estado del arte de las tecnologias audiovisuales marzo 2011

ESTADO DELARTEDE LA CAPTACIN DE IMGENES AL USUARIO FINAL

DE LAS TECNOLOGAS AUDIOVISUALES

ESTADO DELARTEDE LA CAPTACIN DE IMGENES AL USUARIO FINAL

DE LAS TECNOLOGAS AUDIOVISUALES

Estudio realizado por Xpertia Soluciones Integrales en colaboracin con el Cluster Audiovisual de Madrid.

INTRODUCCIN GENERAL

El presente informe viene auspiciado por el inters del Cluster Audiovisual de la Comunidad de Madrid de tener en un nico documento un compendio de conocimientos relacionados con la cadena tecnolgica del sector, y ponerlo a disposicin de la comunidad de empresas y organismos y de sus propios socios. Se ha escrito mucho sobre las tecnologas aplicables a este sector, se han escrito libros, informes, white papers, pero no existe actualmente ningn documento extenso que cubra las tecnologas aplicables en cada bloque de los sistemas utilizados, desde la captacin de la imagen hasta la visualizacin por parte del usuario final. Esta es precisamente la motivacin que hemos tenido al crear este documento-libro, que engloba la mayor parte de los campos de la tecnologa actual. Al crear esta documentacin, ciertamente se ha pensado solo en los aspectos tcnicos de la cadena de valor, sin importar las vinculaciones al negocio, es decir un documento asptico a los fines de uso de la tecnologa, actualizable en el futuro y pensado para englobar la mayor parte de las posibilidades tcnicas que actualmente estn disponibles.

Qu Pretende ser? Este informe PRETENDE SER: Un DOCUMENTO DE CONSULTA, que forme parte de la biblioteca ms exigente, y que permita junto con sus actualizaciones futuras ser un referente de conocimiento. Un DOCUMENTO DE FORMACION, que permita adquirir informacin a los nuevos profesionales recin llegados a las empresas o a los que deseen reciclarse, de una manera eficaz y directa. Un DOCUMENTO TECNOLOGICO DE ACTUALIDAD, que no pretende decir cual es el futuro sino el presente, lo disponible, para poder configurar un sistema o negocio nuevo.

Este informe NO PRETENDE SER: Un LIBRO COMPLETO en que estn recogidos todos los aspectos posibles de cada tecnologa, porque es inabordable desde el punto de vista de su extensin, y de su complejidad esquemtica. Un MERO ESTUDIO obsoleto en el tiempo, y para ello se ha estructurado de forma que sea posible su ampliacin, mejora y adaptacin. Un INFORME MULTIDISCIPLINAR en el cual se aborden todos los posibles medios de transmisin y modelos, por ser inviable en extensin.

Como se puede observar por la extensin de este documento, an sin haber acogido en su seno todos los posibles mdulos y ramales conocidos (cine u otros), es inmensa la cantidad de informacin disponible as que se ha sido muy cuidadoso para la seleccin de la misma y evitar informacin desfasada o redundante.

Estructura La estructura del informe viene dada por la coherencia de los procesos que sigue una seal audiovisual desde que es captada hasta llegar al usuario, y es por ello por lo que se ha creado un esquema. En dicho esquema, que ser tambin el esquema de referencia en todo el informe, se han dividido por mdulos las partes a analizar individualmente, tal que cada mdulo ser un captulo del mismo. Esta divisin se ha seleccionado dado que la cadena de las tecnologas audiovisuales es bastante lineal, y da pie a un exhaustivo estudio de cada mdulo. El inters por describir las tecnologas ha llegado hasta donde se ha credo conveniente en trminos de extensin, dado que cada punto tratado se describe en ms detalle en sus correspondientes normativas y libros, tal como puede verse en la bibliografa. Adicionalmente se ha tomado como hilo conductor donde ello ha hecho falta, el modelo audiovisual de la televisin por ondas hertzianas, dado que aplicar modelos diferentes a este en todos los mdulos, como por ejemplo Cine, televisin en 3D o IPTV en distribucin, haran que el informe fuera ms completo pero inmanejable, y se ha considerado que estos medios pueden llegar a incluirse en versiones futuras y anexos. Se ha cubierto extensamente en este informe el estado del arte tecnolgico, evitando entrar en ningn tipo de estadsticas, resultados de consultoras, previsiones del mercado, etc, para poder concentrar todo el esfuerzo y los datos aportados dentro de la ms estricta descripcin de la tcnica. Esto se ha reforzado con el hecho de que los autores del mismo son expertos en la materia desde hace ms de 20 aos, siguiendo todos los avances que han acaecido desde entonces.

