Formatos de Video Digital (III): El MUESTREO DEL COLOR

El muestreo de color o chroma sampling se refiere a la manera en que el dispositivo de registro de la imagen (el CCD de la cámara) capta la infinita información de luminosidad y color presentes en una escena y la convierte en una señal "manejable" y "discreta".

Como ya vimos en el artículo anterior, la información del color y luminosidad se realiza ponderando el color verde sobre los demás y haciendo prevalecer sobre él la información de luminosidad. Es así como se conforma la señal en componentes Y'CrCB.

Esos tres componentes, además, se muestrean utilizando una matriz de 4x4 pixels, donde se vierten sus valores. Por eso para representar este muestreo de color se utiliza la expresión: 4:4:4, donde se describe la máxima calidad posible que puede poseer esta señal: 4 pixels de información de luminosidad/G, 4 pixels para el componente croma R y 4 pixels para el componente croma B.

Para ahorrar ancho de banda y crear formatos más económicos, esa matriz se simplifica normalmente, dejando la información de luminosidad intacta, y las componentes de croma se promedian e interpolan, dando lugar a otro tipo de muestreo, por ejemplo 4:2:2, donde R y B tienen la mitad de información o 4:1:1, donde se reducen aún más.

Los diferentes formatos de video se clasifican principalmente por el tipo de muestreo de color que utilizan. Aquí tenemos una clasificación de los principales formatos según su ratio de muestreo:

Chroma sampling: Formatos de Video

4:4:4 --------------->HDCAM SR, imágenes RGB generadas por ordenador

4:2:2 --------------->Betacam Digital, DVC-pro 50, DVC-ro 100 (HD)

4:1:1 --------------->DV, DVC-pro, DV CAM

4:2:0 ---------------> HDV, AVCHD

3:1:1 ---------------> HD CAM

Normalmente las cámaras son capaces de registrar más información de la que luego graban. Al grabar sobre la cinta, tarjeta o disco duro, la cámara realiza una compresión en el formato que utilize, perdiéndose así parte de la información previamente registrada por el CCD.

Por eso no es raro encontrar producciones en las que se graba directamente la señal que sale de cámara. Desde una salida en componentes se conecta la cámara a un dispositivo grabador que recoge la señal y la graba sin compresión directamente a disco duro. Hay cámaras como por ejemplo la Panasonic HC27 que son capaces de dar una señal 4:4:4 pero en cambio graban en DVCpro HD que es 4:2:2.

Es seguro que si grabamos las modestas señales de nuestras pequeñas cámaras HDVs o AVCHDs directamente a disco sin pasar por ningún compresos, obtendrémos más calidad pues estamos capturando directamente la imagen tal como la registra el CCD.

Soluciones como las proporcionadas por Colorspace Icon permiten grabaciones 4:4:4 a 10 bits directamente desde cámara.

Color Sampling en la práctica:

El muestreo de color usado en el material con el que trabajemos es de vital importancia a la hora de postproducir.La máxima calidad vendrá dada por un menor muestreo, es decir, formatos 4:4:4 o 4:2:2 serán los que proporcionen un mayor rango de actuación, sobre todo cuando retocamos colores o realizamos chromakeys.

Por ejemplo realizar un buen chromakey con material 4:2:0 (el popular HDV) no es imposible, pero sí sumamente dificultoso pues la falta de información de color, sobre todo en los bordes de las siluetas, nos pueden dar verdaderos quebraderos de cabeza.

De ahí que sea muy importante elegir el formato adecuado a nuestras producciones. Por ejemplo si preveemos un retoque de color exhaustivo y muy preciso o pensamos hacer un chroma, no debemos bajar de un formato 4:2:2

Eligiendo el compresor adecuado

Asímismo a la hora de planificar nuestro flujo de trabajo, y sabiendo cuál es el muestreo usado, debemos elegir el codec adecuado para la captura del material, intentando no perder un ápice de su calidad inicial.

Lo lógico es mantener el codec correspondiente al formato en que se ha grabado. Si por ejemplo capturamos en Final Cut a través de Firewire, la captura no es más que un "trasvase" de datos digitales de la cámara a nuestro disco duro, es decir no se produce pérdida pues es una mera copia de información.

