Son muchos los términos que hay que tener en cuenta en una producción audiovisual antes de pulsar el botón de grabar de nuestra cámara. Esta entrada en el blog pretende ser un resumen que ayude a comprender la relación entre Velocidad de fotogramas, Tasa de refresco, Entrelazado y Progresivo, Alta definición y Definición estándar.

Empezamos por el principio: Los fotogramas

Un fotograma es la mínima expresión de un material videográfico, también conocido como cuadro o frame (hablando en términos de vídeo, no de fotografía). Cuando juntamos muchos fotogramas y los visualizamos con una velocidad superior a 10 fotogramas por segundo, nuestros ojos perciben una sensación de movimiento contínuo, conocido como persistencia retiniana.

Seguro que te suena el caballo del fotógrafo Eadweard Muybridge (1878), una animación formada por 16 fotogramas, que concentrados en un segundo se obtiene el siguiente resultado:

Las velocidades de fotogramas por segundo varían según la región o el medio por el cual se visualiza el material audiovisual. A continuación se muestran las velocidades más estandarizadas y sus usos más habituales.

*Las películas de cine mudo están digitalizadas a 24 o 25 fotogramas por segundo. Para pasar de 16fps a 24fps hay que aumentar la velocidad, y por ese motivo nos da una sensación cómica al verlas hoy en día.

**Las televisiones más actuales son capaces de mostrar vídeo de cualquier velocidad de fotogramas estándar.

¿Y no sería más fácil una velocidad de fotogramas para dominarlos a todos?

Es como decir que podríamos usar un solo tipo de tornillo para usar siempre el mismo destornillador. ¿Por qué no se usaron los 25fps des del principio en todo el mundo?

Para comprender la aparición de los sistemas PAL y NTSC hay que remontarnos en los años 40, cuando la National Television System Committee de América dió luz al estándar NTSC que establecía la velocidad de fotogramas en 30. Este valor viene directamente relacionado con la frecuencia de la red eléctrica del continente, unos 60Hz. Es decir, la imagen se dibuja 60 veces en un segundo.

Hasta los años 60, la señal estaba compuesta sólo de un canal de Luminancia (sólo la información en blanco y negro). En este momento se incorporó la información de Crominancia, es decir, la información de color. NTSC era muy susceptible de padecer interferencias que derivaban en tonos de color inestables, y para corregirlo se desplazó la velocidad de fotogramas de 30 a 29,976. Aún así, los mandos a distancia incorporaban un botón que permitía corregir el tono de color.

Fue en 1956 que los laboratorios Telefunken dieron a luz el sistema PAL (Phase Alternating Line) cómo mejora del sistema NTSC. PAL incorporó la corrección de errores de color, y una velocidad de fotogramas fijado en 25fps. De la misma manera que en NTSC, este número viene relacionado con la frecuencia de la corriente eléctrica de Europa, África, Asia y América del Sur, es decir, 50Hz.

Los términos PAL y NTSC tienen más sentido cuando se habla de vídeo analógico. Hoy en dia usamos esta terminología para referirnos a las resoluciones equivalentes en vídeo digital.

*CA: Corriente alterna

Exploración Progresiva y Entrelazada, o ¿Cómo meter dos fotogramas en uno?

El ancho de banda venía muy limitado y no permitía calidades tan buenas como se deseaba. Sin embargo, apareció una técnica que permitió obtener una mayor sensación de fluidez de imagen, que se traducía en una mayor sensación de realidad. De hecho, en el sistema PAL la sensación era de 50 fotogramas por segundo, y en NTSC la sensación era de 60. Fíjate que estos números van acorde con la frecuencia de la línea eléctrica.

Llamaremos exploración al proceso de actualizar la imagen en la pantalla. En el caso del sistema PAL, la exploración se realiza 50 veces cada segundo. Pero la cuestión no está en el cuando sino en el cómo.

Por un lado tenemos la exploración progresiva, que de la misma manera que el caballo de Muybridge, cada frame está compuesto por una sola imágen.

Por otro lado, la exploración entrelazada pretende conseguir un movimiento más suave concentrando dos imágenes consecutivas en una. Pongamos por caso que tenemos las imágenes A y B, ambas forman parte del mismo fotograma y son consecutivas.

La imagen A será el Campo Superior y la imagen B será el Campo Inferior. Si renderizamos nuestro vídeo con la opción de Campo Inferior Primero, el resultado será el siguiente:

Observamos cómo las dos imágenes se han acoplado metiéndose en medio. Ambas se dividen en líneas pares e impares según formen parte del campo inferior o del campo superior. Vemos cómo el cuadro de color verde (B) aparece antes que el cuadro de color azul (A), fenómeno que se invierte si renderizamos con Campo Superior Primero.

Si añadimos una tercera imagen (una ‘C’ blanca sobre fondo rojo), el cuadro inferior del fotograma anterior pasará a ser el cuadro superior en el nuevo fotograma, y la tercera imagen será el nuevo campo inferior.

