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Tutoriales. Pixel Aspect Ratio

Posted by satyrstudio en junio 2, 2006

Forma del Pixel

Todos los monitores de ordenador y formatos gráficos usan pixels cuadrados. ¿Por qué? Simplemente porque cada pixel representa la misma distancia horizontal que vertical. El número de pixels por pulgada (ppi) puede tener el valor que queramos. Así, si una imagen tiene 100 ppi, diremos que tiene 100 pixels por pulgada en cada una de sus direcciones.

Todo esto resulta obvio, pero si disponemos de una imagen con un valor de ppi horizontal y otro valor distinto en vertical, está claro que existe una manipulación de la imagen. Esto es lo que pasa con algunos formatos de video, especialmente en dos que son los más populares, DV y MPEG. En estos formatos, los pixels no son cuadrados sino rectangulares, o sea que los valores de ppi horizontal y vertical, son distintos.

¿Por qué se usan los pixels rectangulares? La razón principal es porque existen dos sistemas de televisión a nivel mundial, cada uno con unas características distintas.
– El sistema Europeo está basado en 25 cuadros/segundo, 576 líneas/cuadro
– El sistema Americano está basado en 30 cuadros/segundo, 480 líneas/cuadro

Los términos NTSC, PAL, y SECAM se refieren a la técnica de codificación del color, no a la frecuencia de cuadro, aunque en la práctica todos los sistemas de 30 cuadros/segundo (fps) usan NTSC y los sistemas de 25 fps usan PAL o SECAM

La razón de las diferentes frecuencias de cuadro es histórica y está basada en la frecuencia local de la red eléctrica (50 ó 60 Hz). Para evitar parpadeos debido a la persistencia de las pantallas de televisión, se optó por dividir los cuadros de la imagen en dos campos, par e impar, explorando la imagen en campos alternos. El problema, técnicamente, desapareció hace más de 25 años, pero la compatibilidad hacia atrás de los equipos domésticos hace que todavía perdure hasta la fecha.

Un cálculo rápido de los dos sistemas, revela una interesante conexión: ambos tienen más de 14.400 líneas/segundo de video. Esto fue por diseño, no por coincidencia.

Frecuencia de Datos.

Una imagen de vídeo analógico es eso, una línea horizontal analógica continua. Verticalmente está dividida por un número fijo de líneas. La resolución que una TV es capaz de mostrarnos, depende de cómo de rápida pueda explorar esa señal toda la pantalla. Para digitalizar una imagen de TV, la señal ha de ser muestreada mientras explora la pantalla. La frecuencia de muestreo ideal reflejará la resolución inherente de la señal analógica.

En ambos sistemas de TV, el número de líneas/segundo es el mismo, y cada línea contiene la misma cantidad de información. Es lógico muestrear las líneas de TV a la misma frecuencia para ambos sistemas. Esto conlleva que el proceso de muestreo obtenga el mismo número de bits/segundo en el resultado final. Para los procesadores digitales de señal, esto minimiza la diferencia entre sistemas.

Así es exactamente como se escribió la norma internacional para la digitalización de la imagen de video y televisión, hace años. Se decidió que una línea de la imagen de televisión digital tuviera 720 pixels horizontales, tanto en los sistemas de 25 y 30 fps. (Técnicamente ambos sistemas muestrean exactamente a 13.5 millones de pixel por segundo)

Sin embargo, el número de pixels verticales de cada cuadro es igual al número de líneas de TV, siendo diferentes para ambos sistemas, 576 o 480 líneas.

Todos los formatos estándar de video digital tendrán 720 pixels de anchura: 720 x 576 para 25 fps y 720 x 480 para 30 fps. Esto incluye las emisoras de TV digital, reproductores de DVD, así como todos los formatos de cámaras de DV, tanto domésticas como profesionales.

Área Visible.

La señal de televisión analógica contiene más información que no se muestra en pantalla. Estas son las líneas extras (los sistemas tienen 625 y 525 líneas en total, respectivamente) no todas llevan información y están situadas al principio y al final del área visible de la pantalla.

El estándar DV no es diferente, los 720 pixels que forman la anchura de la imagen incluyen ocho en cada uno de los extremos del área visible especificada. Esto hace que en el centro de la pantalla sólo se representen 704 pixels reales de la imagen de televisión.

Relación de Aspecto.

Veamos el efecto de todo esto sobre un formato de pantalla. La imagen de TV se muestra en la pantalla con una relación de aspecto de 4:3 (ignoremos, de momento, el formato panorámico) Si los pixels son cuadrados, una imagen de 576 líneas tendrá 768 pixels de anchura, y una imagen de 480 líneas tendrá 640 pixels de anchura.

Sin embargo, en el formato DV siempre tenemos 720 pixels de anchura y sólo se muestran correctamente cuando los 704 pixels están centrados ocupando una anchura física de 4/3 de su altura. El resultado que nos da son los pixels rectangulares – bajos y anchos a 25 fps (576 líneas) y altos y estrechos a 30 fps (480 líneas).

La relación de aspecto actual de los pixels son de 12:11 a 25 fps y de 10:11 a 30 fps. tal como se ve en el dibujo:

Tamaño de la Ventana.

Cuando pre-visualizamos un vídeo mientras editamos en la pantalla del ordenador, vemos las imágenes en la misma proporción que se verán en una televisión. Muchos programas de edición permiten elegir el tamaño de esa ventana, permitiéndonos mantener la relación de aspecto de la TV. Pero si, cuando trabajamos en DV, escalamos la imagen acorde al tamaño del pixel de vídeo (como lo hacen por defecto todos los programas de edición), veremos una imagen deformada.