Si la captura la hacemos a través de otros dispositivos como tarjetas Blackmagic o AJA contamos con algunas más opciones pues estas tarjetas proporcionan otros tipos de codec o compresores que podemos usar. En cualquier caso se debe respetar el muestreo original.

Por ejemplo, podemos capturar un material grabado en DVCpro HD (4:2:2) en el nuevo codec de Apple ProRes422, que mantiene la calidad del DVCproHD y a la vez permite reducir el tamaño de los datos, crendo archivos mucho más pequeños y manejables.

Por otro lado, capturar uun material de inferior calidad en un formato superior tiene poco sentido pues no vamos a tener más calidad en nuestra imagen. Si por ejemplo hemos grabado en HDV y capturamos en un codec DVCpro HD, siendo este último 4:2:2 y el HDV 4:2:0, sólo obtendremos un archivo de mucho mayor tamaño, pero no con más información. Tampoco ganaremos mucho capturando sin compresión/uncompressed.

Por el contrario, sí es aconsejable configurar la línea de tiempo o proyecto a la mayor calidad (10 bits) y mantener renders sin compresión ya que cualquier elemento que añadamos a posteriori como gráficos, degradados, fundidos, textos y retoques de color, se verán así beneficiados.

El concepto de la profundidad de color o bit-depth lo trataremos con más detenimiento en el siguiente artículo, peus es un factor que va unido al muestreo de color y que es determinante en el resultado final de nuestros proyectos.

Formatos de vídeo digital (II):Tipos de señal de vídeo

VIDEO EN COMPONENTES, Y/C, COMPUESTO y SEÑAL RGB




Retomando el artículo anterior vamos a repasar el proceso de captura de la señal de video.

Del estudio del principal dispositivo de captura de la imagen del que disponemos, el ojo humano, se deriva la tecnología usada en los artefactos creados por el hombre para registrar imágenes. Estos artefactos, las cámaras, actúan a imagen y semejanza del ojo humano, Al menos en cierta medida

No vamos a entrar a detallar el proceso por el cual es posible capturar la luz y enfocar imágenes a través ópticas, tal como hace el ojo humano, pero si señalaremos a grandes rasgos, cómo se comporta ante las diferentes longitudes de onda que conforman “el color” de la imagen.



Las células fotoreceptoras que se encuentran en el ojo son sensibles a las distintas longitudes de onda del espectro electromagnético. Sólo recogen las radiaciones visibles del espectro, obviamente, que pertenecen a los colores del arcoíris, quedando fuera, las radiaciones que se encuentran más allá de los colores situados a los márgenes de ese arcoíris, es decir, infra – rojo y ultra-violetas, no son visibles por el ojos humano.

Esas células fotoreceptoras se denominan conos y bastoncillos, siendo los conos los responsables principales de la percepción del color. Según estudios, existirían 3 tipos de conos, sensibles cada uno a longitudes de ondas distintas, en concreto a las correspondientes a los colores ROJO (red), VERDE (Green) y AZUL (Blue).
Es decir, el ojo sería un dispositivo RGB, que es capaz de reproducir todos los colores a base de la combinación aditiva de estos 3 únicos colores.

Ya vamos viendo de donde nace la selección de estos 3 colores como base para la captura de imágenes, pero como bien sabemos, al principio la tecnología de la televisión sólo era capaz de reproducir imágenes en blanco y negro, es decir sólo recogía la luminancia. Poco a poco se fue desarrollando la tecnología adecuada para reproducir también el color, pero para ello era fundamental hacerla compatible con la anterior TV en blanco y negro.



De esta manera, a la señal de luminancia que ya registraba la TV en blanco y negro se le sumó la señal de crominancia, aportando así la información de color. Esta es la base del primer tipo de señal de video que vamos a tratar: la señal en COMPONENTES.

SEÑAL DE COMPONENTES: Recoge la luma y la crominancia por separado. Se hizo así para hacerla compatible con los receptores de TV en blanco y negro de la época. Usa el modelo triestímulo RGB del ojo humano.
Esta señal se suele representar como YUV, aunque la manera correcta de representarla es Y’ CbCr. Cuando se trata de señal analógica se denomina YPbPr (Y’ CbCr es su traducción digital que es la que nos ocupa en este caso).