Cuándo usar cada tipo de exploración?

La exploración entrelazada es una técnica que se aplica a la transmisión de imágenes en televisión. En una situación ideal, las cadenas de televisión emitirían a 50 fotogramas por segundo, pero como esto no es posible debido a anchos de banda y problemas de compatibilidad con los equipos de recepción y emisión, se emite en 25 fotogramas por segundo entrelazados (que dan la sensación de 50 en progresivo)

La mayoría de cadenas de televisión tienen varios tipos de programación muy distinguidos. Pongamos por caso las notícias y una película. Si te fijas bien, todo el material visual de un informativo de noticias es entrelazado, desde las imágenes de las cámaras hasta el grafismo. Las imágenes entrelazadas dan la sensación de realismo, de veracidad, y por este motivo difícilmente podremos observar imágenes en progresivo en un programa de notícias.

En cambio, dónde podemos observar vídeo en progresivo es en películas y algunos documentales. Este tipo de material ha pasado por una postproducción más profunda, con correcciones de color e incluso efectos especiales. Para conseguir el look cinematográfico es esencial el vídeo progresivo.

Dicho esto, las cadenas de televisión emiten en escaneo entrelazado porque cabe vídeo en progresivo. Si un fotograma tiene dos campos, el vídeo progresivo ocupará el fotograma entero.

Debemos producir vídeo entrelazado si se pretende emitir por televisión, no si se pretende distribuir por Internet. Los nuevos códecs basados en H.264 (MP4/AVC) no están pensados para reproducir vídeo entrelazado. Aquí sí podemos enviar y recibir material de vídeo a 50 fotogramas por segundo, y si realmente nos interesa tener un movimiento de imagen fluido, debemos considerar producirlo a dicha velocidad o superior.

A modo de resumen: entrelazado para televisión, progresivo para ordenador.

Este vídeo intenta comparar la sensación de escaneo entrelazado (izquierda) y el progresivo (derecha). De hecho, el vídeo de la izquierda tiene 50 fotogramas por segundo, y el de la derecha 25, ambos progresivos.

Es probable que alguna vez hayas visto nomenclaturas del siguiente tipo: 720p25, 1080i30, 1080p50, etc. Ahora ya podemos identificar las ‘p’ como Progresive (progresivo) y las ‘i’ como Interlaced (entrelazado), que especifican el tipo de escaneo del material audiovisual junto con su resolución horizontal y su velocidad de fotogramas. Esta nomenclatura es para vídeo en alta definición.

Para definición estándar, usualmente se usa: 24p, 25i, 25p, 29.976i, etc. En este caso, en vez de especificar la resolución, se nombra la velocidad de fotogramas y la letra correspondiente al tipo de escaneo. De la velocidad de fotogramas se puede deducir si se trata de vídeo en sistema PAL o NTSC.

Bonus: Las películas en 24p y la televisión en 25i, cómo se lo montan?

En estos casos hay que manipular la velocidad de fotogramas, que afectará ligeramente a la velocidad de la película. En concreto, tendremos que aumentar la velocidad de la película 24p en un 4,167% (resultado de dividir (25/24)·100). De esta forma cada fotograma encajará en una secuencia de 25 fotogramas.

Esta práctica se conoce como Telecine 2:2 Pulldown en PAL. En el caso del sistema NTSC el proceso es más complicado. Se denomina Telecine 3:2 Pulldown y consiste en dos etapas de conversión: de 24p a 23.976p, y luego de 23.976p a 29.976p.

Bonus: La Interpolación de Movimiento

Si observas un catálogo de una tienda de ordenadores, por ejemplo, puedes observar que los monitores de ordenador se clasifican también según su tasa de refresco. En los televisores y los monitores de ordenador modernos (plasma, led, …) el valor de refresco de pantalla va con independencia del valor de la corriente, el contrario de lo que sucedía con las televisiones de tubo de rayos catódicos (CRT).

Ahora tenemos pantallas que ofrecen un refresco de pantalla de 100Hz, 200Hz o más, aunque el orígen de vídeo sea de 60Hz. El efecto que se consigue con más refresco por segundo es un movimiento más suave en el contenido del vídeo. Otra vez, el mismo efecto que se conseguía con el escaneo entrelazado.

Si tenemos por orígen un vídeo a 60Hz, la conversión de tasa de refresco se realiza repartiendo las 60 imágenes en 100, y llenando los vacíos que quedan entre fotograma y fotograma con un efecto morphing entre ellas.

Fuentes:

Moreno, R. (2009). Vídeo Digital: Edición 2009 (1a ed.). Madrid: Anaya Multimedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Film_frame https://en.wikipedia.org/wiki/Eadweard_Muybridge https://en.wikipedia.org/wiki/Frame_rate https://en.wikipedia.org/wiki/Telecine https://en.wikipedia.org/wiki/Three-two_pull_down https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_interpolation