La Percepción del Movimiento y la Exploración de la Imagen en Video
La sensación de movimiento en las imágenes se logra mediante una rápida sucesión de estas. Las líneas que componen una imagen se exploran de izquierda a derecha y de arriba abajo, de manera similar a la lectura de un libro, pero a una velocidad tal que el ojo humano percibe la imagen completa de forma continua.
Para generar esta sensación de movimiento, se utilizan diferentes frecuencias de imágenes por segundo:
- En cine, se emplean 24 imágenes o fotogramas por segundo (fps).
- En video, el estándar es de 25 imágenes o cuadros por segundo (fps) en sistemas como PAL, y 30 imágenes por segundo en sistemas como NTSC.
El Entrelazado: Evitando el Parpadeo
Si la lectura de las líneas de una imagen (por ejemplo, 625 líneas) se realizara de forma secuencial y completa, se detectaría un notable parpadeo. Para evitar este efecto, cada cuadro se descompone en dos campos, lo que se conoce como exploración entrelazada. Este proceso se realiza en dos secuencias:
- Primero, se exploran las líneas impares.
- Luego, se exploran las líneas pares.
A cada uno de estos campos o semi-imágenes se le denomina simplemente campo. La exploración completa de la imagen se obtiene mediante el entrelazado de estos dos campos (impar y par).
La exploración completa de una imagen (cuadro o frame, según la terminología inglesa) se realiza en un tiempo muy breve. Por ejemplo, en el sistema PAL, se completa en 1/25 de segundo, lo que significa que en un segundo se muestran 25 imágenes completas. Es gracias a esta velocidad de lectura que percibimos la sensación de movimiento continuo.
Sincronización de la Imagen
Para asegurar que la imagen de la pantalla coincida con la del sensor de imagen, se utilizan impulsos de sincronismo:
- Cada vez que se termina de explorar una línea, se produce un impulso de sincronismo horizontal para pasar a la línea siguiente.
- Cada vez que se termina de explorar un campo, se produce un impulso de sincronismo vertical para que el sistema vuelva al inicio y pueda comenzar la lectura del siguiente campo, y así sucesivamente.
La Persistencia Retiniana
Nuestra retina posee la propiedad de retener durante unos instantes la última imagen que ha percibido. De este modo, cuando observamos una secuencia de imágenes que cambian rápidamente, estas se superponen en nuestra retina, creando la ilusión de continuidad y movimiento.
Frecuencia de Cuadros por Segundo (FPS) Necesaria
¿Cuántos cuadros por segundo (frames per second o FPS) son necesarios para generar esta sensación de continuidad? Los estándares actuales establecen lo siguiente:
- Dibujos animados: 15 fps.
- Cine: 24 fps.
- Televisión PAL: 25 fps (que en realidad son 50 campos entrelazados, o semi-imágenes, por segundo).
- Televisión NTSC: 29.97 fps (que en realidad son 60 campos entrelazados, o semi-imágenes, por segundo).
Consecuencias del Entrelazado en el Video
La división de la imagen en campos tiene implicaciones significativas:
División de un Fotograma en Dos Campos
La primera consecuencia es que un único fotograma se divide en dos campos. Esto significa que, en lugar de tener 25 frames (cuadros por segundo), tendremos 50 campos. Un fotograma «completo» se descompone en dos imágenes con la mitad de líneas, es decir, la mitad de resolución vertical. Esto no sería un problema si no fuera porque cada campo se corresponde con un momento distinto en el tiempo, ofreciendo así una imagen ligeramente diferente.
Compatibilidad con Dispositivos de Visualización
La segunda consecuencia es que trabajar con video entrelazado no presenta inconvenientes cuando el destino final es un televisor, ya que estos dispositivos están diseñados para procesar y mostrar video entrelazado.
Sin embargo, los monitores de ordenador operan en modo progresivo, mostrando imágenes «de golpe» de manera similar al cine. Por lo tanto, al reproducir video entrelazado en un monitor de ordenador, a menudo se observará un efecto de «rayado» o «peine», ya que los dos campos se suman para intentar mostrar el video con la resolución completa. En escenas estáticas, donde los cambios entre campos son mínimos, la reproducción puede parecer correcta. No obstante, en movimientos rápidos, especialmente de izquierda a derecha (o viceversa), las diferencias entre un campo y otro se hacen muy evidentes.
Estándares de Televisión: NTSC, PAL y SECAM
El primer sistema de televisión en color se estableció en Estados Unidos en 1953. Fue aprobado por el National Television System Committee, más conocido por sus siglas NTSC. Este sistema cumplía con las necesidades fundamentales de la época:
- Compatibilidad: La señal de color debía ser visible en un televisor monocromo en escala de grises sin pérdida de calidad.
- Retrocompatibilidad: Los receptores de color debían mostrar imágenes en escala de grises al recibir una señal en blanco y negro.
- Ancho de banda: La señal de color no debía ocupar un mayor ancho de banda que la señal monocroma.
- Calidad: El sistema de color debía producir imágenes con colores precisos y con una calidad no inferior a la proporcionada por el sistema de blanco y negro.
Características de los Sistemas
NTSC
Las características del sistema NTSC son:
- 525 líneas.
- Barrido entrelazado.
- 30 cuadros/frames por segundo.
PAL (Phase Alternating Line)
El sistema PAL (Phase Alternating Line) fue implementado en Europa bajo el auspicio de la UER (Unión Europea de Radiodifusión). Está basado en el NTSC, pero sus características varían:
- 652 líneas.
- Barrido entrelazado.
- 25 imágenes por segundo.
SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire)
El sistema SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire), de origen francés, fue adoptado en algunos países de Europa del Este y del África francófona. SECAM comparte con PAL la capacidad de conseguir imágenes con la tonalidad correcta y va un paso más allá al asegurar una saturación constante del color.
Sistemas Entrelazados y Tecnologías Intermedias
NTSC, PAL y SECAM son formatos entrelazados. Las especificaciones abreviadas de la resolución de video a menudo incluyen una «i» para indicar entrelazado (por ejemplo, 1080i).
Además, existen algunos sistemas avanzados que representan tecnologías intermedias en el camino hacia la Televisión de Alta Definición (TVAD):
- PAL+ (Plus): Es un sistema para la transmisión de imágenes en formato 16:9 de alta definición, compatible con los receptores de PAL 4:3 ya instalados.
- Super NTSC: Es un sistema compatible que mejora sustancialmente el existente. Se considera un paso intermedio hacia la TVAD.