3.2.1.1. Formatos profesionales de grabación magnética.

Formato D1: desarrollado por Sony, es un sistema de grabación digital en componentes. La señal de video es digitalizada y procesada antes de ser grabada en la cinta. Es un formato sin compresión. Sus características son:

• Cinta de 3/4 de pulgada -19 mm- de partículas de metal.

• Velocidad de cinta de 28,66 cm/s. con una velocidad de rotación variable según modelos, entre 100 y 150 rps.
« El número de cabezales también varía según modelos y fabricantes, pudiendo ser de 4 ó 6.

« Cuatro pistas de audio digital.

• Una pista de audio analógico.

• Una pista de CTL.

• Una pista de código de tiempos.

La exploración es helicoidal. En cada pista -cada exploración de la cabeza- se graba información multiplexada de Y, R-Y y B-Y y de cuatro canales de audio digital. La información de video digitalizada y barajada se divide en 4 canales. Cada canal es grabado por una cabeza y se denomina sector subdividido en 10 bloques de datos resultantes de la digitalización de la señal de vídeo. Estos cuatro sectores o canales forman un segmento. En el sistema PAL un campo de imagen se compone de 6 segmentos -5 en el sistema NTSC-, de 50 líneas cada uno, por lo tanto 12,5 líneas por campo no son grabadas. Cada segmento corresponde a una rotación del tambor de cabezas.

Los cuatro canales o sectores de audio digital del formato se graban en un segmento en el centro de la pista y entre dos sectores de video. Al igual que los sectores de video, cada sector de audio está también dividido en bloques de datos pares e impares que son grabados en lugares diferentes de la cinta. Por este motivo se logra una excelente protección contra posibles pérdidas de emulsión o arrugas de la cinta.

La pista analógica de audio permite monitorizar éste a velocidades distintas a la de reproducción normal ya que en este formato no pueden usarse los canales de audio digital a velocidades distintas de la normal. Este formato ofrece tres tipos de casetes y diferente grosor de cinta, de 13 ó 16 mieras con un máximo de de 94 minutos de duración para la de 13 mieras.

Formato D2: desarrollado por Ampex, a diferencia del D1, es un sistema de grabación de video compuesto que emplea grabación de alta densidad que llega hasta 154 Mb/s. Sus características son:

» Usa cintas de partículas de metal de 3/4 de pulgada con un espesor de 13 mieras. « Velocidad de cinta de 13,17 cm/s.

• Ocho cabezas -cuatro para grabación y cuatro para reproducción- agrupadas por pares más dos cabezas de borrado.

• Cuatro canales de audio digital.

• Un canal de audio analógico.

• Una pista de CTL.

• Una pista de código de tiempos.

Al igual que el D1, la exploración es helicoidal y en una sola pista graba imagen y los cuatro canales de audio digital. La señal grabada también se divide en segmentos y sectores. Cada segmento está formado por dos sectores y cada sector es el resultado de la exploración de la cabeza sobre la cinta -pista-. Dos segmentos, compuestos de cuatro sectores forman un campo de imagen, por lo tanto un cuadro completo de imagen tiene cuatro segmentos y ocho sectores. El número de líneas de cada sector es de 76, ya que solo se graban 304 líneas por campo.

El audio es tratado de igual forma que en el D1 con la única diferencia de la posición de los sectores de audio en la cinta, ya que dos son grabados al comienzo de la pista de video y dos al final. Como está posición tiene más riesgos de error por deterioro de la cinta, se duplica la información de audio. La utilidad del D2 radica en que, al admitir señal compuesta PAL convertida a digital, hace que el archivo analógico de las televisiones no se pierda y se pueda reutilizar en un entorno digital.

Formato D3: desarrollado por Panasonic, es la versión para camascopios del D2. Acepta señal de video compuesto que posteriormente es digitalizada. Las diferencias con el D2 están fundamentalmente en la detección y corrección de errores. Sus principales características son:

» Usa cintas de partículas de metal de 1/2 pulgada -12,5 mm- con un espesor de 11 mieras.

• Velocidad de cinta de 8,38 cm/s.

• El número de cabezas y la configuración de pistas es igual que en el D2.

• Utiliza casetes con una duración máxima de 245 minutos.

