Formatos, Sistemas y Soportes de Video

A la luz de la digitalización y mundialización audiovisual, es útil manejarse con las distintas normas y conceptos. El presente artículo explica brevemente las tecnologías más comunes en uso y sus principales características.

Hasta ahora han existido esencialmente dos sistemas diferentes de video en uso masivo, PAL, utilizado en Europa, es el formato que actualmente se usa en Brasil y Argentina. NTSC, originado en los Estados Unidos, es utilizado en gran parte de América y algunos países de oriente, incluyendo Corea y Japón. Las diferencias entre estos dos sistemas son numerosas, pero hay dos esenciales: PAL trabaja a 50 campos (25 cuadros) por segundo con 625 líneas, mientras que NTSC opera a 60 campos (30 cuadros) por segundo, con aproximadamente 525 líneas. Cabe señalar que, desde los años 50 en que se agregó color a la norma NTSC, se tuvo que cambiar la cantidad de campos y cuadros por segundo para evitar una interferencia que ocurría entre la señal portadora de video y la de audio. Así que NTSC hoy opera a 59,952 campos (29,976 cuadros) por segundo. Existe un tercer sistema llamado SECAM, originado en Francia, utilizado en ese país y también en Rusia, pero SECAM es muy similar a PAL. También existen variaciones de PAL y NTSC, por ejemplo el PAL que se usa en Brasil no es igual que el que abunda en Europa y el NTSC utilizado en Bolivia no es igual al que operamos en Chile.

¿Qué es eso de campos y cuadros?

Los diseñadores de la tecnología de video decidieron que querían tener más imágenes por segundo que el cine, para representar adecuadamente movimientos rápidos, pero la cantidad de información resultante implicaba un ancho de banda grande, lo que aumentaba la complejidad y por lo tanto el precio de los equipos de producción, transmisión y recepción. La ingeniosa solución consistió en distribuir o entrelazar las líneas en dos campos, de manera tal que cada campo tuviera la mitad de las líneas de la imagen. Un campo tiene las impares, el siguiente las pares... si se suman los dos grupos de líneas se tiene un cuadro completo, donde la mitad de ellas corresponen a un momento ligeramente más tarde en el tiempo que la otra. Por ello es que se habla de 60 campos por segundo correspondiente a sólo 30 cuadros por segundo en el mundo NTSC, y 50 campos por segundo correspondiente a 25 cuadros por segundo en el mundo PAL/SECAM.

¿Cuál sistema es mejor?

Salta a la vista (y realmente se nota) que PAL tiene ventajas sobre NTSC: la principal es su resolución vertical, que se traduce en una imagen un 25% más nítida. Por otra parte, los 50 campos o 25 cuadros por segundo se acercan más a los 24 cuadros por segundo del cine. Así que es más práctico usar PAL cuando se quiere trabajar con tecnología electrónica para después convertir a celuloide y viceversa.

Hay otra ventaja menos conocido de PAL: los 50 campos por segundo son perfectamente sincronizables con las frecuencia de muestreo que se utilizan en audio digital. En el caso de NTSC, no hay una relación numérica exacta entre 29.976 (o 59.952) y y 48 KHz. NTSC puede presentar problemas de sincronismo entre audio digital y video digital en algunos casos, lo que nunca ocurre en PAL. Por eso DV NTSC tiene una modalidad de audio en que el reloj que se utiliza para controlar las frecuencias del audio y el video son independientes. Se conoce este modo como 'unlocked' o 'desamarrado', mientras que en PAL el audio siempre es 'locked' o 'amarrado'.

Por último, la radiotransmisión de las imágenes bajo PAL mantiene una reproducción más fiel del color. Tan así que los televisores PAL no requieren un control de tinte (en inglés: hue). Por este motivo se conoce extraoficialmente en Europa a NTSC por la siguiente frase: Never The Same Color, traducido al castellano: nunca el mismo color. Es por este motivo que Brasil utiliza una tecnología híbrida, donde la imagen se trabaja a 525 líneas y 59.952 cuadros por segundo y se transmite con tecnología de radio PAL, es un especia de "NTSC sobre PAL".

¿Se simplifica todo con el video digital?

No. Uno pensaría que los diseñadores de la tecnología digital habrían estandarizado una norma única para simplificarnos la vida, abaratar la tecnología, y hacer más fácil la elaboración de este documento, pero no fue así.

