Este artículo analiza la captura, transmisión y presentación de imágenes en movimiento desde los puntos de vista técnicos y creativos actuales, centrándose en aspectos relacionados con la velocidad de cuadros.
Los parámetros esenciales de cualquier secuencia de imágenes en movimiento como presentación visual son: presencia o ausencia de color , relación de aspecto , resolución y velocidad de cambio de la imagen.
En la actualidad se utilizan varias velocidades de cambio de imagen (o velocidades de cuadro) estándar: 24 Hz , 25 Hz, 30 Hz, 50 Hz y 60 Hz. Los detalles técnicos relacionados con la incorporación de color compatible con versiones anteriores a la señal NTSC provocaron la aparición de otras variantes: 24000/1001 Hz, 30000/1001 Hz y 60000/1001 Hz.
La velocidad de cambio de la imagen afecta fundamentalmente a la fluidez con la que se verá el movimiento capturado en la pantalla. El material de imágenes en movimiento, en función de esto, a veces se divide en dos grupos: material basado en películas , donde la imagen de la escena es capturada por la cámara 24 veces por segundo (24 Hz), y material basado en vídeo , donde la imagen es capturada aproximadamente 50 o 60 veces por segundo.
El material de 50 y 60 Hz capta muy bien el movimiento y se ve muy fluido en la pantalla. En principio, el material de 24 Hz transmite el movimiento satisfactoriamente; pero, como normalmente se muestra al menos al doble de la velocidad de captura en el cine y en los televisores CRT (para evitar el parpadeo), no se considera capaz de transmitir el movimiento "fluido". No obstante, todavía se utiliza para filmar películas, debido a la impresión artística única que surge precisamente de la lenta velocidad de cambio de imagen.
El material de 25 Hz, para todos los efectos prácticos, se ve y se siente igual que el material de 24 Hz. El material de 30 Hz está en el medio, entre el material de 24 y el de 50 Hz, en términos de "fluidez" del movimiento que captura; pero, en los sistemas de TV, se maneja de manera similar al material de 24 Hz (es decir, se muestra al menos el doble de la frecuencia de captura).
El proceso de captura fija la frecuencia de cuadros "natural" de la secuencia de imágenes. La secuencia de imágenes en movimiento se puede capturar a una velocidad diferente de la velocidad de presentación, pero esto se hace normalmente solo con el fin de lograr un efecto artístico o para estudiar procesos rápidos o lentos. Para reproducir fielmente los movimientos familiares de personas, animales o procesos naturales, y para reproducir fielmente el sonido que los acompaña, la frecuencia de captura debe ser igual o al menos muy cercana a la frecuencia de presentación.
Todos los sistemas modernos de captura de imágenes en movimiento utilizan un obturador mecánico o electrónico . El obturador permite que la imagen de un único fotograma se integre en un período de tiempo más corto que el período de cambio de imagen. Otra función importante del obturador en los sistemas basados en trama es asegurarse de que la parte del fotograma escaneada primero (por ejemplo, la parte superior) contenga la imagen de la escena integrada durante exactamente el mismo período de tiempo que la parte del fotograma escaneada por última vez.
Las primeras cámaras de televisión, como las cámaras de vídeo de tubo , no tenían obturador. El hecho de no utilizarlo en los sistemas de trama puede alterar la forma de los objetos en movimiento en la pantalla. Por otra parte, el vídeo de estas cámaras parece sorprendentemente "en vivo" cuando se muestra en una pantalla CRT en su formato original.
Los sistemas de transmisión analógica ( PAL / SECAM y NTSC ) históricamente estaban limitados en el conjunto de formatos de imágenes en movimiento que podían transmitir y presentar. PAL/SECAM puede transmitir material de 25 Hz y 50 Hz, y NTSC solo puede transmitir material de 30 Hz y 60 Hz (posteriormente reemplazado por 30/1.001 y 60/1.001 Hz). Ambos sistemas también estaban limitados a una relación de aspecto de 4:3 y una resolución fija (limitada por el ancho de banda disponible). Si bien las relaciones de aspecto más amplias eran relativamente fáciles de adaptar a un cuadro de 4:3 (por ejemplo, mediante letterboxing), la conversión de la velocidad de cuadros no es sencilla y, en muchos casos, degrada la "fluidez" del movimiento o la calidad de los cuadros individuales (especialmente cuando la fuente o el destino de la conversión de la velocidad de cuadros está entrelazado o la mezcla entre cuadros está involucrada en la conversión de la velocidad).
El material para los mercados de televisión local generalmente se captura a 25 Hz o 50 Hz. Muchas emisoras tienen archivos de películas de 24 cuadros por segundo (velocidad de película) relacionados con la recopilación de noticias o la producción televisiva.
