3.2. Maremagno de formatos.

La aparición del formato CIF1080 -Common Image Format- de 1920X1080 puntos supuso el punto de partida para la estandarización de los formatos de imagen de alta definición. El CIF1080, ó HD-CIF, supone una adaptación de estándares reducidos diseñados para aplicaciones en las que no es necesaria una alta calidad de imagen, como pueda ser el vídeo sobre plataforma informática o el MPEG-1 -Motion Picture Expert Group-. La base de este tipo de formatos es el llamado SIF -Source Intermedíate Format- de 360X240 ó 360X288 puntos, según se trate de imágenes para normas de televisión de 525 ó 625 líneas, respectivamente y frecuencias de imagen respectivas de 30 y 25 Hz sin entrelazado. Al igual que el video ITU-R BT.601 o su variante de submuestreo 4:2:0, el formato SIF cuenta con una matriz de píxeles rectangulares que es reducción en un factor 2 de las dimensiones de imagen original.

La doble posibilidad existente en el SIF originó el desarrollo del CIF como fórmula de compromiso entre las versiones de 525 y 625 líneas, adaptándose finalmente a una matriz de 360X288 puntos, como el SIF europeo pero con una frecuencia de imagen 30 imágenes por segundo como en el americano. Las dimensiones del CIF original están en el ámbito de lo que se conoce por LDTV -Low Definition Televisión- y son apropiadas para aplicaciones multimedia o de videoconferencia, pero totalmente inaceptables para propósitos de broadcasting, y por supuesto, de cinematografía digital de alta definición.

En cuanto a la estructura de muestreo, tanto el SIF como el CIF de decantan por muestreos 4:2:0, que representa un submuestreo de factor 2 de las componentes de crominancia con respecto a la luminancia; así, las matrices de componentes de crominancia resultan tener 180X120 y 180X144 puntos para el SIF y 180X144 para el CIF, mientras que la luminancia conserva la resolución plena prevista por dichos formatos. Para conseguir las muestras espaciales de las componentes del SIF y el CIF a partir de imágenes de resolución estándar es necesario emplear un riguroso sistema de filtrado de señales que permita eliminar las componentes de señal de alta frecuencia tanto en luminancia como en crominancias como paso previo al submuestreo 4:2:0. El resultado es que, en estos formatos, las muestras de crominancia se encuentran situadas en el centro de un cuadrado cuyos vértices representan las de luminancia y está vinculada con éstas.

Aparte de las variantes ya mencionadas, tanto el SIF como el CIF pueden presentar fórmulas de píxel cuadrado en las que aunque mantienen el número de líneas, no coinciden el número de píxeles por línea, lo que dificulta el intercambio de imágenes entre sistemas. Así, existen variantes SIF y CIF de 384X288 y 320X240 píxeles, obtenidas por reducción directa de factor 2 de las dimensiones estándar de vídeo digital compuesto, 768X576 píxeles para 625 líneas y 640X480 -estándar VGA, Vídeo Graphic Array- para 525, así como una versión del SIF de 352X288 ó 352X240 píxeles diseñada para poder descomponer dicha matriz en bloques de 8X8 ó 16X16 pixeles a los que aplicar técnicas de compresión de tipo M-JPEG -Motion Joint Photography Expert Group- o MPEG.

Sobre esta base, a finales de los '80 y principios de los '90 se comenzaron a desarrollar diferentes propuestas que intentaban normalizar los parámetros de los sistemas de alta definición propuestos hasta entonces y de sentar una base común para los que pudiesen aparecer con posterioridad intentando, por encima de todo, conseguir la máxima compatibilidad. Los actores, hasta entonces principales, cedieron parte de su protagonismo a una serie de países, organizaciones internacionales y empresas que consiguieron producir un cambio en el errático rumbo la alta definición, logrando desarrollar un estándar mundial bajo el auspicio de la ITU.

Una de las primeras propuestas que abrieron el camino a la consecución de una norma mundial de alta definición fue la tecnología de velocidad binaria común -CDR, Common Data Rafe- propuesta por la Unión Europea de Radiodifusión -EBU/UER- como una extensión de la compatibilidad alcanzada por la norma ITU-R BT.6Ó1. La CDR postulaba unos parámetros comunes de frecuencia de muestreo y flujo de datos y era una de las piedras angulares del proyecto Eureka 95.