• A diferencia del D2, en este formato no se duplica la información de audio en pistas contiguas debido a su mayor capacidad de
detección y corrección de errores.

Formato D5: Desarrollado también por Panasonic, realiza una grabación digital en componentes igual que el D1, pero con 10 bits de cuantificación en lugar de los 8 del D1 y, al igual que los formatos anteriores, sin compresión. Sus características son:

• Cintas de partículas de metal de 1/2 pulgada.

• La velocidad de cinta es de 16,72 cm/s.

• Emplea 16 cabezas -ocho para grabación y ocho para reproducción-, agrupadas de cuatro en cuatro, más dos cabezas de borrado.

• Utiliza cáseles con una duración máxima de 123 minutos.

Un campo de imagen queda grabado en 16 pistas, dos vueltas del tambor de cabezales. Se trata de un formato preparado para grabar en formato 16:9. Al ser los parámetros de grabación idénticos al D3, cintas grabadas en este último formato se pueden reproducir en un magnetoscopio 05. El aparato detecta el tipo de cásete y automáticamente reduce la velocidad de la cinta a la mitad pasando a leerla con solo dos cabezas de cada grupo de cuatro cabezas de reproducción.

Existe una versión para postproducción en alta definición llamada HD-D5 que se estudiará más adelante. Se trata de un formato de muestreo 4:2:2 a 10 bits con una compresión DCT 4,5:1, que emplea cintas de partículas de metal de 1/2 pulgada y puede grabar 4 pistas de audio digital con muestreo a 48 Khz / 20 bits.

Formato D6: desarrollado por Thomson y Philips, es el formato de postproducción digital para definición estándar y alta definición más capaz. No tiene compresión y emplea muestreo 4:2:2 con codificación a 10 bits y un flujo de 995 Mbps

• Emplea cintas de partículas de metal de 3/4 de pulgada.

• Permite elegir entre 10 y 12 canales de audio a 48 kHz de 20 o 24 bits.

Formato D7: formato desarrollado por Panasonic y comercializado bajo la denominación DVCPro -también se llama DVCPro 25- como una mejora para uso industrial y profesional del formato de consumo DV. El DVCPro está destinado a usos ENG para los que la calidad de imagen no es tan importante como la portabilidad y reducción de peso. Existen varias versiones del mismo formato en definición estándar y HD: el ya mencionado DVCPRO 25, el DVCPro 50, el DVCPro P y el DVCPro HD.

El DVCPro 25 tiene un flujo de datos de 25 Mbps y muestreos 4:1:1 ó 4:2:0, en función de la norma de vídeo en que trabaje -50 ó 60 Hz-, compresión DV de 5:1, y otras características entre las que cabe citar:

• Permite hasta 8 pistas de audio con muestreo a 48 Khz /16 bits.

Formato D9: desarrollado por JVC, y comercializado inicialmente con el nombre de Digital-S, fue introducido como un formato de transición de analógico a digital que fuese retrocompatible con el sistema S-VHS, con el que comparte el mismo tamaño de cinta. Es un formato de grabación por componentes 4:2:2 con un ratio de datos de video de 50 Mbps con una compresión DCT 3,3:1 a 8 bits. Sus principales características son:

• Cinta de 1/2 pulgada de partículas de metal.

• Ángulo de pistas de 5,96°.

• La velocidad de cinta 5,78 cm/s. con una velocidad de rotación de 75 rps.

• Cuatro canales de audio digital con muestreo a 48 kHz y 16 bits.

• Dos pistas CUE de audio analógico.

• Una pista de CTL.

Cada cuadro de video se graba en 12 pistas para sistema PAL de 625 líneas y en 10 pistas para sistema NTSC de 525 líneas. Algunos magnetoscopios D9 pueden reproducir cintas S-VHS.

Formatos DV / MiniDV y ProfessionalDV: aunque el formato DV se lanzó al mercado a principios de los '90 por parte de un consorcio formado por distintos fabricantes que se pusieron de acuerdo en un formato común de vídeo digital doméstico -DV, Digital Video- que se convirtiese en el sustituto del VHS, y aunque su principal uso sigue siendo en el ámbito de consumo doméstico, sus grandes cualidades de imagen hicieron que se adaptasen equipos y formatos basados en el DV para uso profesional como el DVCam y el DVCPro. La principal diferencia estriba en la inclusión en estos dos últimos formatos de la pista de órdenes -CUE- y la capacidad de canales de audio reducidos a uno en el DV doméstico en vez de dos propios de los equipos profesionales.

