Teoria y términos de video digital 1

Introducción
A la hora de "capturar" con nuestro vídeo doméstico, sólo tenemos que elegir el canal, darle al "Rec" y listo, pero cuando se trata de capturar, comprimir o exportar vídeo en el ordenador la cosa no es tan sencilla. Deberemos configurar numerosos parámetros para capturar, editar, exportar y, llegado el caso, realizar un DVD o CD de vídeo y, lo peor es que, no sólo hay infinidad de opciones dentro de cada uno de esos parámetros, sino que hay sutiles diferencias que pueden volverte loco.
    Este manual pretende ser una guía de referencia de los términos más comúnmente usados a la hora de trabajar con vídeo digital. Sin saber qué significan es bastante complicado lograr en nuestros vídeos la mejor calidad posible o, peor todavía, puede que obtengamos vídeos incompatibles con el formato que deseemos. Espero que esta guía de referencia te sea de utilidad
Características del vídeo digital
     Lo primero a tener claro, es que todo lo que trabajamos en el ordenador es digital. Si escaneamos una foto, la pasamos de formato analógico a formato digital. Si grabamos con un micro en el ordenador, pasamos la voz a formato digital, y si capturamos imágenes desde el televisor, estamos transformando el vídeo de formato analógico a formato digital. Un DVD YA está en formato digital, de modo que hacer cualquier cosa con él será trabajar con vídeo digital.
    Un ordenador sólo sabe trabajar con ceros y con unos (dígitos) de modo que cualquier cosa que le llegue del exterior, ha de transformarse a ceros y unos para que él se entienda. Una imagen de vídeo en un televisor está compuesta de líneas (625 líneas para un televisor PAL, el formato usado en Europa, 525 para un televisor NTSC, el formato usado en casi toda América y Japón) pero una imagen digital está compuesta de píxeles, o puntos. Una imagen será de más calidad cuantos más puntos tenga. Un ordenador puede trabajar con imágenes de CUALQUIER tamaño, pero hay unos estándares a los que conviene adaptarse si queremos que nuestro vídeo se reproduzca, no sólo en ordenadores, sino también en televisores a través de DVD's o CD's de vídeo, en cualquiera de sus posibles formatos que veremos más adelante. Para adaptar nuestro vídeo a esos estándares hemos de ajustar los parámetros que veremos a continuación
Tamaños de pantalla
     Todos sabemos que cuanta más resolución tenga una imagen mejor, más definición tiene. Eso se comprueba claramente a la hora de ampliarla: si la resolución es escasa, al ampliarla a pantalla completa se verán esos famosos "cuadrados" que, cuanto más ampliemos más grandes se verán. Es el  efecto de "pixelación". Todas las imágenes digitales están compuestas por puntos. Cada punto es la parte más pequeña que un monitor es capaz de representar y ese punto representa un sólo color. Dependiendo de la profundidad de color a la que trabajemos, tendremos 16, 256 (8bits), 65.536(16bits), 16.777.216 (24 bits) o 16.777.216 con canal alpha dedicado a trabajar con transparencias (32 bits). Si aumentamos una imagen de 640x480, por ejemplo, hasta 800x600 el ordenador necesita 160x120 puntos que NO están en la imagen original y que, por tanto, se tiene que inventar. Aunque mediante técnicas de interpolación el ordenador puede calcular el color más probable para esos píxeles de "relleno" es evidente que cuanto más ampliemos, mayor será el número de píxeles inventados y la imagen se corresponderá menos con la original.
    Hasta aquí parece que "cuanto más grande, mejor". Pero eso no es siempre cierto. El principal factor a tener en cuenta a la hora de elegir el tamaño de captura es el destino final de nuestros vídeos. Los destinos más comunes para dar salida al vídeo son VHS, Vídeo CD, Super VCD, ChinaVideoDisc, DV y DVD. Los tamaños de captura para cada uno de estos destinos son:
    -VHS -> 768x576 Pal 640x480 Ntsc
    - Vídeo CD (VCD) -> 352x288 PAL, 352x240 NTSC
    - Super VCD (SVCD) -> 480x576 PAL, 480x480 NTSC
    - ChinaVideoDisc, (CVD) -> 352x576 PAL, 352x480 NTSC
    - DV y DVD - > 720x576, 720x480 NTSC
    Una de las cosas que más confunden al respecto y que más hacen pensar que esta afirmación no es cierta es el hecho de que en monitor de nuestro ordenador los vídeos de 352x288 aparecen como una ventana bastante pequeña que, para ver a pantalla completa, necesitamos ampliar considerablemente con la consiguiente pérdida de calidad. Eso es sólo verdad a medias. Sí que es cierto que en nuestro monitor la calidad no es óptima, pero hemos de tener en cuenta que el monitor de un ordenador está compuesto por puntos, mientras que cualquier televisor está compuesto por líneas, en concreto, 625 líneas para el sistema PAL o 525 para NTSC. Por eso, aunque en nuestro monitor la calidad VHS deje bastante que desear, al pasarla de nuevo a VHS o VCD tendremos la máxima resolución para estos medios y, por lo tanto, tendremos la máxima calidad posible por extraño que resulte.
Flujo de datos (bitrate)
     Un factor determinante en la calidad final del vídeo es el flujo de datos. Se llama así a la cantidad de información por segundo que se lee del archivo de vídeo para reproducirlo. Al igual que con el tamaño de imagen, a mayor flujo de datos, mejor calidad de imagen, pero hay que tener en cuenta que el flujo de datos es, en muchas ocasiones, más importante que el tamaño y capturas de gran tamaño pero poco flujo de datos pueden llegar a tener una calidad realmente desastrosa. Un VCD, de 1150 kbits/s y 352x288 se verá  mejor que uno de 720x576 y 300 kbits/s, por ejemplo. Aunque el tamaño de pantalla sea mayor, el escaso ancho de banda para los datos hace que para guardar la información de luminancia y color del vídeo sea necesario agrupar muchos píxeles con la misma información degradando la imagen rápidamente. El efecto resultante, es parecido al que conseguimos aumentando una imagen de baja resolución.
    Por cierto, es muy frecuente confundir Kbyte (KB) con Kbit (Kb). Un byte es un "octeto" de bits, es decir, cada 8 bits tenemos un byte. O sea, que los 1150 Kbit/s son, en realidad poco menos de 143 Kbyte/s
Flujo de Datos Constante (CBR - Constant Bit Rate)
     ¿Tienes un CD grabable a mano? Míralo. Verás que pone 650MB - 74 Min. Es decir, tiene una capacidad de 650 MB que equivalen a 74 minutos de audio. Hay un flujo constante de 150 KB/s, suficientes para suministrar toda la información necesaria de audio. Si tenemos en cuenta que para poder registrar TODA la información de un vídeo PAL a pantalla completa (720x576) necesitamos un CBR (Flujo de Datos Constante) de 32.768 KB/s  entendemos pronto el porqué de la compresión a la hora de trabajar con vídeo. Una hora de vídeo a pantalla completa sin comprimir son 115.200 MB.
    El principal inconveniente del CBR se presenta a la hora de capturar con compresión. Uno de los principales métodos de compresión (el MPEG) basa su compresión, además de comprimir la imagen fija,  en guardar los cambios entre un fotograma (o fotogramas) y el siguiente (o siguientes). Aunque el flujo de datos sea escaso, no tendremos problemas de calidad en escenas con poco movimiento y pocos cambios de imagen entre fotograma y fotograma. El problema llega con escenas de acción en las que la cámara se mueve con rapidez y un fotograma es muy, o totalmente diferente, del anterior o el siguiente. En ese caso, el ancho de banda necesario para guardar los cambios entre fotograma y fotograma crece considerablemente y queda menos espacio para comprimir la imagen, deteriorándola notablemente, tanto más cuanto menor sea el flujo de datos.
    Este es el principal problema del VCD y lo que nos lleva a todos de cabeza. El VCD usa CBR de 1150 Kbit/s para el vídeo y 224 para el audio, aunque yo aconsejo rebajar el audio a 128 Kbit/s y ampliar el vídeo a 1246 Kbit/s puesto que este formato también es  compatible en la mayoría de los casos con el formato VCD al no pasar de los 1347 Kbit/s de CBR que se especifican en su estándar. Con un flujo de datos de vídeo tan bajo, cualquier incremento es realmente de agradecer.

