega): procesamiento, codificación
Medios: BR, DVD, Containers


Delivery (entrega): procesamiento, codificación y transmisión
Broadcast, Webcast, Cable, DTT (TDT), Satélite, Fibra Óptica


Apagón Digital (sistemas de tv y video digitales)

DVB-T
ATSC
ISBD-T
DTMB


Apagón Digital (sistemas de tv y video digitales)
ATSC


RESUMEN en UNA TOMA


GRACIAS!

RESPUESTAS A EXÁMENES DE EVALUACIÓN

Introducción al Video Digital

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