Profundidad, muestreo y compresión

En una señal de vídeo analógica el espectro luminoso se representa en forma de valores de carga magnética que oscilan entre 0,3 voltios (negro) y 1 voltio (blanco absoluto).

Aunque parezca mentira, no utilizamos el vídeo digital porque sea mejor que el vídeo analógico. Lo utilizamos porque resulta mucho más sólido y resiste mucho mejor las copias y las manipulaciones.

Esta conversión ofrece mayor solidez: a la hora de efectuar copias, en los sistemas analógicos se va perdiendo información y, al cabo de varias copias, la imagen tiene tanto ruido que no es apta para su difusión pública. Es lo que llamamos la pérdida de calidad por generaciones. En los sistemas digitales, al igual que cuando copiamos un archivo informático, la sucesión de ceros y unos se transmite fielmente del original a la copia.

Sin embargo, transformar una serie continua de valores de voltaje en una serie de números binarios plantea dos cuestiones fundamentales que debemos comprender: el muestreo y la profundidad.

Por ejemplo, ¿cada cuándo tomamos un valor de esa curva analógica? ¿Cada segundo? ¿Cada milisegundo? Es una decisión difícil, ya que si tomamos el valor cada demasiado tiempo nos encontraremos con que la información será muy imprecisa; si hacemos lo contrario, nos encontraremos con que tenemos tanta información que no puede ser manejada en tiempo real.

Por establecer un paralelismo, imaginemos un enfermo hemofílico al que un médico desea controlar su recuento de plaquetas. Si le extrae sangre una vez al año es muy probable que le sea imposible determinar la evolución de la enfermedad. Si, por el contrario, le extrae sangre cada cinco minutos es muy probable que el volumen de información sea tal que el médico no tenga tiempo físico para manejarlo.

Al número de veces que tomamos una muestra de la curva analógica y la convertimos en digital, se le denomina muestreo. En el caso del vídeo se utilizan básicamente tres tipos de muestreo en los que siempre se indica el número de veces que se muestrea la señal de color por las veces que se muestrea la de luminancia o brillo.

4:2:2. Indica que por cada cuatro veces que se muestrea la señal de luminancia (el brillo), las señales de crominancia relativas al rojo y el azul se muestrean dos veces cada uno (la del verde se deduce a partir de las otras dos).

4.2:0: Indica que por cada cuatro veces que se muestrea la señal de luminancia, la señal de crominancia del rojo se muestrea dos veces y las otras dos señales (verde y azul) se deducen a partir de ésta.

4:1:1. Indica que por cada cuatro veces que se muestrea la señal de luminancia, las otras dos se muestrean una vez.

La conversión de analógico a digital presenta un segundo problema. ¿Hasta qué cifra redondeamos los decimales de los valores de la curva? La respuesta a esta pregunta establecerá, ni más ni menos, el número de «escalones» que estaremos dispuestos a reproducir de la curva analógica.

Estos escalones se representan en los bits de profundidad que tiene la imagen y que, en el fondo, no son más que el número de dígitos que tienen los números binarios a los que transformamos nuestra curva analógica. Así, un número digital de un bit tiene un dígito y ofrece sólo dos posibles valores (2¹).

En el vídeo digital industrial (DV cam, DVC Pro 25, Mini DV, DV, Betacam SX) se ha establecido como norma el vídeo de 8 bits, que ofrece una calidad suficiente para cualquier trabajo profesional de carácter divulgativo, ficción de bajo presupuesto o vídeo para su posterior compresión. Ofrecen una reproducción del brillo y el color adecuada en circunstancias normales. Al fin y al cabo, hablar de una reproducción de 8 bits establece un total de 2⁸ escalones, más que suficiente para brillo y color.

En otros sistemas más profesionales (Betacam Digital, DVC Pro 50, Digital-S) se utilizan profundidades de 10 bits y hasta 24 en determinados aparatos de efectos especiales para cine; en cualquier caso, en el entorno multimedia raramente se utilizarán estos formatos ya que, por su elevado coste, resultan antieconómicos para un producto que luego va a ser comprimido para su difusión, perdiendo, en el proceso de compresión, profundidad y, por ende, calidad. Sólo se justificaría el gasto ocasionado por estos formatos cuando se tratase de productos que, pese a destinarse al multimedia, fuesen a tener difusión también a través de redes de televisión por cable, satélite o televisión hertziana.

Una profundidad escasa se manifestará en la imagen porque no reproducirá adecuadamente la realidad existente ante la cámara (aparecerán sombras más oscuras que en la realidad o zonas de la imagen «quemadas» por exceso de luz).

Conviene tener en cuenta, a la hora de adquirir equipos informáticos, la profundidad de sus posibles tarjetas de vídeo, especialmente si se van a utilizar para capturar imágenes de vídeo. ¿De qué nos vale trabajar en vídeo a 8 bits si luego la tarjeta lo convierte en 6 o 4 bits?

¿Sólo podemos trabajar en vídeo digital cuando partimos de imágenes grabadas con una cámara digital?

Existen dispositivos que transforman la señal de vídeo analógica en señal digital y viceversa. Son los llamados conversores A/D (analógico/digital) y D/A (digital/analógico). Estos conversores se encuentran en varios tipos de aparatos:

• Tarjetas capturadoras de vídeo: muy frecuentes hasta hace poco (cuando se grababa en analógico pero se editaba en digital). Han sido remplazadas por la edición nativa en formato digital, que ofrece innumerables ventajas, incluida la de no tener que perder una generación al transferir imágenes del master de cámara al ordenador y otra al exportar el trabajo acabado. Si planeáis editar con abundante material analógico puede resultar interesante contar con un modelo de gama media-baja.

• Magnetoscopios digitales: todos los magnetoscopios digitales (y algunas cámaras) disponen de entradas y salidas analógicas que incorporan los necesarios conversores. Una forma inteligente de conseguir un equipo de edición digital a bajo precio es conseguir una cámara de vídeo que tenga estas entradas (las salidas son más frecuentes), ya que nos ahorraremos la consabida tarjeta capturadora de vídeo.

• Reproductores digitales: cualquier DVD lleva conversores D/A ya que, de momento, no existen televisores digitales y, consecuentemente, la señal ha de ser transformada para poderla ver en nuestros televisores. (Recientemente han aparecido en el mercado algunos televisores con entradas digitales.)

En el CD de ejemplos podréis ver fotografías de estos dispositivos.

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