La robustez y fiabilidad de los equipos es otra diferencia que separa al DV de los formatos profesionales. Sin embargo, en los últimos años, estas diferencias se han reducido hasta el punto de que las cámaras domésticas de gama alta presentan hoy en día algunas características profesionales y de que fabricantes como JVC han lanzado al mercado equipos DV profesionales bajo la denominación ProfessionalDV. Esta es la razón de que se incluya en el presente apartado.

El DV / Mini DV emplea muestreo 4:2:0 -PAL- y 4:1:1 -NTSC- con una compresión DV 5:1 y codificación a 8 bits. El flujo de datos es de 25 Mbps

• Emplea cintas de 1/4 de pulgada con una duración máxima de grabación de 80 minutos.

• La velocidad de cinta es de 1,88 cm/s.

• Cinta de 1/4 de pulgada de partículas de metal, de 66 minutos como máximo en formato pequeño y 123 en la grande.

• Velocidad de cinta de 3,38 cm/s con una rotación de 150 rps y baja tensión de cinta, con lo que se reduce la fricción entre cinta,
tambor y cabezales. Las pistas de video tienen un ancho de 18 mieras para mayor fiabilidad de registro.

• Dos pistas de audio digital con muestreo 48 kHz y 16 bits.

• Una pista CUE de audio analógico.

• Posibilidad de reproducción de cintas DV y DVCAM.

El DVCPro 50 es un una variante diseñada para competir en el mercado de la producción de vídeo de definición estándar de alta calidad y como contrapartida un poco más económica al Betacam Digital de Sony, que de verá más adelante. Sus características de compresión y flujo de datos son similares a las del D9, esto es, grabación digital por componentes 4:2:2 con un flujo de 50 Mbps y una compresión DV 3'3:1 a 8 bits. Otras características son:

• Cinta de 1/4 de pulgada -6,35 mm- de partículas de metal.

• Velocidad de cinta de 6-76 cm/s.

• Duración máxima de cinta de 66 minutos.

« 4 pistas de audio con muestreo a 48 kHz y 16 bits.

El DVCPRO 50 es retrocompatible con la versión de uso ENG, el DVCPRO 25, de manera que todas los equipos DVCPRO 50 ofrecen la posibilidad de grabar a 25 Mbps doblando así la duración de las cintas.

El DVCPRO P es otra variante, diseñada para su empleo en ciertas aplicaciones de cinematografía digital que permite trabajar en exploración progresiva -P- y que tiene características comunes con el DVCPRO 50.

Formato DVCPRO HD: es el formato de rodaje en alta definición de Panasonic. Emplea un muestreo 4:2:2 con una compresión DV 7:1 y codificación a 8 bits. El flujo de datos grabado es de unos 100 Mbps por lo que también se le conoce como DVCPRO 100. Sus principales ventajas frente al sistema de Sony son la posibilidad de grabar velocidades variables de cuadro desde 4 a 60 fps. lo que permite efectos de acelerados o cámara lenta permitiendo distintas opciones estéticas en combinación con el obturador de la cámara, y una estructura de muestreo con una información de crominancia más completa que el HDCam.

El estándar de alta definición que utiliza es el 1280x720 píxeles de la norma ITU-R BT.1543 con exploración progresiva, aunque puede registrar imágenes a 1080 líneas en modo entrelazado.

• Permite la posibilidad de grabación progresiva o entrelazada.

• Emplea cinta de 1/4 de pulgada de partículas de metal con una duración máxima de 46 minutos.

• Dos canales de audio a 48 kHz y 16 bits.