El formato CIF1080 apuntaba en igual dirección, considerándose un tamaño común de imagen, retícula de muestreo común y pixel de formato cuadrado. Cada imagen estaba compuesta por una matriz de 1920 píxeles y 1080 líneas activas, ofreciéndose la posibilidad de compatibilidad entre frecuencias de 50 y 60 hertzios con entrelazado 2:1. El CIF1152, propuesto por la EBU/UER, en su variante de la anterior en el que la matriz de imagen activa está constituida por 2048 por 1152 pixeles.

La retícula común de muestras de imagen -GIL, Common Image Lattice- y la parte de imagen común -CIP, Common Image Parí- estaban constituidos por una matriz de muestreo basada en los formatos CIF ya expuestos, y que por tanto, presentaba dos variantes, de 1920X1080 muestras para 60 hertzios y 2048X1152 para 50, y en la que la parte de 1920X1080 píxeles era común en ambas variantes. A pesar de estos avances, el principal escollo a salvar seguía siendo la definición del formato de imagen asociado a una frecuencia de exploración de imagen, con lo que resultaba difícil acomodar los que las frecuencias de campo de los sistemas de televisión actuales. Una combinación de las tecnologías CDR y CIF, con los parámetros comunes encontrados en la fórmula CIP, independientes del modo y la velocidad de exploración constituiría la mejor alternativa para desarrollar un estándar final de alta definición. Esto es lo que representa La propuesta de sistema de alta definición basada en el CIF 1080 de píxel cuadrado que integra la segunda parte de la recomendación ITU-R BT.709-5. El formato CIF de alta definición ha evolucionado de tal modo que sus parámetros de imagen son independientes de la frecuencia de la misma pudiendo trabajar a frecuencias de imagen de 60, 50, 30, 25 y 24 hertzios, así como a 59,94 de, 29, 97 y de 23,97 Hz -60, 30 ó 24 divididos por 1,001-.

La fórmula de exploración puede ser de captura progresiva -P, Progressive- o entrelazada -i, interlaced-, contemplándose la posibilidad de que las progresivas puedan transportarse o representarse, aparte de en modo progresivo, bajo una fórmula híbrida conocida como de cuadro progresivo segmentado -PsF, Progressive segmented Frame- en aras de su mejor compatibilidad con los sistemas que únicamente pueden trabajar bajo fórmula entrelazada. En total se definen 16 combinaciones posibles de frecuencia de imagen y fórmula de exploración que comparten una misma retícula de 1920X1080 píxeles con una relación de aspecto final de 16:9 y elementos de imagen de forma cuadrada que pueden codificar señales en componentes primarias RGB o de vídeo YCeCR y una estructura de muestreo y ortogonal y repetitiva en cada línea y cada imagen.

Se sigue un patrón lexicográfico de izquierda a derecha y de arriba a abajo, pudiendo emplearse muestreos de tipo 4:4:4 ó 4:2:2, con una frecuencia común múltiplo entero de 2,25 megahertzios que puede alcanzar valores de 37,125, 74,25 ó 148,50 MHz, dependiendo del tipo de señales empleadas, siendo el más alto para las componentes RGB o la Y en las fórmulas 60P, 59.94P y 50P, el valor de 74,25 MHz para las mismas señales en los modos 60¡, 59,94i, 50i, 30P, SOPsF, 29.97P, 29,97PsF, 25P, 25PsF, 24P, 24PsF, 23.97P y 23,97PsF o para las componentes cbc_r en las frecuencias de imagen ya citadas de 60P, 59.94P y 50P, y finalmente, 37,125 MHz para las componentes de crominancia C_BC_R en las fórmulas 60i, 59.94Í, 50i, 30P, SOPsF, 29.97P, 29,97PsF, 25P, 25PsF, 24P, 24PsF, 23.97P y 23,97PsF. dependiendo de la frecuencia de imagen y la fórmula de exploración varían tanto el número de muestras línea completa como, a resultas de lo anterior, el ancho de banda que en un ámbito analógico alcanzarían las señales, pudiendo alcanzarse la cifra de 60 MHz.

La cuantificación puede ser de 8 ó 10 bits por muestra y la asignación de valores es lineal, como en la ITU-R BT.601, empleándose un sistema de codificación uniforme PCM -Pulse Code Modulation-, En la cuantificación de 8 bits se reservan los valores O y 255 para referencia de sincronización temporal y los valores 1 a 254 pueden emplearse para vídeo, estableciéndose el nivel mínimo de las componentes primarias o la luminancia en el valor 16, y el máximo en 235; las componentes de crominancia pueden presentar valores entre 16 y 240, con una referencia acromática en el 128. En la cuantificación de 10 bits, se reservan los valores entre O y 3 así como entre 1020 y 1023 para referencia de temporización.