El video digital se desarrolló en varios mundos paralelos, desde la computación de escritorio que dió lugar a Cinepaq y otros algoritmos de compresión de video que se usan dentro de QuickTime y AVI, pasando por la videotelefonía de donde nacieron estándares como H261 y H263 hasta el mundo de la producción profesional audiovisual, donde D1 y D5 fueron los primeros formatos conocidos. Durante este periodo embrionario, un grupo de trabajo de la la ISO (International Standards Organization) fue creado con el fin de estandarizar sistemas para la compresión del video y el audio. Por el nombre de dicha comisión se conocen los estándares que derivaron de ella: MPEG (Motion Pictures Experts Group). Con el Video CD, el DVD y Recientemente con HDV y CineAlta, las normas MPEG están comenzando a tener un lugar importante en la industria.

Apesar de los esfuerzos de la ISO, todavía estamos viviendo con el legado de los desarrollos paralelos, así que existe una abundancia de soportes físicos, proporción de imagen, resolución de pixeles, codificación de color, compresión de datos y hasta forma de los pixeles, además de la cantidad de cuadros o campos por segundo y si la imagen es entrelazada o progresiva. Para simplificar un poco, podemos distinguir entre dos grandes grupos de alternativas. El primero, correspondiente en esencia a versiones digitales de los sistemas PAL o NTSC, y se conoce como SDTV (Standard Definition Digital Television). El segundo grupo, que es el que hará que la distinción entre cine y televisión se nuble aún más, es el correspondiente a la alta definición o HDTV (High Definition Digital Television). Para HDTV la ITU (International Telecommunications Union) ha propuesto dos resoluciones donde imagen tiene una relación entre su ancho y alto de 16 a 9, similar al cine, y una codificación de color 4:2:2, lo que siginifica que el color es codificado con la mitad de la resolución horizontal de la luminancia.

Puesto que el ojo es mucho mas sensible a los detalles de luma (luminancia) que a los detalles de chroma (color), disminuir la resolución no disminuye la calidad aparente de la imagen, pero permite ahorrar espacio el representar las imágenes numéricamente.

Las resoluciones propuestas por la ITU son:

720p (1240x720, sin entrelazado, con 640 muestras de chroma por línea)
1080i (1920x1080, entrelazado, con 960 muestras de chroma por línea).

Si bien a primera vista pareciera haber una gran diferencia numérica entre estas dos resoluciones (aproximadamente 1 megapixel versus dos megapixeles), en la práctica la diferencia no es tan significativa, pues el entrelazado disminuye la calidad de la imagen de manera notoria. Por estos días, la Comunidad Europera está decidiendo cual de las dos variaciones será la oficial para Europa. En los Estados Unidos, la FCC ha acogido ambas modalidad, de manera tal que las estaciones pueden escoger si usar 720p o 1080i.

A continuación hay un cuadro comparativo ordenado más o menos de mayor a menor calidad. El cuadro está bastante simplificado, no he incluido detalles como la cantidad de bits, el tipo de muestreo, pistas ni calidad del audio, etc. Nótese que el costo no es proporcional a la calidad. En otras palabras: hay alternativas de menor costo cuya calidad es mayor. Por ejemplo: DV es prefereible a Betacam SP, aunque Betacam ha sido desarrollado como un formato profesional, aún se usa mucho en televisión y los equipos y cintas son de mayor costo.

Nótese también que algunos sistemas de compresión-descompresión (conocidos como 'codecs') tienen calidad variable, por lo cual un archivo DivX podría en algunos casos verse mejor que un video en formato DV o uno en MPEG4 podría verse peor que uno en Cinepak.

Y por último cabe mencionar que no porque una tecnología sea digital necesariamente será mejor que una tecnología analógica. Un video en S-VHS o Betacam SP se ve mucho mejor que uno comprimido en Cinepak o Indeo, de la misma manera como un disco de vinilo suena mucho mejor que una comunicación vía teléfono celular digital.