Formato DVCam: es el formato competidor del DVCPRO 25 desarrollado por Sony. Las características básicas de ambos sistemas son las mismas. La diferencias están en que el DVCAM tiene cuatro canales de audio digital y en la duración de las cintas: 40 minutos para el cásete pequeño y 184 minutos para el normal. Por otro lado el formato DVCAM ofrece el sistema Clip-Link que memoriza en la cinta puntos de entrada y salida de las tomas que el operador considere buenas durante la grabación. Además se registra un fotograma de cada punto de entrada de modo que antes de la edición ya se tiene un índice organizado de las tomas válidas. Esto agiliza considerablemente el proceso de edición, ya que esta información se transfiere del magnetoscopio directamente al sistema de edición. La principal diferencia del DVCAM con respecto al formato genérico DV / MiniDV es una velocidad de cinta mayor y un ancho de pistas de vídeo también mayor -15 mieras-.

El DVCPRO y el DVCAM son por lo demás perfectamente comparables en cuanto a calidad de imagen si bien los equipos DVCAM no pueden reproducir cintas DVCPRO, aunque sí cintas DV.

Betacam Digital: formato desarrollado por SONY que realiza grabación de video digital en componentes. Actualmente es el más empleado en producciones de vídeo de alto nivel en definición estándar. Sus características son:

• Usa cintas de 1/2 pulgada de partículas de metal -igual que el Betacam SP, pero mejorada-.

• Ángulo de pistas de 4,63°.

» Velocidad de cinta es de 9,67 cm/s con una rotación a 75 rps.

• Tiene 18 cabezas: 4 para grabación, 4 para reproducción, 2 de borrado, 4 cabezales confidentes y 4 de reproducción de señal
analógica -estas últimas solo en la versión compatible con el Betacam SP-.

• Los casetes tienen una duración máxima de 124 minutos.

Cada seis pistas de video forman un campo de imagen. En cada pista se graban cuatro sectores de audio digital ubicados en el centro de la cinta y la información de cada sector está duplicada. La relación de frecuencias de muestreo es 4:2:2 con una cuantificación de 10 bits por muestra. Su compresión es de tipo DCT, se llama BRR -Binary Rate reduction- y su relación de compresión oscila entre 1,7 y 2,3:1. La proporción de datos de video -ratio- es de 95 Mbps El audio se muestrea a 48 kHz y una codificación de 16 o 20 bits por muestra. Entre la información correspondiente a los 4 sectores de audio se graban dos frecuencias piloto de 400 KHz y 4 MHz que sirven para el ajuste automático de tracking en reproducción y edición.

El Betacam Digital puede grabar en formato de TV 4:3 -720 muestras para la luminancia y 360 muestras para la crominancia por línea de TV, siguiendo el estándar de la ITU-R BT.601- y en 16:9 -960 muestras para luminancia y 480 para crominancia por línea de TV, una extensión de la norma de definición estándar denominada ITU-R BT.XXX-. Es un formato destinado sobre todo a producciones de ficción y documentales.

Betacam SX: también de SONY, se desarrolló como formato de transición de analógico a digital fundamentalmente para informativos y trabajos ENG, dado el alto coste de implantación y operación del Betacam Digital. Graba señal de video en componentes digitalizada y es compatible con el Betacam SP -no solo lo reproduce, sino que puede usar el mismo tipo de cinta, con una calidad de grabación inferior a la obtenida con las cintas SX-.

Algunos magnetoscopios SX disponen de dos discos duros internos que permiten un tiempo de grabación de 90 minutos que puede aumentarse a 6,4 horas con un disco duro externo. Fueron, pues, los primeros grabadores híbridos disponibles en el mercado al combinar dentro del mismo equipo la grabación digital en cinta y en disco.

Sus principales características son:

• Cintas de partículas de metal ultrafinas de 1/2 pulgada -o las de Betacam SP-.

• Velocidad de cinta de 5,95 cm/s.

• Tiene 11 cabezas distribuidas como sigue: 2 de grabación, 4 de reproducción, 1 de borrado y 4 de reproducción analógica.

• Duración máxima de cinta de 80 minutos.

• Puede leer cintas Betacam SP.

La señal de video es digitalizada en 4:2:2 con 8 bits por muestra y un ratio de 18 Mbps La compresión es MPEG-2 con un ratio 10:1 llamada 4:2:2P@ML. Los cuatro canales de audio son digitalizados sin compresión con un muestreo de 48 kHz y 16 bits por muestra. Graba y reproduce señal de TV de 16:9 y el volcado de cinta a disco duro puede efectuarse en tiempo real o a cuatro veces la velocidad de reproducción -X4-.