Existe otra fórmula más de vídeo de alta definición desarrollada a partir de la propuesta de HDTV que la empresa Zenith elevó al FCC a finales de los '80 y que recibió el nombre de DSC -Digital Compatible Spectrum-. Se trataba de un sistema muy atractivo por cuanto estaba diseñado para acomodar la señal de HDTV en los canales de 6 MHz de la red de difusión terrestre estadounidense y ser compatible con la transmisión simultánea NTSC, incorporar audio con calidad CD, teletexto, encriptación de datos y acceso condicional y servicios de valor añadido.

La estructura del DSC se basa en una matriz activa de 1280X720 pixeles y ratio de 16:9 y píxel cuadrado, con un total de 787/788 líneas por cuadro, una frecuencia de imagen de 59,94 Hz y exploración progresiva, con una frecuencia de línea de 47203 Hz, el triple que el NTSC y un ancho de banda inicial de 34 MHz. Las señales a procesar pueden ser tanto RGB como componentes YCsCR.

Tanto la frecuencia de línea como el número de las mismas por imagen están en relación numérica sencilla con las del NTSC, lo que garantiza una fácil conversión entre formatos; como se ha indicado, la frecuencia de trama es el triple que en el NTSC, y la definición total del sistema es múltiplo de 3/2 de la del veterano sistema norteamericano. Un valor de líneas por debajo de mil podría considerarse insuficiente para la alta definición, pero el barrido progresivo suple esta carencia y permite una calidad e impresión similares a las obtenidas con la fórmula de 1080 líneas en exploración entrelazada.

El sistema DSC alcanza categoría de norma mundial con su publicación bajo la forma de Recomendación por la ITU en el año 2001, siendo su denominación la de ITU-R BT.1543, aunque en su actual estado sólo es de aplicación en entornos de vídeo y televisión de 60 Hz.

En aras de la compatibilidad entre sistemas, el ITU-R BT.1543 mantiene un gran número de parámetros comunes con el formato CIF1080, del que es una reducción a un factor de 2/3. Tal y como se expresa en la propia Recomendación: La Asamblea de Radiocomunicaciones de la ITU, considerando... b) que el equipo de producción digital se diseña cada vez más para que pueda funcionar con una variedad de formatos de imagen, incluido el formato 1280X720, 16:9 de captura progresiva -720P-; c) que es fácil obtenerla conversión producción-calidad de formatos progresivos a otros formatos; d) que el formato 720P a 30/60 Hz ofrece un conjunto útil de opciones de velocidad binaría vertical-temporal/comprimida; e) que un formato de producción 720P ofrece un formato eficaz para una resolución temporal elevada transportada en la interfaz digital en serie de producción a 1,5 Gbit/s comúnmente utilizada; f) que para el intercambio es ventajoso que haya un máximo de elementos comunes con los valores de parámetro de la Recomendación ITU-R 67.709; g) que el formato 720P proporciona un conjunto de características espaciales entre las Recomendaciones ITU-R BT.601, ITU-R BT.1358 e ITU-R BT.709, lo cual constituye una opción eficaz para ciertas aplicaciones de adquisición, producción y almacenamiento; h) que cada vez es más importante al interfuncionamiento del formato de imagen con las aplicaciones informáticas, y que el formato 720P se adapta muy bien a ellas, recomienda que para la producción y el intercambio internacional de programas en el entorno de 60 Hz, en el formato de imagen 1280X720 se utilicen los parámetros que figuran en el Anexo 1. y más adelante, en dicho Anexo: El formato de imagen se define de manera que tenga valores de parámetros de imagen comunes independientes de la frecuencia de imagen, comprendida la frecuencia del reloj de referencia del sistema común de 74,25 MHz. En este Anexo se especifican las siguientes frecuencias de imagen: 60 Hz, 59,94 Hz, 30 Hz y 29,97 Hz. Las imágenes se definen únicamente en relación con la captura progresiva -P-.

El formato 720P comparte muchas características con el CIF1080 que establece la ITU-R BT.709, como pueden ser los aspectos colorimétricos, las señales a codificar y la construcción de las mismas, la ratio de imagen y de píxel, la retícula y las frecuencias de muestreo, las estructuras de muestreo ortogonal, el formato de codificación y algunas de las frecuencias de trama previstas para el CIF1080.