InicioDivulgaciónUHD, mucho más que 4K (II). El color y la velocidad

UHD, mucho más que 4K (II). El color y la velocidad

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Texto: Yeray Alfageme, Business Technology Manager, Olympic Channel

 

Cuando hablamos de Ultra Alta definición, o UHD, tendemos a quedarnos sólo con el aumento de definición que esto supone. Pero UHD no es sólo más píxeles, es mejores píxeles. En esta serie de artículos TM Broadcast ahondará en lo que realmente significa UHD y los aspectos más importantes de esta nueva tecnología.

 

Y continuamos con dos aspectos importantes, el color y la velocidad de fotogramas.

 

Dentro del conjunto de estándares que componen el ecosistema UHD, hay uno que en muchas ocasionas pasa desapercibido, pero que supone un cambio en la calidad de la imagen muy perceptible y que además implica cambios drásticos en el transporte de la señal y la manera de producirla: el espacio de color.

 

Hasta ahora, el estándar utilizado tanto para señales SD como HD era el Rec.709 o BT.709, el cual estaba limitado por la cantidad de colores que podrían representar los antiguos monitores CR de tubos de rayos catódicos. Era necesario limitar el espacio de color para evitar que se produjeran errores en la representación de los mismos al transmitirlos a un monitor que no pudiera representarlos, lo cual dio lugar a un espacio de color realmente limitado.

 

En la Figura 1 podemos observar cómo el espacio de color 709 está delimitado por el triángulo dibujado en el cuadro, siendo sus esquinas los tres colores primarios de este estándar. El punto definido como “blanco” se trata del D65, lo que significa que es un blanco a 6500K. Lo bueno de este espacio de color es que tan solo necesita 8 bits por pixel para poder ser transmitido.

 

Figura 1

Figura 1

 

Pero, como se puede observar, gran parte del espectro de color visible, todo lo que queda fuera del triángulo, queda fuera de lo representable por señales dentro de este formato.

 

Aprovechando la introducción de los nuevos estándares UHD, se introdujo también un nuevo estándar en cuanto a espacio de color se refiere, el Rec.2020 o el BT. 2020. Al nuevo espacio de color (Figura 2) se le llamó WCG (Wide Colour Gammut). El punto blanco se mantiene en el D65, pero los tres colores primarios se extienden al máximo para lograr cubrir un espacio de color mayor, llegando prácticamente a los límites de lo visible.

 

Figura 2

Figura 2

 

Evidentemente, este tipo de señales ya no pueden ser transmitidas bajo tan solo 8 bits por pixel, lo que exige extender el número de bits a 10 ó 12, dependiendo de si además incluimos en la señal también algo de lo que hablaremos en la última entrega, el HDR. Sin embargo, hay un problema, y es que prácticamente no existen en el mercado monitores capaces de representar este amplísimo espacio de color. Tan solo Canon y los laboratorios Dolby, quizá haya algún otro prototipo o modelo de última hora, disponen de monitores capaces de representar tal cantidad de colores. Por supuesto, fuera del alcance del consumidor y de la mayoría de casas de producción.

 

Es por ello por lo que surgió un espacio de color intermedio al cual (Figura 3), sí pueden llegar incluso monitores de consumo domésticos, el DCI-P3. Se trata nada más que de una versión reducida e intermedia entre el antiguo 709 y el nuevo 2020 y sirve para estandarizar la representación de colores en monitores de todo tipo, tanto profesionales como domésticos.

 

Figura 3

Figura 3

 

El cambio entre 709 y P3 ya es más que apreciable en imágenes y monitores actuales, pero lamentablemente no podemos asegurar que el espacio de color 2020 lo sea respecto a P3, ya que no hemos tenido la suerte de poder fijar nuestros ojos en uno de esos exclusivos y carísimos monitores 2020. Sin embargo, si el salto es igual, o por lo que dicen los datos mayor, que lo que es el P3 respecto al 709, seguro que asombrará a más de uno tanto en su control de realización como en casa, al contemplar las nuevas imágenes UHD con este espacio de color.

 

Por último, hay otra cosa positiva del nuevo estándar de color 2020, y es que se puede aplicar a definiciones inferiores como el HD. Efectivamente, podemos transmitir señales HD con un espacio de color ampliado, WCG, permitiéndonos disfrutar de los avances de los nuevos estándares sin por ello tener que cambiar toda nuestra cadena de transmisión y recepción a UHD. Evidentemente, nuestros equipos deben poder representar, al menos, el espacio de color DCI-P3 y ser capaces de generar y transmitir señales en 10 ó 12 bits, dependiendo de la inclusión del HDR o no. Pero por lo que los fabricantes están haciendo, parece tan solo una actualización de software necesaria para que esto ocurra.