Formato IMX: también llamado MPEG IMX es el formato sobre cinta más reciente de SONY para trabajos ENG y producción broadcast de definición estándar. Se trata de un formato basado en el algoritmo de compresión MPEG-2 4:2:2P@ML que sólo utiliza imágenes I lo que proporciona una menor compresión entre campos con muestreo 4:2:2 a 8 bits y un flujo binario de 50 Mbps La particularidad de estar basado en MPEG le hace totalmente compatible con otros sistemas y equipos MPEG -por ejemplo un grabador DVD-. Se le considera, de hecho, el sustituto del Betacam SX.

• Emplea cinta de 1/2 pulgada.

• La velocidad de cinta es de 5,37 cm/s con una duración máxima de 71 minutos.

• 4 canales de audio a 48 Khz y 16 ó 20 bits.

• Acceso instantáneo y no lineal a la información grabada.

• Posibilidad de grabación en dos formatos de archivo: DVCam e IMX.

• Capacidad de disco hasta 85 minutos en DVCam y 45 en IMX.

• Posibilidad de regrabación hasta 1000 veces.

• Iguales características que los formatos de cinta.

• Grabación de secuencias de vídeo proxy, de baja calidad, para edición off-line.

Sistema FieldPak: el siguiente paso en formatos de grabación de vídeo será la grabación directa en disco. Hasta ahora el formato en disco que se ha tenido aplicaciones profesionales es el sistema FieldPak de Ikegami. Se trata de un disco que puede ser reutilizado miles de veces y que se extrae de la cámara, pudiéndose conectar mediante un adaptador a un sistema de edición no lineal. La unidad grabadora de disco tiene dos configuraciones:

• Como un añadido a una cámara de estudio Ikegami especialmente diseñada para grabar en disco.

• Como un equipo integrado de camascopio.

La grabación en disco permite las siguientes ventajas en cámara:

• RetroLoop: permite grabar imágenes en sinfín -loop- de entre 15 y 60 segundos de duración de cada toma para elaborar un Índice de
imágenes.

• Grabación inteligente: permite grabar inmediatamente aunque se estén revisando o reproduciendo imágenes en la cámara, sin que lo
haga sobre el material ya grabado.

• Grabación por lapso de tiempo: grabación intermitente a intervalos programados de tiempo y por el tiempo que se desee cada
intervalo.

• Sincronización de audio: se puede grabar audio mientras se reproducen imágenes.

• Acceso directo a cualquier punto de la grabación con solo introducir el código de tiempo correspondiente.

• Borrado de únicamente las imágenes no válidas sin afectar al resto.

En la actualidad los únicos límites a este sistema de disco son:

• La robustez necesaria para el trabajo fuera del estudio.

• Los costes económicos.

» La capacidad de almacenamiento de imágenes en sistemas portátiles -en estudio se puede grabar directamente con cámaras conectadas a disco duro-.

Formato HDCAM: el HDCAM es el formato de producción de vídeo de alta definición de Sony según la norma ITU-R BT.709. Su muestreo es 3:1:1 con una compresión DCT 7:1. Se emplean 10 o 12 bits para la adquisición de la imagen dependiendo del modelo de cámara y 8 bits para el procesado y compresión con un flujo de datos de 140 Mbps El formato de HD que emplea es el CIF1080 de 1920x1080 píxeles. Otras características son:

• Posibilidad de grabación progresiva o entrelazada a 24, 25 o 30 fps.

• Cinta de 1/2 pulgada con una duración máxima de 50 minutos.

• 4 pistas de audio con muestreo a 48 kHz a 20 bits.

3.2.1. Formatos digitales de grabación magnética.

La grabación magnética sigue siendo el principal método de registro de imágenes videográficas y de televisión. A partir de los formatos de grabación en componentes analógicas aparecidos en la primera mitad de la década de los '80, se han desarrollado una pléyade de formatos digitales de grabación aplicables a los entornos profesionales y domésticos, y que, por primera vez, han superado las limitaciones de la definición estándar y se han adentrado en el territorio de la llamada alta definición, acercando un poco más a la imagen electrónica a los nivélesete calidad obtenidos por los medios de registro foto químicos.

