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En video se utilizan básicamente tres formas de
exploración: entrelazada, progresiva y segmentada. En informática
tan sólo se utiliza la exploración progresiva. En la teledifusión
actual (analógica y digital) se utiliza la exploración entrelazada.
En un futuro próximo, se difundirá exclusivamente la exploración
progresiva, ya que favorece la convergencia de los multimedios
electrónicos.
La sensación de movimiento de las imágenes de cine o de vídeo se
basa en el fenómeno de la persistencia de la retina, descubierta por
el físico y etimólogo inglés Peter Mark Rogent (1779-1869). Peter
Mark Rogent, autor del famoso “Thesaurus of English Words and
Phrases” (1852), publicó en 1824 un trabajo sobre “La
persistencia de la visión y su relación con los objetos móviles”.
Su trabajo motivó una aluvión de inventos (zootropo,
taumatropo, kinematoscopio, etc.), en donde un conjunto de
imágenes fijas al moverse rápidamente producían la sensación de un
movimiento continuo.
Las imágenes que llegan a la retina
no desaparecen bruscamente, ya que se desvanecen paulatinamente. En
consecuencia, una sucesión rápida de imágenes las interpreta el
cerebro como una imagen en movimiento. En el cine la sensación de
movimiento se debe a la rápida sucesión de fotogramas individuales,
en los que el fotograma sucesivo representa una fase más del
movimiento. En el cine la sucesión de fotogramas se realiza a una
cadencia de 24 fotogramas por segundo, es decir, en un segundo pasan
24 imágenes con un intervalo de oscuridad entre ellas. Esta sucesión
de fotogramas, si bien produce una sensación de movimiento, motiva un
cierto parpadeo o centelleo perfectamente perceptible durante el paso
de una imagen clara y el intervalo de oscuridad.
El parpadeo se evita aumentando la
cadencia de las imágenes. El aumento del número de fotogramas
motivaría películas con rollos más largos y en consecuencia, más
caras. Para solventar este problema, se recurre a la doble o triple
obturación, es decir, cada fotograma se proyecta dos o tres veces y
por tanto, se duplica o triplica la cadencia. En otras palabras, el
parpadeo se elimina proyectando la película con una velocidad de
proyección a 48 o 72 fotogramas por segundo. En un principio los
proyectores eran del tipo 48 fotogramas por segundo (doble
obturación), pero se evidenció que con proyectores con elevada
salida de luz se apreciaba de forma considerable el parpadeo. En otras
palabras, a medida que la luminosidad de la pantalla se incrementa, la
persistencia de la retina disminuye y en consecuencia, resulta visible
el parpadeo. Debido a estas circunstancia, en las salas de cine de
gran luminosidad se utiliza la triple obturación (72 fotogramas por
segundo). En televisión, especialmente PAL, también ha ocurrido algo
similar, ya que con las pantallas de talla grande (superior a 70 cm)
se aprecia un notable parpadeo, lo cual se solventa a través de la
técnica de los 100 Hz en Europa.
Imagen electrónica
El análisis y formación de una
imagen electrónica se puede realizar a través de diferentes métodos
de exploración: lineal, radial y helicoidal. Los métodos de
exploración radial y helicoidal se utilizan en sistemas de radar o en
aplicaciones científicas. En televisión se utiliza la exploración
lineal a través de líneas horizontales paralelas, cada una de las
cuales contiene una sucesión de puntos. El análisis de la imagen se
realiza a través de dos procesos lineales, uno en sentido horizontal
y otro en sentido vertical. Los puntos
elementales son analizados o explorados a través de líneas
horizontales sucesivas y paralelas. Las líneas se analizan de
izquierda a derecha y de arriba a abajo, es decir, de la misma forma
que se lee el texto de una página. Cuando el análisis de la línea
llega al marco derecho se realiza el retorno
horizontal, a fin de analizar la línea siguiente. Durante el
retorno, cuya velocidad es muy rápida, el análisis queda
desactivado. Cuando el análisis llega a la última línea se realiza
el retorno vertical, a fin
de iniciar el análisis del cuadro siguiente. Durante el retorno
vertical, que también se realiza a velocidad muy rápida, el
análisis también queda desactivado.
El PAL se basa en un sistema de 625
líneas y 25 cuadros por segundo (25 Hz). En un segundo se analizan
25 cuadros de 625 líneas, es decir, 15.625 líneas, lo que significa
que la frecuencia de línea es de 15.625 Hz. El periodo de una línea,
que es la inversa de la frecuencia de línea, es de 64 microsegundos.