Ultra alta definición (experimental)

* NHK UHDV (25 Gbps)

Alta definición 'pro' o HDTV (poca compresión)

* HD-D5, CineAlta, ITU 709 (1920x1080)
* HDCAM (135 Mbps) (1440x960)
* DVCPROHD, D-9HD (100 Mbps) (1280x720)

Alta definición 'casera' o HDV (mucha compresión)

* HDV (25 Mbps MPEG2, 1440x1080, entrelazado)
* HDV (17 Mbps MPEG2, 1280x720 progresivo)

Definicíon estándar digital o SDTV (tipo NTSC, PAL)

* D-5 (270 Mbits/sec)
* D-1 (172 Mbits/sec)
* Digital Betacam, Betacam SX, Ampex DCT, IMX
* D-VHS (D-9), DVCPRO50 (50 Mb/sec)
* MPEG2 (DVD, DirectTV, Sky, Tivo)
* DV, DVCAM, DVCPRO25 (D-7), Digital8 (25 Mb/sec)
* MJPEG

Definición estándar analógica (NTSC, PAL)

* MII, Betacam SP
* 1" Type Cs
* 3/4" SP
* 3/4" Hi8, SVHS
* Video 8, Betamax
* VHS

Otros codecs de video digital (calidades y resolución variable)

* MPEG4 AVC (H.264)
* DivX
* WM9
* MPEG1
* Sorenson
* RealVideo G2
* Indeo
* Cinepak
* H261, H263
* Kinoma

Otras cosas para leer:

• Más detalles técnicos, particularmente acerca de DV, en el sitio de Adam Wilt.
• La Revolución del Video Digital, parte 1.
• HDV: La Revolución del Video Digital, parte 2.

HDV: La Revolución del Video Digital parte 2

Cómo vimos al comienzo de esta serie de artículos, la creación del formato DV permitió que los realizadores independientes pudieran disponer de tecnología de excelente calidad. Ahora la industria está siendo sacudida por un nuevo terremoto, pues Sony, Sharp, Canon y JVC se han puesto de acuerdo en un nuevo estándar: HDV, diseñado inicialmente para ser el video 'casero' de alta definición, el formato pone a disposición de los realizadores aún más calidad por aún menos dinero. JVC y Sony ya comercializan productos que usan esta tecnología.

La tecnología DV fue posible, como tantas otras innovaciones de los últimos años, gracias a desarrollos clave de software y a que los fabricantes se pusieron de acuerdo en un estándar. Nadie quería repetir el desastre de VHS versus Beta de los años 80. Capitalizando sobre el evidente éxito de la tecnología DV, estas compañías ahora están adaptando el mismo soporte físico (MiniDV) y la compresión MPEG2 (la misma que en los DVD y en la televisión satelital) para llevar video de alta definición al mundo del video. A esa combinación de le han llamado HDV.

Antes de DV, una cámara de video con calidad profesional tenía un precio que superaba los US$10 mil. Hoy Canon, Sony, Samsung y otras compañías ofrecen cámaras DV de excelente calidad por menos de US$600. Similarmente, hasta hace poco, la cámara de alta definición más barata, con todas sus partes, costaba aproximadamente US$200 mil. Con la nueva norma HDV, JVC y Sony han lanzado al mercado cámaras de alta definición por menos de US$ 4 mil!

La primera cámara HDV: JVC JY-HD10U

Mucha gente hoy no sabe que el estándar HDV fue inventado por JVC, y que Sony, Canon y otras compañías adhirieron posteriormente. El estreno de ésta tecnología lo hizo JVC con la HD10. Esta cámara tiene la capacidad de capturar 30 cuadros por segundo a una resolución de 1280x720 pixeles (720p30), con un campo de una proporcion similar al cine (16 de ancho es a 9 de alto. abreviado 16x9 o 16:9). El resultado se graba en cinta MiniDV común y corriente pero en vez de la compresión 5 a 1 (DCT) de DV, se usa MPEG2 a 17.8Mbps. JVC logró esto incorporando un chip de NTT llamado SuperEnc III, que puede codificar MPEG2 en tiempo real. Si tomamos en cuenta que el típico procesador G4 o Pentium IV puede tomar más de 5 minutos para comprimir 1 minuto de video a MPEG2 en resolución estándar, se comprende el tremendo logro tecnológico representado por el SuperEnc y esta cámara, que además de su modo de alta definición puede grabar 60 campos progresivos por segundo en resolución "estándar" (480p60).