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.

3.1

La frecuencia de muestreo de las señales de crominancia, y su nivel de cuantificación, se fijaron por grupos de expertos del SMPTE y la UER para garantizar la compatibilidad entre sistemas y una buena calidad en determinados procesos de postproducción, como incrustaciones por croma, otras llaves y mezclas digitales. Sin embargo, el ancho de banda para las señales de componentes de color es escaso para conseguir incrustaciones y transiciones libres de perturbaciones, por lo que algunos sistemas utilizan codificaciones de 10 bits, o utilizan salidas de señal en norma 4:4:4, más adecuada para este tipo de operaciones.

Existen otras relaciones de muestreo como la 4:1:1, con las señales de crominancia submuestreadas a 3,375 Mhz, la 4:2:0, cuando la crominacias C_B y cr se muestrean en líneas alternas a frecuencia de 6,75 MHz, así como las 4:2:2:4 ó 4:4:4:4, incluyéndose como cuarto componente en estas últimas una señal de llave ó de máscara sobre las relaciones anteriores 4:2:2 y 4:4:4. Los intentos de normalización realizados por la ITU y otras organizaciones como la FCC o el SMPTE durante el final de la década de los '80 y el principio de la de los '90 con la creación de diversos estándares o normas de producción de alta definición se vieron reforzados por las primeras experiencias de lo que hoy recibe el nombre de cinematografía digital.

El mundo del cine comenzó por esa época a emplear la tecnología digital en ciertas fases de la postproducción, como la creación de efectos visuales, mientras que algunos operadores de televisión comenzaron a utilizar los equipos cuasi experimentales de los diferentes sistemas de HDTV propuestos para realizar producciones de corte cinematográfico, que en algún caso, incluyó el paso a película cinematográfica y la exhibición en salas de cine a nivel mundial. La conjunción de estas dos ramas de desarrollo ha dado en el nacimiento de los actuales formatos de vídeo de alta definición, de diferentes características y sobre diversos soportes, que se estudian en el siguiente capítulo y constituyen en la actualidad una más que razonable alternativa a la cinematografía tradicional en ciertos tipos de producciones.

3. Vídeo digital.

3.1. El vídeo y la televisión digitales.

La tecnología de vídeo y televisión digital tiene como primer estándar de referencia la actualmente denominada recomendación ITU-R BT.601 publicada por el antiguo CCIR -Comité Consultivo Internacional de Radiocomunicaciones- en 1982 bajo la denominación CCIR-601. La ITU-R BT.601 fue desarrollada para establecer una norma universal de vídeo digital en componentes, y establece una serie de parámetros de la moza que construcción de las señales que constituyen la base para ulteriores desarrollos en vídeo digital, incluida la alta definición.

La norma ITU-R BT.601 de televisión y vídeo digital, también conocida como 4:2:2, constituyó el primer estándar mundial de vídeo digital. Es una norma diseñada para ser aplicada en combinación con los actuales sistemas televisivos, que ha sustituido a los sistemas de vídeo analógico por componentes como estándar de máxima calidad en broadcast y postproducción.

Se define también los parámetros básicos de los futuros sistemas de televisión digital de 4:3 y de pantalla ancha que garantizan una gran compatibilidad entre si a nivel mundial, a la vez que permite el desarrollo de normativas complementarias sobre otras cuestiones específicas, como interfaces de comunicación, interconexión de equipos, etc. La norma se vale de las ventajas de las señales digitales sobre las analógicas, y de la utilización de componentes de vídeo sobre las señales compuestas utilizadas en los sistemas de televisión analógicos actualmente en uso.

La norma fue diseñada para garantizar la máxima compatibilidad presente y futura entre las dos grandes familias de sistemas televisivos, de 525 líneas y 60 campos -NTSC- y de 625 lineas y 50 campos -PAL y, en menor medida, SECAM-. Para garantizar dicha compatibilidad se hizo necesario considerar la estructura de los actuales sistemas televisivos analógicos y fijar una serie de parámetros comunes a todos en el proceso de digitalización y cuantificación de las señales.