Y´= Representa la luma, la imagen en escala de grises. Se usa la longitud de onda correspondiente al color verde para conformar esta señal. Se escogió este color debido a que las células fotoreceptoras del ojo humano son más sensibles a este tipo de radiación. El apóstrofo (‘) nos recuerda que esta señal no es lineal, sino logarítmica, por lo que requiere corrección de gamma (un tema complejo que trataremos en posteriores entradas).

CbCr = Representa la crominancia ( C ), la información de color. Los colores rojo (R) y azul (B) se extraen matemáticamente (B-Y, R-Y) y cabalgan en la señal, separados entre sí y separados de la luminancia. Aun siendo una manera de comprimir las longitudes de onda RGB, es una señal de gran calidad usada a nivel profesional.

A partir de aquí, se desarrollaron otro tipo de señales de inferior calidad, pero igualmente eficientes para reproductores domésticos o aparatos electrónicos más baratos. Son las señales de S-ViDEO y la señal COMPUESTA.

SEÑAL S-VIDEO O Y/C: Éste tipo de señal se considera de inferior calidad a la anterior aunque también se suele denominar “señal de componentes” pues las señales de luma y croma van también separadas, pero la diferencia es que los dos componentes de croma (R y B) cabalgan en una misma señal, de ahí su inferior calidad.

SEÑAL VIDEO COMPUESTO – COMPOSITE: En esta señal, propia de casi todos los dispositivos de video doméstico, la lumancia y cromancia se multiplexan juntas. Se modulan juntas pero en frecuencias diferentes, de manera que la calidad es muy inferior a las anteriores, debido a las interferencias entre las señales y a la pérdida que supone incluir los tres componentes en un mismo ancho de banda.

Aparte de estas 3 señales de video existe un tercer tipo que se considera superior a todas ellas. Se trata de la señal RGB pura.

RGB: Como hemos visto al principio de este artículo, el ojo es un dispositivo RGB, por lo cual, una señal que imite su comportamiento podría reproducir de manera más fiable los colores y su correspondiente valor de luminancia. Esta señal existe, pero no se usa habitualmente para capturar video, sino para reproducir colores dentro de sistemas informáticos. Es el tipo de señal que usan los monitores de ordenador, proyectores y en general es como reproduce el color la tarjeta gráfica de nuestro ordenador.

En Europa la señal RGB está implementada en los conectores SCART (el famoso EUROCONECTOR) de manera que sí es frecuente encontrarla fuera del ámbito informático en reproductores domésticos y en la mayoría de las TVs, en cambio en países externos a la Unión Europea no se suelen usar, sustituyéndose esta señal por Y/CEn el sistema RGB, no existe la necesidad de añadir una señal de luma pues la escala de grises y el blanco y el negro puros se forman con la combinación

CAPTURANDO LA SEÑAL DE VIDEO
A la hora de empezar a trabajar debemos identificar las distintas señales que emita nuestra cámara o VTR así como las entradas que tengamos en nuestra capturadora de video. Debemos seleccionar siempre la de mejor calidad, pues presumiblemente nuestra cámara habrá grabado la señal como mínimo en ese formato.

Aparte de los conectores analógicos que hemos visto, estas pueden ir sobre distintos tipos de interfaces digitales como por ejemplo firewire, SDI, HDMI, DVI… que trataremos con detenimiento en artículos posteriores.

Debemos analizar qué señal de video es la mejor y cuál es la interfaz correcta para introducir una señal sin pérdidas en nuestro sistema de edición.

Formatos de vídeo digital. Ventajas y desventajas para la postproducción. (I)

Vamos a iniciar una serie de artículos sobre los formatos digitales de vídeo y sus características y qué ventajas y desventajas presentan a la hora de usarlos en edición y postproducción.

Es un tema amplio y por eso es necesario dividirlo en varias partes. Aquí va una adelanto de lo que vamos a tratar en los siguientes artículos.La manera en que la señal de vídeo es registrada, comprimida y más tarde enviada a nuestro sistema de edición, determina las posibilidades de la postproducción.