La HD10 estuvo bien como un primer intento de alta definición casera. Personas que la han usando comentan que no es muy fácil de operar, sus controles manuales son algo básicos y los visores incluidos hacen difícil enfocar con precisión. Adicionalmente, al ser de un sólo CCD, su latitud es deficiente y tiene problemas de sensibilidad con poca luz. Por otra parte, la ausencia de código de tiempo dificulta el trabajo de postproducción. Sin embargo, la cámara puede producir imágenes bastante espectaculares bajo ciertas condiciones.

Sony entra en escena con la FX1 y la Z1

Desde agosto del 2003 Sony, Sharp, Canon y JVC divulgaron su compromiso con el estándar HDV. Casi dos años después, son 36 las compañías que adhieren al nuevo estándar, y Sony ha presentado dos modelos basados en esta tecnología: la HDR-FX1 y la HVR-Z1, enfocadas al usuario casero y semi profesional, respectivamente. Ambos utilizan una norma digital de 1080 líneas en modo entrelazado a 60 campos por segundo (1080i60). Es esto mejor que el 720p? Al parecer no necesariamente, pues la diferencia en calidad de imagen percibida no es significativa para la mayoría de los casos. Sony se embarcó en HDV con sensores de 3 CCD y varias otras características que representan un avance significativo sobre la HD10: curvas gamma tipo cine, conversión digital a DV en tiempo real, código de tiempo, y en el caso de la versión profesional: conexiones de audio XLR y compatibilidad tanto con el mundo NTSC (30/60) como con el mundo PAL (25/50). Esto último entrega la posibilidad de traspaso a cine relentando lo grabado un 4% en post. En cuanto a su óptica, incluye un lente Carl Zeiss Vario-Sonnar T*, con zoom óptico 12x de 4.5mm a 54.0mm (Equivalente 35mm: f = 32.5mm a 390mm).

Aunque esta primera cámara HDV de Sony no es muy sensible a la luz y tiene poca latitud en comparación con cámaras DV de precio similar como la Panasonic DVX100A y la Canon XL2, sus imágenes son muy superiores a las de la JVC HD10 y cumplen con la promesa de entregarnos video de mayor resolución que NTSC o PAL. Probablemente Sony y JVC ahora sigan adelante con sensores de mayor tamaño, lo que permitirá a los profesionales lograr imágenes de alta definición en condiciones de luz similares a las Sony VX2100/PD170.

JVC contraatacará con óptica intercambiable

JVC ha mostrado un prototipo de cámara HDV con sensor mayor y lentes intercambiables, pero sus características y disponibilidad no han sido aún anunciados formalmente, aunque se espera un precio entre US$10 mil y US$20 mil.

Mientras tanto y para quitarle un poco de su fama a Sony con la FX1/Z1, JVC ha estrenado la HD100, una cámara para ser usada sobre el hombro, con lentes intercambiables (Fujinon), óptica de 1/3" y capacidad de registrar imágenes en modo progresivo real a 24 y 30 cuadros por segundo en resolución 720p. Desde un punto de vista tecnológico, se trata de algo similar a la serie XL de Canon, pero incorporando la compresión MPEG2 de HDV. Visualmente, la cámara parece similar a una Sony DSR-250 y el hecho de que se vea más "profesional" a la vista de los clientes puede ser un punto a su favor.

Panasonic no se ha manifestado en favor de HDV, pero ha hecho público su compromiso de ofrecer cámaras DVCPROHD, usando tarjetas P2 en vez de cinta, por menos de US$10 mil. En todo caso, es sabido que existe una relación de propiedad importante entre JVC y Panasonic, de manera que , si Panasonic decide embarcarse en HDV, contará con todo el desarrollo tecnológico de JVC en esta área.

Aprendiendo a vivir con MPEG2

Como siempre, hay detractores. Algunos expertos advierten que la resolución mayor definida para HDV es un 25% más baja que el estándar de televisión de alta definición de la ITU (1920x1080), y que por este motivo HDV no sería adecuado para trabajo profesional. También temen que el ancho de banda de 17 a 25 Mbps sea apenas suficiente para una imagen de resolución 'normal' y que usar tanta compresión para imágenes de mayor resolución disminuye la calidad de la imagen en otros sentidos.