 

En la Figura 4 tenemos una última representación de los tres espacios de color comentados: el antiguo 709, el nuevo 2020 y el intermedio P3. Representándolos conjuntamente podemos observar detalles cómo el mencionado punto de blanco se mantiene en todos ellos, en el D65, a 6500K. También se observa como tanto 709 como P3 comparte uno de sus colores primarios, el azul, y prácticamente no hay cambios en la expansión de otro color primerio, el rojo. Sin embargo, sí que vemos cómo es hacia el verde donde la evolución es evidente y donde el salto entre P3 y 2020 también es mayor. Esto se debe a que aunque el ojo humano es donde más definición tiene, debido a nuestra historia primitiva de cazadores y especie salvaje diferenciar más tonos de verde nos otorgaba una ventaja frente a depredadores y presas y es por ello que nuestro número de conos, los sensores que tenemos en la retina responsables de que veamos en color, es casi el triple que los responsables del azul y el rojo.

 

 

Figura 4

Figura 4

 

Existe una última manera de representar los espacios de color, teniendo en cuenta también la luminancia y ésta se llama espacio de color (Figura 5). Es una representación tridimensional de lo visto anteriormente, pero que reproduce más fielmente y permite apreciar el cambio que realmente representa el aumentar tanto nuestro espacio de color con los nuevos estándares. Aquí podemos observar una representación conjunta del BT.2020 junto con el BT.709 y vemos cómo el volumen del primero es varias veces mayor.

 

Figura 5

Figura 5

 

El segundo aspecto que queremos cubrir en esta entrega sobre UHD se trata de la velocidad. Y hablamos de velocidad de obturación o de número de fotogramas por segundo, a los que se hace necesario representar estas señales para que el cerebro interprete que se trata de imágenes en movimiento y no de una secuencia de fotografías, que realmente es lo que es.

 

En una sala de cine, la cual dispone de una definición realmente limitada para el tamaño en el que se representan las imágenes, basta con unos 23 ó 24 fotogramas por segundo para que nuestro cerebro interprete la secuencia de fotogramas que está viendo como imágenes en movimiento. Uno de los factores que más ayuda a ello es el limitadísimo rango dinámico de las imágenes cinematográficas y la baja luminosidad de la sala, lo cual ayuda a este hecho.

 

Al implantarse la TV en nuestros hogares y con el objetivo de simplificarla técnicamente, se adoptó la misma velocidad de fotogramas que la red eléctrica permitía transmitir, ya sean 50 ó 60 Hz. Dejemos de lado, por favor, el hecho del entrelazado ya que tan solo fue el resultado de la tecnología existente de monitores CRT pero con el paso a progresivo, único estándar existente en UHD ya queda olvidado.

 

El problema viene a la hora de incrementar la definición. Si ya comentábamos en HD que hay ocasiones, sobre todo en deporte e imágenes con mucha acción y movimiento, en las que una imagen 720p50 se aprecia de mejor manera que una 1080i50 aunque ésta última tenga más definición, en el caso del UHD esto vuelve a hacerse evidente.

 

El gráfico 1 representa el resultado de un estudio realizado a diferentes personas a las cuales se les preguntó cuál era la pérdida susceptible de calidad que apreciaban al ir variando la velocidad de reproducción de cuadros por segundo en una imagen, teniendo como referencia una imagen con 240 fotogramas por segundo, algo extremo.

 

Gráfico 1

Gráfico 1

 

Puede apreciarse cómo para cualquier espectador, una reducción en el número de fotogramas por segundo repercute en la calidad de imagen apreciada, al contrario de lo que se podría pensar. Siempre parece que la definición es lo más importante, pero recordemos que hay otros muchos factores que influyen en la calidad de imagen que percibimos.

 

Recordemos que estamos hablado de UHD y para representar esta definición hacen falta, por lo general, pantallas más grandes para poder apreciarla. Esta es otra razón por la cual el aumento de fotogramas por segundo se hace necesario, ya que el ojo humano es más sensible a cambios bruscos en luminancia en sus extremos, haciendo las esquinas de la pantalla realmente críticas, de nuevo debido a nuestro pasado salvaje y cazador, aunque parezca increíble.

 

Este nuevo estándar de alta velocidad se denomina HFR, High Frame Rate, y básicamente se duplica u cuadruplica el número de imágenes por segundo saltando de 24 HZ en cine a 48 e incluso 96 Hz y de 50 o 60 Hz en TV a los 100 o 120 Hz del HFR.

 

En el próximo y último artículo sobre UHD de esta serie en TM Broadcast, hablaremos de la estrella al hablar de UHD, el HDR. Un aumento en la luminancia de la imagen el cual, combinado con un nuevo espacio de color, WCG y una alta velocidad de imágenes por segundo, HFR sumado a una gran definición, 4K, se combinan para ofrecer unas imágenes realmente dignas de las nuevas superproducciones de hoy día.

 

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