Tema 4_Conversores_ Álvaro Ortiz PDF

2.1 Equipos AV Conversores 8 de octubre de 2024, 18:00-20:00 Álvaro Ortiz CONVERSORES 1. Velocidad de cuadro (framerate) 1.1 Pulldown 3:2 1.2 Progressive segmented frame (PsF) 1.3 Cámaras lentas 1.4 Timelapse 1.5 Flicker 2. Resolución 3. Relación de aspecto 4. Espa...

2.1 Equipos AV Conversores 8 de octubre de 2024, 18:00-20:00 Álvaro Ortiz CONVERSORES 1. Velocidad de cuadro (framerate) 1.1 Pulldown 3:2 1.2 Progressive segmented frame (PsF) 1.3 Cámaras lentas 1.4 Timelapse 1.5 Flicker 2. Resolución 3. Relación de aspecto 4. Espacio de color 5. Margen dinámico 6. Muestreo de datos CONVERSORES Cuando convertimos señal, hay varios parámetros a tener en cuenta: Framerate o velocidad de cuadro: suele ser la más problemática, porque implica INTERPOLAR EN TIEMPO Resolución: si hinchamos la señal (HD a UHD), necesitamos INTERPOLAR ESPACIALMENTE. Para reducir, mermamos Margen dinámico y espacio de color: hasta hace poco, no era un problema, pues casi todo iba en 709. Pero ahora conviven SDR y HDR Entrelazado-progresivo: hoy en día, los equipos son progresivos (sensores, monitores…) y más sencillos, pero hay un gran legado de entrelazado Relación de aspecto: SD: 4:3, formato “muy cuadrado” HD y UHD: 16:9, formato panorámico y actual de la mayoría de pantallas Cine: formatos ultrapanorámicos (21:9, 2:1…) y ojo a ANAMÓRFICO En cualquier caso, lo habitual es que se necesite COMO MÍNIMO UN FRAME DE RETARDO entre entrada y salida de un conversor 1. FRAMERATE Uno de los problemas clásicos es emitir cine (24p) y deportes de América o Asia (30p, 60p, 60i) en sistemas PAL (25p). Pasar de 25 a 50 fps (o de 30 a 60) y viceversa no suele ser un problema grave: se interpola El problema principal reside en pasar de una frecuencia a otra que son primas entre sí (ni múltiplo ni divisor) 60fps 24 fps 3:2 Pull down 1 1 1 2 1 3 1 2 4 2 5 2 6 3 3 7 3 8 3 4 9 4 10 4 11 5 5 12 5 13 5 6 14 6 15 6 16 7 7 17 7 18 7 8 19 8 20 8 1.1 FRAMERATE: 3:2 PULL DOWN 21 9 9 22 9 23 9 10 24 10 25 10 26 11 11 27 11 1s 28 11 12 29 12 30 12 31 13 13 32 13 33 13 14 34 14 35 14 36 15 15 37 15 Triplicamos los frames impares y duplicamos los pares (en una relación 3:2) 38 15 16 39 16 40 16 41 17 17 42 17 43 17 18 44 18 45 18 46 19 19 47 19 60 fps no es múltiplo entero de 24; si se duplicasen directamente los 24, faltarían 12 frames. 48 19 20 49 20 50 20 51 21 21 52 21 53 21 22 54 22 55 22 56 23 23 57 23 58 23 24 59 24 60 24 1 1 1  1.1 FRAMERATE: 3:2 PULL DOWN …y pasar de 24p (cine) a 50 Hz (televisión PAL) es aún más problemático Triplicamos los frames impares y duplicamos los pares (en una relación 3:2) 1s 24 fps 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 24x2 fps 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1 2 1 50fps 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Para completar 1 s a 50 Hz, le “pedimos un frame” al siguiente segundo Estamos ACELERANDO la señal audiovisual (implica también que la banda sonora es MÁS AGUDA) en 2/48 = 4.17% 1.2 FRAMERATE: PsF (PROGRESSIVE SEGMENTED FRAME) Sirve para transmitir señales PROGRESIVAS a través de infraestructuras diseñadas para señales ENTRELAZADAS Se divide el cuadro progresivo en dos segmentos, de líneas pares e impares (equivaldrían a “campos” en entrelazado) SEGMENTO IMPAR CUADRO PROGRESIVO Transmisión como si SEGMENTO PAR fuese entrelazado  1.2 FRAMERATE: Cámaras lentas Cuando tenemos fijado el códec (p.ej. a 25p ó 50p) como si fuese un metrónomo, tenemos