Para evitar esto, el programa, haciendo uso intensivo del procesador, reescala la imagen de vídeo en una sola dimensión y luego nos la muestra. De esta forma minimiza la degradación de la imagen, manteniendo un número de líneas familiar. Es más sencillo mantener la anchura en 720 pixels y ajustar la altura.

Recordando que la imagen de TV es siempre de 704, esto nos da una altura total de 528 (704:528 = 4:3). El tamaño de la ventana para ver el formato completo de DV será de 720 x 528, como se ve en la figura:

Para ventanas pequeñas, podemos usar valores fraccionales que minimizan el esfuerzo de reescalado y retienen la calidad de imagen. Con 1/4 de pantalla tendremos una ventana de 360 x 264, etc. Todos estos tamaños son válidos para sistemas de 25 y 30 fps.

No debemos preocuparnos cuando editemos con el ordenador, si las imágenes están un poco distorsionadas (podemos ver la imagen alta y estrecha en América y baja y ancha en Europa) Todo esto se corregirá cuando pasemos la imagen a la televisión.

Sin embargo, hay situaciones en las cuales se pueden inducir errores de distorsión no visibles. Estas son:
· Importación de imágenes fijas
· Efectos que incluyan círculos o cuadrados
· Efectos que incluyan rotaciones

Nota: es conveniente disponer de un monitor de televisión externo cuando realicemos la edición con el ordenador. De este modo podemos controlar la inclusión de efectos geométricos en la edición.

Editores.

La mayoría de los paquetes de edición de video actuales, contemplan el concepto de relación de aspecto así como el tamaño y número de pixels. Adobe Premiere, Ulead MediaStudio, Sonic Vegas Video, EditDV, Xpress DV, etc. realizan todos los cálculos referentes a la relación de aspecto y compensan automáticamente el tamaño del pixel antes de mostrarlo en pantalla. Por tanto, no debemos de preocuparnos más que de usar los valores correctos de la imagen que queramos capturar (720 x 576, 25 fps. en el caso de Europa)

Círculos y Cuadrados.

Trabajando en DV, si aplicamos un efecto o transición que contenga, por ejemplo, un círculo, el editor calculará el círculo asumiendo que los pixels son cuadrados. Sobre una televisión, el círculo lo veremos un poco ovalado. Si esto nos causa algún problema, podremos ajustar esa transición (si lo permite) hasta encontrar el resultado deseado. En caso contrario, siempre podremos elegir otro tipo de efecto.

El mismo argumento lo aplicaremos a los cuadrados, aunque el ojo humano puede detectar las pequeñas desviaciones de un círculo perfecto mejor que las de un cuadrado perfecto.

Rotación de Pantalla.

Si usamos un efecto que implique una rotación de pantalla, tal como una imagen sobre imagen en movimiento, tendremos un problema similar. Si empezamos moviendo una imagen posicionada horizontalmente, con la altura y anchura ajustada para compensar la relación de aspecto, el programa mantendrá el tamaño del pixel constante, pero cuando giremos 90º la imagen, ésta se verá descompensada al hacer los cálculos. Será en este punto donde tengamos que realizar los ajustes.

Si en el efecto elegido podemos añadir puntos intermedios (keyframes), podremos añadir uno de esos puntos donde la imagen esté alineada horizontal o verticalmente. Entonces ajustaremos la relación de aspecto de la imagen en cada uno de esos puntos, teniendo en cuenta su orientación.

Como alternativa, también podremos no aplicar ninguna compensación. La relación de aspecto se mantendrá a medida que vaya girando la imagen y, a lo mejor, obtenemos un resultado de nuestro agrado.

Formato Panorámico (Wide Screen)

El formato DV también soporta el formato panorámico con relación de aspecto de 16:9. Sin embargo, esa imagen seguirá teniendo 720 pixels de anchura aunque, en el flujo de datos, se añadirá una información que permita a las televisiones de formato panorámico que muestren esas imágenes en toda su anchura.

Desde el punto de vista de la edición, el único cambio es que la diferencia entre la relación de aspecto del pixel y la relación de aspecto visible, es mucho más pronunciada que cuando usamos el modo 4:3. Si nuestro programa de edición de video soporta la edición en modo 16:9, simplemente lo seleccionaremos. Él hará el resto.

Si usamos otro tipo de editores de vídeo, podremos aplicar los principios descritos anteriormente, pero usando diferentes factores de corrección. La mayor diferencia es que donde antes podíamos ignorar la distorsión debido a la relación de aspecto 4:3, ahora tendremos que trabajar mucho, ya que aquella será mucho mayor. Un ejemplo es el cuadro girando descrito anteriormente, que lo veremos muy descompensado en 16:9 a menos que no lo compensemos para las diferentes orientaciones.

Las ventanas de previsualización pueden tener 720 x 396, 360 x 198, etc. El factor de corrección será de 16/11 a 25 fps y de 40/33 (aprox. 6/5) a 30 fps.
Las siguientes figuras muestran las dimensiones para el formato panorámico.


4 comentarios to “Tutoriales. Pixel Aspect Ratio”

  1. ricardo said

    hola mira sabes me hicieron hacer un trabajo entre la diferencia entre aspect radio pixeles cuadrados y rectangulos crees que puedas ayudarme….seria filete muchisimas gracias

  2. israel silvera said

    muy interesante la informacion, gracias saludos desde merid ayucatan mex

  3. JASON said

    muy inreresante tu explicacion despeje muchas dudas. Gracias

  4. jose said

    gracias me ha resultado de mucha ayuda. Estoy preparando un exam y me ha venido muy bien. La pagina parece interesante aunque tengo poco tiempo….

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