Flujo de Datos Variable (VBR - Variable Bit Rate)
     El único inconveniente del Flujo de Datos Variable (VBR) es que no podremos predecir cuál será el tamaño final exacto de nuestros archivos (aunque sí podemos conocer el máximo o mínimo), todo depende de la complejidad del vídeo puesto que, como su nombre sugiere, el flujo de datos varía dependiendo de la complejidad de las imágenes a comprimir. Si el vídeo tiene poco movimiento, conseguiremos bastante más compresión que con CBR pero, si por el contrario el vídeo contiene muchas secuencias de acción, el tamaño final del vídeo puede ser sensiblemente mayor que usando CBR, pero a cambio habremos preservado la calidad.
    Cuando trabajamos con CBR basta con especificar el flujo de datos que queremos que tenga nuestro vídeo, pero cuando trabajamos con VBR tenemos varias opciones:
    1. Especificar un valor medio al que el programa con el que trabajemos tratará de ajustarse en la medida de lo posible, proporcionando un flujo mayor para escenas complejas y reduciéndolo en escenas más tranquilas.
NOTA: La mayoría de compresores no nos dejarán usar esta opción a no ser que elijamos comprimir a doble pasada
    2. Determinar valores máximo y mínimo. En esta ocasión eliminamos el "criterio" del ordenador para marcar los límites por encima y por debajo
    3. Establecer una opción de calidad de la imagen que se deberá de mantener sin importar el flujo de datos. Si queremos calidad, esta será siempre la opción a utilizar, puesto que siempre usará el flujo de datos mínimo necesario para preservar la calidad especificada. De este modo, evitamos el efecto que se produce en vídeos de CBR en los que unas secuencias se ven perfectas y otras muy pixeladas con la imagen bastante degradada. El tamaño final es completamente desconocido, pero preservaremos una calidad constante en todo el vídeo.
FPS (Frames per second) - cuadros por segundo
     El vídeo, en realidad, es un continuo flujo de imágenes. La retina tiene la propiedad de retener durante unos instantes lo último que ha visto de modo cuando vemos una secuencia de imágenes, pero que cambia rápidamente, las imágenes se superponen en nuestra retina unas sobre otras dando la sensación de continuidad y movimiento. Ahora bien, ¿cuantos cuadros por segundo (frames per second en inglés) son necesarios para crear esa sensación de continuidad? El estándar actual establece 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

Video Institucional de Laboratorios IBC