Ahora bien, los retornos, horizontal y vertical, absorben una parte
del período de línea (11,5 microsegundos) y de las líneas del
cuadro (50 líneas). En otras palabras, una imagen PAL (figura 2)
contiene 575 líneas visibles y el periodo visible de la línea es de
52,5 microsegundos. Este sistema de analizar la imagen se conoce por exploración
progresiva (también denominada secuencial o no entrelazada) y es
empleada en informática, cine electrónico y televisión digital. En
informática se utilizan frecuencias de cuadro, función del formato,
entre 60 y 75 Hz. En cine electrónico, en donde se utiliza el formato
24P, se utiliza una frecuencia de 24 Hz, es decir, idéntica a la
empleada en el cine clásico. Una frecuencia de 24 Hz motivaría un
notable parpadeo en la pantalla y para solventarlo se utilizan
memorias de cuadro en el dispositivo visualizador que duplican o
triplican la frecuencia de visualización (48 o 72 Hz), es decir, la
visualización se apoya en una memoria de cuadro para un volcado a
1/48 o 1/72 de segundo. En otras palabras, la memoria de cuadro
realiza las funciones de obturador en un proyector de cine.
Mientras que en la televisión
analógica, por necesidades técnicas, no es posible utilizar la
exploración progresiva, en televisión digital (ATSC o DVB) es
posible utilizar la exploración progresiva. En Europa, en donde se
utiliza el estándar DVB, se pueden utilizar tres frecuencias para la
exploración progresiva: 24, 25 y 50 Hz. Por el momento, únicamente
en Estados Unidos se difunde en exploración progresiva. Es de
esperar, que en un futuro próximo los teledifusores europeos también
difundan en progresivo.
Exploración segmentada
La exploración segmentada es utilizada en
algunos camascopios digitales de DV (Canon, JVC, Sony, etc.) y en el
HDCAM de Sony. En la figura 3 se muestra el proceso básico de una
exploración segmentada; para fines didácticos se ha supuesto que la
exploración se realiza por medio de un sistema de 10 líneas. Durante
un cuadro PAL (1/25 de segundo o 40 ms) se captura toda la imagen,
igual como ocurre con el cine (24 Hz). Acto seguido el cuadro se
divide en dos semisegmentos, uno contiene las líneas impares y el
otro, las pares. El periodo de cada semisegmento es de 20 ms (1/50 de
segundo). La adición de ambos semisegmentos da origen al cuadro
original. En algunos camascopios digitales existe la posibilidad de
registrar en modo segmentado, si bien publicitariamente se denomina
“modo progresivo”. El modo segmentado es de utilidad para capturar
imágenes muy dinámicas, por ejemplo deportes, pues posteriormente, a
través de una visualización en cámara lenta, los cuadros congelados
se visualizan de una forma perfecta.
En el formato HDCAM de Sony se registra la información en alta
definición en estándar HD-CIF (1.080 líneas visibles, 1.920 puntos
por línea y 24 cuadros por segundo) en modo segmentado: 24PsF
(Progressive, Segmented Frames). El 24PsF permite utilizar, con unos
ligeros apaños, los monitores y los equipos de postproducción
actuales. En los monitores se visualizan imágenes segmentadas a 48 Hz
y por tanto, no se presentan problemas de parpadeo. El producto final,
HD-CIF, se forma a través de la adición de los dos semisegmentos y
con la particularidad, de que el cuadro mantiene su integridad, pues
no existe ni pérdida de información ni errores temporales.
Con toda probabilidad, la exploración segmentada será cada vez más
habitual en preproducción y postproducción. Así, las cámaras,
telecines o camascopios podrán suministrar video segmentado que se
podrá manipular de una forma fácil a través de sistemas
informáticos. El producto final se podrá adicionar fácilmente para
obtener el cuadro progresivo y acto seguido convertirlo a cualquier
estándar mundial: digital o analógico.
Exploración entrelazada
La exploración entrelazada, también conocida por
no progresiva o no secuencial, está presente en televisión
analógica, ya que es una forma simple de comprimir la señal en una
relación 1:2 y a la vez, reducir los efectos de parpadeo sin
necesidad de utilizar memorias de cuadro en la etapa visualizadora. La
exploración entrelazada no se utiliza en informática, pues se
presentarían pequeños tembleques en las líneas de texto o en las
imágenes gráficas.
Para fines
didácticos se supone que se trata de un sistema de 10 líneas. El
cuadro se analiza por medio de dos semi imágenes o campos. En el
primer lugar se analizan las líneas impares (campo impar) y acto
seguido, con una demora de 1/50 segundo, las líneas pares (campo
par). La adición de los dos campos da origen al cuadro. En la
formación del cuadro existe un error temporal de 1/50 de segundo, ya
que los dos campos contienen información del cuadro original
desplazada en el tiempo. El error temporal es muy notable en imágenes
rápidas, por ejemplo, en capturas deportivas, ya que los campos que
forman el cuadro contienen información muy diferente. En encuentros
deportivos de calidad se utilizan cámaras de triple velocidad (150
Hz), con el fin de que en las repeticiones no se visualicen
importantes errores temporales. La televisión PAL fue creada para
televisores de hasta 70 cm de diagonal, pero con la existencia de
televisores de talla más grande se han presentado problemas de
parpadeo, ya que a medida que las dimensiones de la pantalla aumentan,
el efecto de la persistencia de la retina disminuye. La solución
económica, que se utiliza en la gran mayoría de televisores
panorámicos (16:9) se apoya en una memoria de campo que vuelca la
información a 1/100 de segundo, lo cual ha dado origen a los
televisores de “100 Hz”. El sistema se apoya en memorizar el campo
en tiempo real y acto seguido, realizar una lectura a doble velocidad.