que capturar a mayor velocidad, para, finalmente, ubicar cada frame en su posición correcta. Por ello, normalmente requiere un BUFFER Velocidad de codec 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HFR 5x 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Cámara lenta 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Si lo hacemos “offline” (es decir, en edición), cuanto mayor sea el framerate de captura, mayor va a ser la calidad de la cámara lenta, puesto que tendremos que INTERPOLAR FRAMES. Por ejemplo, hacer un 100p es mejor partiendo de una grabación a 50p que a 25p.  1.4 FRAMERATE: Timelapse Es el caso contrario al anterior: capturamos la información a una frecuencia más baja que a la que trabaja la captura Ojo: implica un cierto riesgo, porque normalmente no se cierra el clip hasta que no tenemos todos los frames, INCLUIDO EL ÚLTIMO, así que se necesita terminar el archivo adecuadamente Velocidad de codec 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Timelapse 5x 1 2 3 Cámara rápida 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Si lo hacemos “offline”, apenas requiere procesamiento, porque tiene que MERMAR en el tiempo: descartar un cierto número de frames 1.5 FRAMERATE: FLICKER No es un efecto de conversión, sino de captura: nuestra cámara está enclavada a una velocidad PAL (25/50), pero hay luces (típicamente LED) con frecuencia= 60 Hz 1s Cámara 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Luz 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 El efecto resultante es de “bandas horizontales” oscuras desplazándose verticalmente Una forma de compensarlo es jugar con el obturador (shutter) o el ciclo de trabajo de la luz (duty cycle), cambiando el tiempo de exposición para reducir el tiempo en que coinciden ambos “disparos”, pero hoy en día hay cámaras suficientemente capaces para compensarlo gracias a su propio procesador 2. RESOLUCIÓN Excepto por el caso de resoluciones/relaciones de aspecto “extrañas” generadas en algunas cámaras cinematográficas (formatos relativamente cuadrados para trabajar en anamórfico, formatos ultrapanorámicos, 4K real: 4096x2160, etc), los formatos para cámaras de directo están estandarizados: Full HD (1920x1080) ó UHD (3840x2160) Para un conversor tradicional, un cambio de resolución no es una tarea especialmente complicada: Full HD Interpolación UHD UHD Mermado Full HD  2. RESOLUCIÓN Inicialmente, necesitaremos TODO EL FRAME para hacer la conversión, lo que implica un mínimo de un frame de retardo, pero en realidad podríamos necesitar únicamente un par de líneas de la fuente original para generar una nueva (es decir, una línea de retardo): UHD a HD: se elimina 1 línea de cada 2 HD a UHD: se duplican líneas Línea X Línea Y Línea Y Línea X Línea X+1 Línea Y+1 Línea Y+1 Línea X+1 Línea X+2 Línea Y+2 Línea Y+2 Línea X+2 Línea X+3 Línea Y+3 Línea Y+3 Línea X+3 2. RESOLUCIÓN Se puede aportar una cierta inteligencia al proceso de interpolación, y no hacerlo sólo mediante media aritmética: por ejemplo, analizando el comportamiento previo de la señal (si se hace un zoom, la señal se mueve radialmente; si se hace una panorámica, el movimiento es horizontal… y esto nos ayuda a predecir qué ocurrirá en el próximo frame). Por ejemplo, se pueden reducir efectos de diente de sierra, blur en zonas de alto contraste, moiré por interpolación… 3. RELACIÓN DE ASPECTO Es una de las conversiones más controvertidas, pues entran en juego el factor artístico, las