Las transmisiones en vivo (noticias, deportes, eventos importantes) generalmente se capturan a 50 Hz. El uso de 25 Hz (básicamente, desentrelazado) para transmisiones en vivo hace que parezcan tomadas de un archivo, por lo que generalmente se evita la práctica a menos que haya un procesador de movimiento en la cadena de transmisión.
Por lo general, el material de 24 Hz de una película se acelera un 4 % cuando se trata de un largometraje. El sonido también se eleva ligeramente de tono como resultado de la aceleración del 4 %, pero normalmente se utilizan circuitos de corrección de tono.
El material de aproximadamente 30 o 60 Hz, importado de sistemas de 60 Hz, suele adaptarse para su presentación a 50 Hz añadiendo fotogramas duplicados o eliminando fotogramas excesivos, a veces también mezclando fotogramas consecutivos. Hoy en día, el análisis de movimiento digital, aunque complejo y costoso, puede producir una conversión de aspecto superior (aunque no absolutamente perfecta).
Debido a los mayores presupuestos de producción televisiva en los EE. UU. y a la preferencia por el aspecto de la película, muchos programas de televisión pregrabados fueron, de hecho, capturados en película a 24 Hz.
El material original filmado a 24 Hz se convierte a aproximadamente 60 Hz mediante la técnica denominada pulldown 3:2 , que incluye la inserción de una cantidad variable de fotogramas duplicados, con una ralentización adicional por un factor de 1,001, si es necesario. Ocasionalmente, se utiliza una mezcla entre fotogramas para suavizar la vibración.
Los programas en vivo se capturan a aproximadamente 60 Hz. En los últimos 15 años, 30 Hz también se ha convertido en una frecuencia de captura factible cuando se desea un aspecto más "similar al de una película", pero se utilizan cámaras de vídeo comunes. La captura en vídeo a la frecuencia de película de 24 Hz es un desarrollo aún más reciente, y en su mayoría acompaña a la producción de HDTV. A diferencia de la captura a 30 Hz, los 24 Hz no se pueden simular en posproducción. La cámara debe ser capaz de capturar de forma nativa a 24 Hz durante la grabación. Debido a que el material de ~30 Hz es más "fluido" que el de 24 Hz, la elección entre una frecuencia de ~30 y ~60 no es tan obvia como la de entre 25 Hz y 50 Hz. Al imprimir vídeo de 60 Hz en película, siempre ha sido necesario convertirlo a 24 Hz utilizando el pulldown 3:2 inverso. El aspecto del producto final puede parecerse al de una película, sin embargo no es tan fluido (particularmente si el resultado se convierte en video) y un desentrelazado mal hecho hace que la imagen se mueva notablemente en dirección vertical y pierda detalles.
Las referencias a "60 Hz" y "30 Hz" en este contexto son abreviaturas y siempre se refieren a la frecuencia de 59,94 Hz o 60 x 1000/1001. Solo el vídeo en blanco y negro y ciertos prototipos de HDTV funcionaron a 60.000 Hz reales. El estándar estadounidense de HDTV admite tanto 60 Hz reales como 59,94 Hz; este último se utiliza casi siempre para lograr una mejor compatibilidad con NTSC.
El material de 25 o 50 Hz, importado de sistemas de 50 Hz, se puede adaptar a 60 Hz de manera similar, eliminando o agregando fotogramas y mezclando fotogramas consecutivos. La mejor calidad para el material de 50 Hz se obtiene mediante el análisis de movimiento digital.
El vídeo digital está libre de muchas de las limitaciones de los formatos de transmisión analógicos y de los mecanismos de presentación (por ejemplo, la pantalla CRT ) porque desacopla el comportamiento del proceso de captura del proceso de presentación. Como resultado, el vídeo digital proporciona los medios para capturar, transmitir y presentar imágenes en movimiento en su formato original, tal como lo pretendían los directores (véase el artículo sobre los puristas), independientemente de las variaciones en los estándares de vídeo.
Los capturadores de imágenes que emplean MPEG u otros formatos de compresión pueden codificar secuencias de imágenes en movimiento en sus relaciones de aspecto , resolución y frecuencias de captura de imágenes originales (24/1.001, 24, 25, 30/1.001, 30, 50, 60/1.001, 60 Hz). MPEG (y otros formatos de vídeo comprimido que emplean análisis de movimiento ) ayudan a mitigar las incompatibilidades entre los distintos formatos de vídeo utilizados en todo el mundo.
En el extremo receptor, una pantalla digital tiene la libertad de presentar de forma independiente la secuencia de imágenes a un múltiplo de su frecuencia de captura, lo que reduce el parpadeo visible. La mayoría de las pantallas modernas son "multisincronizadas", lo que significa que pueden actualizar la visualización de imágenes a una frecuencia más adecuada para la secuencia de imágenes que se está presentando. Por ejemplo, una pantalla multisincronizada puede admitir un rango de frecuencias de actualización verticales de 50 a 72 Hz, o de 96 a 120 Hz, de modo que pueda mostrar todas las frecuencias de captura estándar mediante una conversión de frecuencia entera.