La capacidad de extraer un buen croma o la capacidad de ejecutar un retoque de color fino dependen en gran medida de la calidad de la señal que estemos tratando.

Cuando se trabaja en cine, el negativo se escanea a máxima calidad (2k, 4k) y se le da salida en formatos de imagen sin pérdida, con un amplio rango dinámico y un espacio de color logarítmico (Cineon, DPX), lo que permite que la manipulación de estas imágenes en postroducción sea límpia, precisa y fidedigna.

En vídeo no ocurre lo mismo pues la recogida de imágenes siempre pasa por un "muestreo" que implica algo de pérdida y casi siempre una compresión de la señal, a lo que hay que sumar un menor tamaño de la imagen.

Todo esto hace que la postproducción de vídeo sea menos precisa y hace que tengamos que prestar la máxima atención a la degradación de la imagen debido a temas de compresión.Para mantener siempre al máximo las posibilidades de manipulación de la imagen en vídeo digital debemos siempre seguir estas premisas:

1-La imágenes deben tener la máxima calidad posible que nos pueda proporcionar la fuente de la que provengan. Hay que evitar degradar la señal capturando en un formato inferior al que se usó para grabar.

2-Debemos procurar que la imágenes no se degeneren en ningún momento a lo largo de la cadena de procesos aplicados en postproducción. Hay que evitar la pérdida de generaciones y no realizar renders o recompresiones sobre formatos ya comprimidos.Por eso es muy importante tener claro y entender cómo funcionan los formatos de vídeo digital, cómo registran la señal y cómo proporcionan esa señal a nuestro sistema de edición, de manera que sepamos cómo tratarla en cada momento.Para ello es preciso definir los siguientes conceptos, que iremos explicando en los próximos artículos:

Tipos de señal de vídeo (RGB, Componentes, S-Video, Compuesto)
Muestreo de color (4:4:4, 4:2:2, 4:2:0, 4:1:1)
Profundidad de Color o BitDepth (trabajar en 8 bits o 10 bits)
Formatos de vídeo y tipo de compresión

Windows Movie Maker

Windows Movie Maker es una utilidad que nos permite crear videos completos basándonos en nuestros videos o presentaciones con nuestras fotografías. Podremos codifocar el video en distintos formatos, y por ejemplo, grabarlo en un CD o conservarlo en el equipo.
Podremos combinar las imágenes y los videos, aplicándoles efectos o transiciones entre ellos, y que al visualizarse suene de fondo nuestra música favorita.

Al abrir la aplicación, se mostrará una ventana parecida a ésta, pero sin las imágenes importadas.

Lo primero que debemos hacer, es agregar los elementos que formarán la película. Para ello pulsamos en Importar multimedia, o elegimos el tipo del elemento en Importar.
En la parte inferior tenemos el guión gráfico. En él debemos arrastrar los elementos que formarán nuestro vídeo.

En los recuadros

debemos arrastrar los vídeos y fotografías. Si queremos añadir algún efecto a un elemento, en la sección Modificar, seleccionamos Efectos. En la pantalla central se mostrarán los efectos disponibles, que podemos previsualizar seleccionándolo y pulsando el botón de reproducir. Una vez elegido, hay que arrastrar el icono del efecto a la estrella

que hay en una esquina del elemento multimedia. Podemos dar varios efectos a la misma diapositiva. De igual modo agregaremos las Transiciones entre diapositivas, pero arrastrándolas sobre el icono

que mostrará la forma de la transición.

Cuando estén todas, en el menú Ver elegimos línea de tiempo, aunque también se mostrará directamente al incluir la música. Desde esta vista, podemos modificar la duración de cada diapositiva.

Si en vez de música, optamos por utilizar el micrófono para narrar un texto, lo haremos desde el menú Herramientas.

Una vez tengamos la película, pulsando en Publicar película, podremos elegir en qué formato grabamos el vídeo, y dónde, si en el equipo, un CD, etc...

En vez de definir nosotros los efectos y transiciones, usando el botón AutoMovie se creará una película de forma automática.