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 MuñozFebrero 2013

1. Principios básicos del video analógico

Sencillo examen de autoevaluación

Y digital también!

Principios básicos del video

Teroría vs Práctica

Calidad del Video: OTROS ASPECTOS

Teroría vs Práctica


PINTURAFOTOGRAFÍA

CINETELEVISIÓN

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 superficiesensible 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-TATSCISBD-TDTMB


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)


El conflicto de campos(Field Conflict que produce Flash Fields )

LO IMPORTANTE ES checar el FIELD DOMINANCE:

Upper o Lower

Ejemplos:

DV-Lower Field FirstDVD- 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


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

Teoría del color


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 colors3 bpp, 23 = 8 colors8 bpp, 28 = 256 colors16 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


Calidad del Video: Parámetros

2. CALIDAD DEL VIDEO: PARÁMETROS2.1 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.


• 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 Hi-Vision 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)


ALGUNOS FORMATOS DIGITALES DE VIDEO

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


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)Calidad del Video: Parámetros


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 1.01440 X 1080 (HDV JVC y Sony, HDCAM Sony, etc.) PAR 1.33

1280 X 1080 (DVCPRO HD) PAR 1.5960 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-ratio-basics/


Resolución 1440 X 1080, dentro de 1920 x1080?



1920x1080

1440x1080



PASO 1, pixeles rectangulares se vuelven cuadrados. Imagendeformada.

PASO 2, 1920 dice “Tengo queestirar a la 1440 para que llene el espacio”

La estira y se compensa “la apa-riencia” de la imagen.

1920x10801440x1080

Faltan 480


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:

YIQ (Estándar de TV Análoga, broadcasting)YUV, YUV, 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, setupBrillo, 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.

• OtrosHay procesos de imágenes y sistemas de color de más de 10 bits

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


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 colors3 bpp, 23 = 8 colors8 bpp, 28 = 256 colors16 bpp, 216 = 65,536 colors ("Highcolor" )24 bpp, 224 ≈ 16.8 million colors ("Truecolor")


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


Subsampleo en ejes vertical y horizontalAlternan 4:2:2 y 4:0:0

4

20 (No se ve)4

20 (No se ve)


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 DEVIDEO

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 SensorUp 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 qualitySNR: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.


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.


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

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


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

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 qualitySNR:20 dB = acceptable image quality


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)BetacamBetacam SPBetamax (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-TheaterD1 (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, 4.2.024 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 CANONFormatos o Codecs: XDCAM, Mpeg2, NXCAM, AVCHD, Wrappers (Mov, Avi, etc.)Capacidad: Hasta 32GBClass 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)32× 4.69 MB/s Aprox (Comparable CLASE 4)48× 7.03 MB/s Aprox (Comparable CLASE 6)100× 14.6 MB/s Aprox (Comparable CLASE 10)


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


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


XQD (SanDisk, Sony and Nikon)Mercado DSLR, aunque se pretende usar p/ XDCAM y XDCAM EXUsa tecnología PCI EXPRESS p transferencia de datosVelocidad 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

http://pro.sony.com/bbsc/ssr/micro-xdcam/resource.latest.bbsccms-assets-micro-xdcam-latest-pxwz100.shtml?PID=I:prohomepage:promotion:pxwz100_landing_page?

http://pro-av.panasonic.net/en/sales_o/p2/aj-px5000g/index.html

http://www.usa.canon.com/cusa/professional/products/professional_cameras/cinema_eos_cameras/eos_c500

http://www.red.com/products/epic-dragon


http://www.red.com/shot-on-red

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 50mmT:1/4000 f:1,8 ISO100


Canon 50mmT:1/400 f:8 ISO100


Canon 50mmT: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

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 mm6x6 cms


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


No es lo mismo entonces la calidad de una imagen tomada con un 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

http://www.youtube.com/watch?v=ZlAcAunxnac


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.

http://kenrockwell.com

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.


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.):

RFCompS-VideoComponentes





• Transferencia/Transmisión (Cable o sin cable)• Digital (Datos, velocidad):

Usb 2Usb 3/Firewire (400, 800)Serial Ata o SATAThunderboltSerial Digital (SDI) (1.485 Gbps)HDSDIHDMI (10.2 Mbps)





• Transferencia/Transmisión (Cable o sin cable) Digital (Datos, velocidad):

Usb 2Usb 3/Firewire (400, 800)Serial Ata o SATAThunderboltSerial Digital (SDI) (1.485 Gbps)HDSDIHDMI (10.2 Mbps)



CÁMARA-LEVANTAMIENTO-GRABACIÓN (Luz, balance, sensores, óptica)


• Transferencia/Transmisión (Cable o sin cable) 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/

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-TATSCISBD-TDTMB


Apagón Digital (sistemas de tv y video digitales)

ATSC


RESUMEN en UNA TOMA

GRACIAS!

RESPUESTAS A EXÁMENES DE EVALUACIÓN

Introducción al Video Digital

Technology

Transcript of Introducción al Video Digital