En la actualidad existen dos tipos de pantallas en el mercado: las que muestran una imagen durante una breve parte del periodo de actualización (CRT, proyector de cine) y las que muestran una imagen esencialmente estática entre los momentos de actualización (LCD, DLP).
Las pantallas "parpadeantes" deben funcionar al menos a 48 Hz, aunque hoy en día, una frecuencia significativamente inferior a 85 Hz no se considera ergonómica.
En estas pantallas, el material de 24 a 30 Hz se suele mostrar a una velocidad de captura de 2, 3 o 4 veces superior. El material de 50 y ~60 Hz se suele mostrar a su velocidad nativa, donde ofrece un movimiento muy preciso sin ninguna distorsión. También se puede mostrar al doble de la velocidad de captura, aunque los objetos en movimiento se verán borrosos o con rastros, a menos que los fotogramas intermedios se calculen utilizando el análisis de movimiento y no se dupliquen simplemente.
La pantalla "continua" puede funcionar a cualquier múltiplo entero de la velocidad de captura; no tendrá importancia para el espectador ni se puede discriminar visualmente. Sin embargo, en general, las pantallas "continuas" muestran una borrosidad notable sobre objetos que se mueven rápidamente en material de video de 50 y ~60 Hz (incluso si su tiempo de respuesta es instantáneo). Sin embargo, hay dos técnicas emergentes para combatir la borrosidad del material basado en video en la pantalla LCD: se puede convertir de manera efectiva en una pantalla "parpadeante" modulando adecuadamente su retroiluminación; y/o se puede activar al doble de la velocidad de captura mientras se calculan los cuadros intermedios utilizando el análisis de movimiento (consulte la televisión LCD ).
Obviamente, cuando la frecuencia de presentación no es un múltiplo entero de la frecuencia de captura, la "fluidez" del movimiento en la pantalla se verá afectada en distintos grados (terriblemente para el material de vídeo, desagradablemente para el de cine). Este suele ser el caso de los reproductores de DVD basados en ordenador y los televisores PAL para PC, en los que el usuario no cambia la frecuencia de actualización por ignorancia o debido a limitaciones técnicas; que a veces son, de hecho, artificiales, creadas por los fabricantes que cuentan con la ignorancia de ese usuario. Por ejemplo, algunos paneles LCD de ordenador portátil no se pueden cambiar (fácilmente) a una frecuencia de actualización que no sea de 60 Hz, y algunas pantallas LCD con entrada DVI se niegan a aceptar la señal de entrada digital si su frecuencia de actualización vertical no se ajusta entre 58 y 62 Hz.
La mayoría de los reproductores de DVD por software no ofrecen asistencia para cambiar los modos de visualización, e incluso si se cambia manualmente, difícilmente sincronizan la actualización de los cuadros con los períodos de retroceso vertical de la pantalla. (Solo existe una sincronización suave mediante el uso de doble buffer de hardware, que no es suficiente para igualar a los reproductores de hardware en cuanto a estabilidad de reproducción).
El material de 60 Hz captura el movimiento un poco más "suavemente" que el material de 50 Hz. El inconveniente es que se necesita aproximadamente 1/5 más de ancho de banda para transmitir, si todos los demás parámetros de la imagen (resolución, relación de aspecto) son iguales. "Aproximadamente", porque las técnicas de compresión entre cuadros, como MPEG , son un poco más eficientes con velocidades de cuadro más altas, porque los cuadros consecutivos también se vuelven un poco más similares.
Sin embargo, existen obstáculos técnicos y políticos para adoptar un formato de vídeo único a nivel mundial. El problema técnico más importante es que, con mucha frecuencia, la iluminación de la escena se consigue con lámparas que parpadean a una frecuencia relacionada con la frecuencia de la red eléctrica local . Por ejemplo, la iluminación de mercurio que se utiliza en los estadios (el doble de la frecuencia de la red eléctrica). La captura de vídeo en esas condiciones debe realizarse a una frecuencia similar, o los colores parpadearán mucho en la pantalla. Incluso una lámpara incandescente de CA puede ser un problema para una cámara si tiene poca potencia o está cerca del final de su vida útil.
En la era digital, la necesidad de elegir un único formato de vídeo universal (para el intercambio global de material) debería perder relevancia. El director de producción de vídeo tendría entonces libertad para elegir el formato más adecuado para su trabajo y la cámara de vídeo se convertiría en un instrumento global (actualmente el mercado está muy fragmentado).