Al utilizar una frecuencia de muestreo múltiplo de la frecuencia de línea hay un número entero de muestras en cada línea que estarán siempre en una misma posición formando columnas rectas a lo largo de cada línea. Una dificultad práctica a la que se enfrentaron los desarrolladores de la ITU-R BT.601 es que el período de línea es distinto en los sistemas de 525 y 625 líneas. El problema se resolvió utilizando un reloj de muestreo con una frecuencia múltiplo entero de las dos frecuencias de línea.

La diferencia entre las frecuencias de línea entre ambos sistemas -525/60 y 625/50- y la estructura básica del sistema digital, con un muestreo ortogonal 4:2:2 de luminancia y crominancia, obligó a utilizar una frecuencia de muestreo muy alta y múltiplo entero de dichas frecuencias de línea, que se fijó en 13,5 MHz para la luminancia, y de la mitad para las componentes de crominancia, 6,75 MHz, estableciéndose una tolerancia frente a estas frecuencias similar a la de los actuales sistemas analógicos frente a las variaciones en la frecuencia de líneas.

La frecuencia de 13,5 MHz para la luminancia es suficientemente alta para ajustarse a la teoría del muestreo y, al mismo tiempo, permite un número entero de muestras con una frecuencia de reloj común para las dos normas. Como se ha expuesto, las componentes cb cr se muestrean a 6,75 MHz ya que sus equivalentes analógicas tienen la mitad de ancho de banda que la luminancia, alternándose cada componente de crominancia con la de luminancia siguiendo un patrón del tipo: C_B, Y, C_R, Y, C_B, Y, C_R,... lo que se conoce como muestreo 4:2:2, aunque se contempla la posibilidad de emplear muéstreos de estructura 4:4:4 tanto en componentes de vídeo YC_BC_R como en primarias RGB, en cuyo caso todas las señales se muestrearían a 13,5 rnegahertzios.

Asimismo, existe una extensión de la norma para imágenes con una relación de aspecto de 16:9 que emplea unas frecuencias de muestreo mayores dado el mayor número de pixeles en cada línea, 960 en lugar de los 720 de la versión de 4:3; para la versión de 16:9 se prefiere una frecuencia de muestreo de 18 MHz para la luminancia y, por tanto, de 9 MHz para cada componente cb cr de diferencia de color en el caso de un muestreo 4:2:2, y de 18 MHz para todas en el caso de uno 4:4:4.

La razón por la que la frecuencia de muestreo de las componentes de color es menor que la de luminancia es la misma por la que los sistemas de vídeo y televisión analógicos asignan a las señales de color un ancho de banda menor que a las de brillo -blanco y negro-: la capacidad del ojo humano para distinguir detalles pequeños en color es mucho más limitada que para apreciarlos únicamente como una variación de luminosidad. Ahora bien, empleo de las componentes de tipo YC_BC_R, aunque permite representar una amplísima gama de color, puede dar lugar a colores ilegales si no se cuida las transcodificación de RGB a componentes YC_BC_R y viceversa. La estructura de cada una de las líneas del sistema digital se corresponde con la de sus homologas analógicas, tanto en tiempo total como en período activo, manteniéndose en las variantes NTSC y PAL el mismo número de muestras activas por línea, lo que obligó a cambiar la configuración de cada punto de imagen -píxel- en ambos sistemas, que resultó rectangular en vez de cuadrado; para la variante NTSC digital, el punto tiene su lado mayor en sentido vertical, y para la PAL, en sentido horizontal.

En componentes digitales no es necesario muestrear los períodos no activos de las líneas, puesto que no existe en ellos información sobre la codificación de las señales. Esto, unido a que las frecuencias de muestreo de crominancia son generalmente más bajas hace que las necesidades de transmisión o almacenamiento de vídeo digital en componentes se optimicen para la parte útil de las señales.

El primer requisito de la norma ITU-R BT.601 es la compatibilidad entre sistemas acogidos a ella. Se definen claramente las estructuras espaciales y temporales de las variantes NTSC y PAL que permiten el desarrollo de equipos con un gran número de elementos comunes a ambos sistemas, lo que redunda en el abaratamiento de los costes de producción de hardware profesional. A continuación se desarrolla un breve resumen de las principales características de la norma para la variante 4:2:2 y ratlo de 4:3: