Fundamentos de tecnología de video. (Página 2 de 3)

1.2. Video digital.

Para convertir la señal de una imagen de video analógica en digital se realiza una cuantificación en números binarios de cada uno de los parámetros de dicha señal (Y, Cb y Cr), efectuando un muestreo (un scanner) sobre ella. Básicamente lo que se hace es cuantificar numéricamente en binario los valores que antes medíamos en el eje vertical de las gráficas de arriba.

Al número de muestras que se toma de cada una de las líneas de la imagen se le denomina frecuencia de muestreo y se mide en hérzios (Hz).

Los primeros conversores analógico digitales (A/D), eran de 8 bits (esto quiere decir que cuantificaban usando 8 dígitos, por ejemplo: 01011001), y tenían una frecuencia de muestreo de 720 sobre el parámetro de luminancia de cada una de las líneas de imagen analógica (realizaban 720 scaners por línea), y de 360 sobre los parámetros de color y diferencia de color. Cada una de estas mediciones recibía un valor numérico en sistema binario.

Este método de codificación de la imagen de video analógica en digital se basa en el estándar mundial 4:2:2 que está basado en una sola frecuencia de 13,5 MHz para la luminancia y 6,75 MHz para cada componente de crominancia .

Estas frecuencias son idénticas para ambos sistemas:

PAL: 625 líneas x 50 cuadros / segundo: 13,75 MHz.

NTSC: 525 líneas x 60 cuadros / segundo: 13,75 MHz.

En el proceso de muestreo se produce también una reducción en el número de líneas horizontales en pantalla, para el sistema PAL hasta 576 líneas y para el sistema NTSC hasta 480 líneas.

De esta forma tenemos las siguientes resoluciones en ambos sistemas:

La resolución PAL es de 720 x 576 píxeles no cuadrados que cubren todo el vídeo activo. También incluye 16 líneas de supresión o código de tiempo interno vertical (VITC) por fotograma (8 líneas por campo).

La resolución NTSC es de 720 x 480 píxeles no cuadrados que cubren todo el vídeo activo. También incluye 10 líneas de supresión o código de tiempo interno vertical (VITC) por fotograma (5 líneas por campo).

La conversión del sonido en digital se realiza de la misma forma: Realizando un determinado número de muestras sobre la onda de sonido original y cuantificándolo en números binarios. Las frecuencias de muestreo estandarizadas para los equipos de video digital son las siguientes:

32kHz: 32.000 muestras por segundo (cuantificadas en sistemas de 12 bits).

44.1kHz: 44.100 muestras por segundo (cuantificadas en sistemas de 16 bits). Esta es la frecuencia de muestreo que usa el sistema CD-Audio.

48kHz: 48.000 muestras por segundo (cuantificadas en sistemas de 16 bits).

De esta forma tendremos los siguientes requerimientos de espacio para la captura de video digital para el caso de contar con 4 canales de audio a 48kHz y 16 bits:

Esta es la cantidad de información necesaria para cada segundo de televisión digital. Estos datos se pueden comprimir para que ocupen menos espacio.

1.3. Video digital comprimido.

La compresión de la señal digital de video se realiza con el propósito de reducir la tasa de datos por segundo. El proceso consiste en la eliminación de elementos de la señal que resultan irrelevantes o redundantes y no son esenciales para la imagen visualizada.

Esta tecnología está motivada por razones económicas. La compresión reduce el ancho de banda necesario para transportar las señales de vídeo e un lugar a otro y minimiza la cantidad de espacio de memoria ocupada en el disco o en la cinta.

El conversor de video analógico / digital (A/D) tiene los siguientes componentes:

Tipos de compresión.

Compresiones que aprovechan la redundancia de fotogramas : El resultado es una mayor compresión, o una menor tasa de datos por segundo. Es el tipo de compresión ideal para la distribución por ocupar muy poco espacio. Es el tipo de compresión que usa el sistema DVD.

No puede ser almacenado en cinta magnética para TV ni puede ser editado en sistemas de edición no lineal.

Ejemplos : DVD (Utiliza la compresión Mpeg-2).

El algoritmo de compresión de Mpeg-2 es un conjunto de reglas flexible, pero ambiguo al mismo tiempo, para la compresión de señales de televisión. Solamente el decodificador está firmemente especificado, y cada fabricante es libre de diseñar un codificador específico, siempre que el decodificador estandarizado sea capaz de decodificar la señal. Esto significa que no hay una calidad de Mpeg-2 garantizada y la tasa de flujo de datos puede ser muy variable de unos casos a otros.

Compresiones que proporcionan un número constante de bits en cada fotograma : Es la compresión que usan los sistemas de edición no lineal. La tasa de datos por segundo es constante por lo que requiere más cantidad de bits por segundo para la misma calidad de imagen final respecta a la compresión que aprovecha la redundancia de fotogramas.

Puede ser almacenado en cinta magnética para TV.

Ejemplos: Digital8, DV, DVCAM, DVCPRO, DVCPRO50, Digital-S, Betacam Digital, HD video (HDCAM, DVCPROHD100, HD Digital-S, HDTV). Formatos de video para ordenadores: Motion-JPEG.

Los algoritmos de compresión para DV (también usado en los sistemas DVCAM y DVCPRO), son por tanto un conjunto de reglas fijas utilizadas de idéntica forma por todos los fabricantes que proporciona un flujo de datos de 25 Mbps. Los sistemas DVCPRO50 y Digital-S utilizan dos codificadores DV en paralelo para aumentar el flujo de datos a 50 Mbps con la consiguiente mejora en la calidad de la imagen. Los sitemas de HD video y Betacam Digital logran una tasa de hasta 100 Mbps con 4 codificadores DV en línea o con codificadores de diseño propio según las marcas.

Formatos de compresión y aplicaciones posibles:

1.4. Interfaces para tecnología digital.

Estas son algunas de las distintas interfaces existentes para la conexión de equipos a redes:

SCSI (Small Computer System Interface): 230 Mbytes / seg. 15 máquinas.

SSA (arquitectura de almacenaje en serie): 320 Mbytes / seg. 127 máquinas.

IEEE 1394 - Fireware - iLink: 100 / 200 / 400 Mbytes /seg. 63 máquinas.

CSDI (interface compimido digital serie): 270 -360 Mbytes / seg. Miles de máquinas. (SDI (de Sony; es un subtipo del CSDI)

Fibre Chanel: 1,062 Gb / seg. (para el futuro se espera hasta 4 Gb / seg.) Hasta 126 nudos de red, infinidad de máquinas.

ATM: Se usan de ciudad en ciudad.

Apuntes: Fundamentos de tecnología de video: Página 2 de 3

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