En otras palabras, mientras se almacena un nuevo campo se lee dos
veces el anterior. En algunos televisores, y con el fin de incrementar
la resolución, se combinan los 100 Hz con la adición de los dos
campos, con el fin de restituir el cuadro en modo progresivo. Estos
televisores ofrecen imágenes de calidad con imágenes de cine, ya que
en PAL el telecinado utiliza un relleno 2:2, es decir, los dos campos
contienen el mismo fotograma. Con señales de video o televisión el
contenido de los campos puede ser algo distinto y por tanto, se pueden
presentar errores temporales. Para eliminar estos errores temporales
en algunos televisores de 100 Hz se utilizan circuitos de
interpolación entre líneas adyacentes. Así, Sony utiliza la
técnica DRC (Digital Reality Creation) y Philips la técnica DNM
(Digital Natural Motion). En ambas técnicas se persigue el mismo
resultado: incrementar la resolución, reducir el parpadeo y eliminar
al máximo los errores temporales.
En la región NTSC en vez de doblar la frecuencia de campo se utiliza
la técnica de doblar el número de líneas y para ello, se utilizan
sistemas muy sofisticados que toman en consideración el relleno 3:2
empleado en el telecinado.
Televisores con Internet
A
ctualmente, ya se comercializan televisores con módem incorporado a
fin de navegar por Internet. En estos televisores se utiliza un
conversor de exploración progresiva a entrelazada. Efectivamente las
imágenes de Internet o de cualquier fuente informática (Word,
PowerPoint, etc.), son de exploración progresiva y en consecuencia,
es preciso convertirlas en entrelazadas para que resulten visibles en
el televisor. Sin embargo, si la imagen contiene textos de cuerpo
pequeño se apreciarán algunos defectos visuales (parpadeos
interlíneas). Debido a ello, no resulta aconsejable utilizar un
televisor (visualización entrelazada) como monitor informático,
salvo que se visualicen textos de cuerpo grande. Asimismo, si se
visualizan imágenes de ordenador en un televisor se aprecia una
reducción de la resolución, debido al factor de Kell. Efectivamente,
una imagen entrelazada tiene un factor de Kell de 0,7, mientras que
una imagen progresiva tiene un factor de Kell de 0,9. Ello significa,
a grandes rasgos, que una imagen PAL (575 líneas en pantalla)
presenta una resolución de 402,5 líneas (400 líneas, redondeando).
Mientras que una imagen de 575 líneas en pantalla en modo progresivo
presenta una resolución de 517,5 líneas (515 líneas, redondeando).
En otras palabras, a igualdad de líneas en pantalla el modo
progresivo ofrece una resolución superior en un 28,5%.
Importancia del progresivo
Con toda probabilidad, el
futuro de la televisión se encuentra en la exploración progresiva,
ya que con ello los consumidores saldrán beneficiados. El TRC (Tubo
de Rayos Catódicos) tiene los días contados, pues los japoneses
tienen previsto que desaparezcan las líneas de fabricación de
televisores de TRC en 2005. Los nuevos visualizadores se apoyan
fundamentalmente en la exploración progresiva. Entre estos nuevos
visualizadores cabe distinguir las tecnologías siguientes: PDP
(Plasma Display Panel), LCD (Liquid Cyrstal Display), DMD Digital
Micromirror Devices) y D-ILA Direct Image Light Amplifier). Los nuevos
visualizadores son muy adecuados para imágenes informáticas (modo
progresivo), ya que con imágenes entrelazadas es preciso utilizar
sistemas conversores de exploración entrelazada a progresiva.
A diferencia del PAL, que es un sistema
compatible, la DTV no es un sistema compatible. La recepción de la
DTV requiere la utilización de un televisor digital integrado o de un
receptor digital. La DTV (ATSC o DVB) admite la difusión tanto en
progresivo como entrelazado. Actualmente, existen muchas voces
expertas que son partidarias de la difusión en progresivo. Asimismo,
no hay olvidar que el progresivo se puede comprimir mejor que el
entrelazado y con la particularidad de que necesita un 25% menos de
compresión. Por otra parte, a igualdad de resolución espacial, el
progresivo tiene el doble de resolución dinámica vertical que el
entrelazado.
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