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¿Qué es la Ultra HDTV?

30 Mar 2014

¿Qué es la Ultra HDTV?

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Hace ya un tiempo escribí algunas entradas sobre la Ultra HDTV, pero desde que apareció la Recomendación ITU- R BT.2020 quería realizar esta entrada en el blog en la que explicase los nuevos datos de esta norma de una forma un poco más fácil y técnica qué es la Ultra HDTV.

Para ello me quiero ceñir a los diferentes aspectos que muestra la Recomendación ITU- R BT.2020. Esta recomendación fue publicada el 23 de agosto de 2012 e indica que el término UHDTV se puede utilizar en pantallas con una relación de aspecto de 16:9 que tengan al menos una resolución mínima de 3840 x 2160 píxeles cuadrados.

Aunque el cometido de este sistema de televisión es hacer llegar una calidad cuatro veces mayor a los hogares de los usuarios, es curioso que la propia NHK en Japón ha mencionado que la Ultra HDTV puede no ser apta para el uso de los consumidores, ya que para distancias cortas y a las velocidades que alcanzan las imágenes en movimiento la señal de vídeo de Ultra HDTV en pantallas que tengan un mínimo de 60” pueden causar náuseas a los televidentes ya que éstos no son capaces de procesar el movimiento a esta velocidad.

Bueno, volviendo a la Recomendación ITU- R BT.2020 , ésta nos dice que la Ultra HDTV tiene parámetros que superan a la Televisión en Alta definición en cuanto a la producción y el intercambio de programas.

En cuanto a los parámetros más característicos están los que identifican a la Ultra HDTV en referencia a dos aspectos básicos:

-       Las características espaciales de la imagen.

-       Las características temporales de la imagen.

· En cuanto a las características espaciales está por ejemplo el formato de imagen que se define en principio con una relación de aspecto de 16:9. En cuanto a las resoluciones de esta relación de aspecto existen dos:

-       Una de 7.680 x 4.320 píxeles denominada como 8K.

-       Otra de 3.840 x 2.160 píxeles o también denominada 4K, aunque no es exactamente 4K por lo que últimamente se está denominando como Quad HD.

Los píxeles son cuadrados y su muestreo es ortogonal, o sea, que las estructuras de muestreo deben ser estáticas en el tiempo y también que la ordenación de los píxeles van de izquierda a derecha en cada una de las filas y éstas van ordenadas de arriba abajo.

· Por otro lado, están las características temporales de la imagen, en donde el barrido de la imagen es progresivo y las frecuencias de la trama pueden ser de 120, 60, 60/1.001, 50, 30, 30/1.001, 25, 24, 24/1.001.

Especificaciones técnicas sobre la recomendación Rec-2020.

Para referirme a estas especificaciones, lo haré sobre los cinco puntos a los que se refiere la propia norma, que son:

-       Espacio de color.

El espacio de color que surge en esta nueva recomendación es diferente al utilizado en la televisión de alta definición, ya que este último, se apoya en el espacio de color Rec-709 y por recordar un poco, quiero decir que el vídeo digital en SDI-SD se fundamenta en el espacio de color CIE 1931.

Si quieres verlo de una  manera más gráfica puedes hacerlo en la siguiente figura:

CIExy1931_Rec_2020_and_Rec_709En esta figura aparece el triángulo interior que es el que define el espacio de color CIE 1931, el siguiente es el triángulo que define el espacio de color Rec-709 para la señal de vídeo SDI en alta definición, y el triángulo exterior es el que, si observas detenidamente, tiene los niveles de verde y rojo más incrementados y además, es el que corresponde al espacio de color Rec-2020.

-       Representación digital de la Ultra HDTV.

Según la recomendación Rec-2020, para la Ultra HDTV se ha definido una profundidad de bits de 10 o 12 bits.