En relación a ambas críticas, hay que mencionar que muchos de los ofrecimientos profesionales de Sony y Panasonic tampoco registran con la resolución de 1920x1080, y que el estándar que se usa en Estados Unidos para la transmisión de televisión digitak al público utiliza también menos de 25 Mbps.

Las críticas también advierten que MPEG2 es un codec diseñado para entregar un resultado final y que pueden surgir problemas al registrar este tipo de video o editarlo. De hecho, algunos primeros usuarios de la HD10 y la FX-1 han experimentado problemas con interrupciones de señal en la cinta. Pues mientras que bajo DV, un problema magnético puede dar lugar a un cuadro fallido, lo que no es demasiado notorio y fácil de arreglar en postproducción, en HDV un cuadro fallido implica que el grupo entero de 15 cuadros MPEG2 falla, y el video se "congela" durante medio segundo. Sony ha preparado un nuevo producto de cinta, supuestamente de mayor calidad que las cintas DV y DVCAM comunes, para compensar este problema. Sin embargo algunos usuarios se mantienen escépticos y arguyen que no están dispuesto a gastar más de US$3000 en una cámara que tiene ese problema.

Otros usuarios dicen, y con toda razón, que para trabajos críticos preferirán grabar directo a disco y no usar cinta DV. Ello es una estupenda solución, y de hecho muchos nos preguntamos por qué éstas cámaras nuevas no vienen con la opción de incluir un disco duro en vez de un transporte de cinta DV. Hay rumores de que Sony lanzaría durante el año cámaras HDV "realmente profesionales" que graban MPEG2 de 25 Mbps o más en discos ópticos XDCAM en vez de cinta.

En todo caso, las críticas son una parte sana de la introducción de una nueva tecnología. Al principio pasó algo similar con DV. La primera cámara semi profesional de Sony que usaba MiniDV, la VX1000, costaba en 1995 US$4200, tenía problemas para enfocar pésimo audio. También habían problemas con la post-producción: era difícil hallar tarjetas IEEE1394, los computadores saltaban cuadros cuando capturaban DV y los codecs DV disponibles para plataformas computacionales eran de dudosa calidad. A pesar de estos y otros problemas iniciales, muchos videógrafos acogieron el estándar, aprendieron a trabajar con sus limitaciones y el mundo cambió.

Hoy, muchos de los detractores de HDV no han tenido oportunidad de probar estas cámaras personalmente. Algunos son usuarios de DV o tecnologías previas, que resienten no estar en la 'última chupada del mate' tecnológica mientras aún no terminan de amortizar sus inversiones. Otros son usuarios de tecnología química, que desprecian el video con toda su alma por su inferior latitud y resolución.

Pero así como hay gente que le ha sacado partido y ha creado excelentes contenidos usando DV, habrá profesionales que sabrán sacarle el trote a HDV, aprovechar sus ventajas y trabajar con sus limitaciones. Las cámaras HDV ofrecidas por los fabricantes evolucionarán rápidamente, y en un tiempo tal vez recordemos a la HD10 y FX1 de manera similar a como hoy recordamos a la VX1000.

Para los que no se conforman con HDV, existen líneas completa de alta definición profesional de fabricantes como Ikegami, Sony y Panasonic, con menos compresión, más pistas de audio y otras características 'pro'. Panasonic en particular ha respondido a HDV con ofrecimientos DVCPROHD para el ámbito semiprofesional, con la AJ-HDX200, que registra 720/24p, 720/30p, 720/60p, 1080/24p, 1080/30p, 1080/60i, con color 4:2:2 y sin pasar por cinta compresión MPEG2.

Pero al igual como ocurre comparando formatos profesionales como DVCPRO50 o IMX con DV, podría ocurrir que la diferencia en calidad entre HDV y formatos HD 'pro' como DVCPROHD, D-9HD, HDCAM, etc. sea pequeña. Si es así, el bajo costo de la cinta dará a HDV la ventaja, y HDV desplazará a algunos formatos de mayor precio, tal como ocurrió con DV y Betacam.

Otras cosas para leer:

• Artículo acerca del video digital casero y como cambió la industria: La Revolución del Video Digital, parte 1.
• Reportaje acerca de la JVC JY-HD10 por Steve Mullen.
• Tabla comparativa por Chris Hurd entre las Sony HDR-FX1 y HVR-Z1U.
• Lista completa de compañías adherentes al estándar HDV y otras informaciones relacionadas.