capacidades técnicas de los equipos en el momento del rodaje, las pantallas comerciales, e incluso las propias capacidades de la pantalla Las pantallas comerciales suelen tener una resolución de 3840x2160 píxeles (antiguamente 1920x1080), lo que implica una relación de aspecto de 16:9. Las producciones para TV y OTTs suelen ir con esta relación de aspecto, pero antiguamente era 4:3, y en cine se va a formatos más panorámicos, llegando a 21:9 ó incluso 2.39:1 Al enmarcar un formato relativamente “cuadrado” (p.ej. 4:3) en una pantalla panorámica, se produce PILLARBOX. En el caso contrario se denomina LETTERBOX Pillarbox Letterbox 3. RELACIÓN DE ASPECTO El espectador suele aceptar bien el letterbox (ofrece “sensación de cine”, aunque en realidad estamos sacrificando resolución vertical de la pantalla), pero suele percibir negativamente el pillarbox; por ello, en ocasiones se opta por: Hacer un zoom en la imagen para que el 4:3 cubra el ancho de la pantalla, pero desechamos las partes superior e inferior de la imagen Superponer sobre las barras verticales negras una copia aumentada y desenfocada de la imagen en 4:3, para que abarque toda la pantalla, pero no distraiga (al difuminar, no capta la atención y se percibe que es la misma imagen) 16:9 4:3 Zoom Relleno 3. RELACIÓN DE ASPECTO En cine hay diversas relaciones de aspecto, pero hay un formato de grabación especial que aplica distinta compresión óptica en el eje vertical que en el horizontal: el formato ANAMÓRFICO Originariamente, estaba destinado a ofrecer una excelente resolución vertical (imágenes muy “altas”) al grabar en película de 35mm, pero la imagen estaba comprimida horizontalmente, y era necesaria una DESANAMORFIZACIÓN para recuperar las proporciones reales, y así ofrecer una imagen más panorámica Esta compresión desigual en horizontal y en vertical lleva a un efecto “bokeh” lenticular en las zonas fuera de foco, muy característica de la grabación en anamórfico. Por el contrario, el bokeh de las lentes esféricas es circular Captura en anamórfico Imagen panorámica Desanamorfización 4. ESPACIO DE COLOR El espacio de color es fácil: de uno más amplio a uno más pequeño se reduce, y de uno más pequeño a uno más amplio no se puede “inventar”, así que siempre se mantiene/pasa al más reducido Nota importante: hay espacios de color cuyos vértices y formas coinciden (tienen los ejes acromáticos alineados), así que para reducir de un espacio a otro, simplemente hay que DESATURAR: S-Gamut3 (Sony) > BT.2020 S-Gamut3.Cine (Sony) > DCI P3 > BT.709 Lo complicado es intercambiar espacios de color no alineados, porque implican un “giro” (hue) ACES es un sistema de referencia que cubre TODO EL ESPECTRO VISIBLE (y parte invisible), pero codificar con ACES no implica necesariamente que nuestra paleta sea mayor (contraejemplo: si grabamos en B/N) 5. MARGEN DINÁMICO Con la llegada del HDR, se hicieron necesarios conversores de un estándar a otro (por ejemplo, S-Log3 a PQ); aplicar estas conversiones consiste básicamente en aplicar una Look-up table (LUT) técnica para pasar de una gamma y un espacio de color a otra gamma y quizá a otro espacio de color 6. MUESTREO DE DATOS Y: Luminancia o LUMA Cb: Crominancia de AZUL Píxel 4:4:4 Cr: Crominancia de ROJO ¿Verde? Se calcula ¿Cómo se obtienen los números X:Y:Z? X:Y:Z sobre un patrón de 8 píxeles 4:2:2 X: cuántos píxeles de LUMA por línea Y: cuántos píxeles de CROMA en la 1ª línea Z: cuántos píxeles de CROMA en la 2ª línea 4:2:0