Si nos referimos a una profundidad de color por componente de 10 bits disponemos de dos niveles en la señal de vídeo que son las más representativas en dicho nivel de vídeo. Por una parte hay un nivel muy significativo que es el de negro, que se fija en el nivel 64 de la señal, pero por debajo de éste, están los valores que van del 0 al 3 que se usan para temporización y del 4 al 63 que nos proporcionan datos de vídeo por debajo del nivel de negro que se ha mencionado antes. Además del nivel de negro, el otro nivel más significativo es el de blanco que está fijado en el nivel 940, pero al igual que ocurre en el nivel de negro, se encuentran los niveles que van del 941 al 1019 que proporcionan datos de vídeo por encima del nivel de blanco nominal (nivel de 940) y del 1020 al 1023 que se usan para temporización.

En el caso de utilizar una profundidad de color de 12 bits por componente la recomendación Rec-2020 nos indica que el nivel de negro está en el 256 y el nivel máximo nominal de blanco se sitúa en el 3760. Al igual que en el caso de 10 bits de profundidad de color, existen unas zonas para la temporización que en el caso del nivel de negro va del 0 al 15 y del 4080 al 4095 en la zona del nivel de blanco. Para la zona que nos proporciona información por debajo del nivel de negro, ésta se encuentra entre el nivel 16 y el 255 y en el caso que nos ofrezca datos  de vídeo sobre el nivel de blanco nominal este está comprendido entre el 3761 y 4079.

-       Coeficientes de luminancia para Ultra HDTV.

La recomendación Rec-2020 nos indica que los coeficientes de R´G´B´ (valores con corrección de gamma) de 0,2627, 0,6780, y 0,0593 son los que definen la luminancia (Y´).

-       Escalado para Ultra HDTV.

En Ultra HDTV con una resolución 4K de 3840 x 2160 hace que el escalado del vídeo se simplifique desde los formatos de 720p y 1080p de alta definición. El escalado de vídeo de 1080p a 4K se realiza fácilmente duplicando cada píxel tanto verticalmente como horizontalmente por lo que se usan cuatro píxeles en 4K para representar cada píxel de 1080p. De igual forma, en el caso de un píxel en 720p puede ser triplicado horizontalmente y verticalmente, usando 9 píxeles en la pantalla de 4K para cada píxel generado en 720p.

-       Audio en Ultra HDTV.

En Ultra HDTV se comprueba claramente que la calidad de vídeo se incrementa sustancialmente, pero hasta ahora no se ha comentado nada sobre el sonido. Éste, se incrementa hasta 24 canales. En realidad se denomina como un 22.2, o sea, 22 canales más dos de subwofers.

La disposición de estos canales son 9 en la capa superior, 10 en la capa media, 3 en la capa inferior y los 2 subwofers.

figura 10.8_OK1figura © tilanotv.es            

El siguiente diagrama compara resolución Ultra HD a resoluciones disponibles en la actualidad:

ultra HDTV

                                                                                   figura © tilanotv.es  

Fuentes consultadas:

"La señal de vídeo en alta definición" Francisco José Espinosa Pérez "Tilano"

http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bt/R-REC-BT.2020-0-201208-I!!PDF-S.pdf

SUPER HIGH VISION-RESEARCH ON A FUTURE ULTRA-HDTV SYSTEM.

Sugawara, Masayuki . NHK

ULTRAHIGH-DEFINITION TELEVISION SYSTEM WITH 4000 SCANNING LINES. F.Okano, M.Kanazawa, K.Mitani, K.Hamasaki, M.Sugawara,

M.Seino, A.Mochimaru and K.Doi

1NHK, 2Ikegami Tsushinki Co., Ltd., 3BOSE Japan and 4 Victor Company of Japan.

AN ULTRAHIGH-DEFINITION COLOR VIDEO CAMERA WITH 1.25-INCH OPTICS AND 8K X 4K PIXELS.

Hiroshi Shimamoto, Takayuki Yamashita, Noriyuki Koga, Kohji Mitani, Masayuki Sugawara, Fumio Okano, Masato Matsuoka, Jiro Shimura, Isao Yamamoto, Taku Tsukamoto, and Satoshi Yahagi

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