Metodologa de lectura y acceso a la informacin Est el documento estructurado tanto para una lectura de consulta como para profundizar en el mismo, organizado por mdulos autocontenidos, por lo que no es necesario leer los anteriores para tener la informacin que se necesita. Dicha lectura puede realizarse por captulos de forma recomendada, ahondando en la parte de la cadena de valor que ms interese. Por otra parte, no cabe duda de su contenido altamente tcnico, y hemos insistido en que la tipologa de contenido textual as como de las imgenes sea lo suficientemente atractiva para todos los niveles de exigencia, desde tcnicos sin experiencia hasta ingenieros muy cualificados. Claramente el contenido en ciertos captulos es profundo y difcil de digerir sin ciertos conceptos previos, pero esto es normal en un informe de consulta como es este, dada la imposibilidad de empezar de cero en conocimientos dentro de este documento. La informacin contenida en este informe es de vigente actualidad en la fecha de su publicacin, pero la tecnologa relacionada con este sector aludido est en constante evolucin, incluso ms que el resto de sectores ms proclives a evitar cambios estructurales. Este hndicap se cubre con la posibilidad de ampliacin de informacin en sucesivos anexos al mismo, gracias a la modularidad con la que ha sido concebido. Slo queda antes de entrar en los captulos tcnicos descriptivos, el agradecer a los ms de 20 colaboradores que han participado en este informe, empresas que se han involucrado, y personal del Cluster Audiovisual de la Comunidad de Madrid, su tiempo y experiencia puesta a disposicin. Todos ellos han hecho posible un informe tecnolgico de ms de 400 pginas que esperamos sea un manual de consulta de referencia en las empresas y entidades de dentro y fuera del Cluster.

INDICE1. CAPTACIN Y REALIZACIN 1.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 1.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 2. INGESTA Y CATALOGACIN 2.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 2.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 3. CONMUTACIN Y CONTROL DE CALIDAD 3.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 3.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 4. INTERFACES 4.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 4.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 5. ALMACENAMIENTO Y ARCHIVO DIGITAL 5.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 5.2 TECNOLOGAS DE ALMACENAMIENTO 6. EDICIN Y POSTPRODUCCIN DIGITAL 6.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 6.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 7. REDES DE COMUNICACIONES 7.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 7.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 8. CONTROL DE CONTINUIDAD 8.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 8.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 9. CODIFICACIN DE FUENTE 9.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 9.2. TECNOLOGAS DE CODIFICACIN DE Vdeo 9.3. TECNOLOGAS DE CODIFICACIN DE AUDIO 10. MULTIPLEXACIN 10.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 10.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES

11. SEALIZACIN 11.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 11.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 12. ADAPTACIN AL CANAL 12.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 12.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 13. RECEPCIN 13.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 13.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 14. VISUALIZACIN 14.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 14.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES ANEXOS I: GLOSARIO DE TRMINOS II: BIBLIOGRAFA

1. CAPTACIN Y REALIZACIN

1.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 1.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 1.2.1 TECNOLOGAS DE CAPTACIN DE IMAGEN 1.2.2 FORMATOS DE TELEVISIN

1. CAPTACIN Y REALIZACIN1.1 INTRODUCCIN Y OBJETIVOS En este primer mdulo analizado, se intenta dar una visin general de las tecnologas base que soportan la captacin, as como de los formatos audiovisuales ms habituales y estandarizados. Al igual que en otras partes del sistema, las posibilidades de tecnologas ligadas a marcas concretas son amplias, pero no es el objetivo de este informe, puesto que ese estudio del estado del arte particular para soluciones privadas sera eterno. Es por ello que nos hemos propuesto analizar las dos tecnologas ms extendidas de captacin bsica (CMOS y CCD) considerando el resto de aditivos a la captacin como particulares de cada empresa (SONY, PANASONIC, REDONE, etc). La evolucin de los chips de captacin y procesado ha ido orientada en los ltimos aos hacia la resolucin efectiva, calidad de absorcin de longitudes de onda, as como hacia la transformacin de los row data en datos medianamente adaptados para su proceso, hecho este que simplifica el tratamiento mediante circuitos adicionales, siempre ms costoso y voluminoso. Adicionalmente se han querido introducir los estndares bsicos de la seal de televisin, que son una de las bases por la que los sistemas de captacin puedan tratar y configurar la seal captada en bruto segn formatos aceptables. Estos formatos bsicos han evolucionado hacia los de carcter digital, de forma que los nuevos formatos de alta definicin han sido adoptados de forma natural.

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1. Captacin y realizacin

1.2 TECNOLOGAS DISPONIBLES 1.2.1 Tecnologas de captacin de imagen 1.2.1.1 Introduccin a las cmaras de TV La cmara es un elemento fundamental de un sistema de comunicacin visual, ya que se encarga de convertir una escena tridimensional en una seal temporal analgica o digital, que permite su visualizacin sobre dispositivos 2D y 3D. Dicha seal puede ser almacenada o transmitida para su recepcin y presentacin A continuacin se muestran los bloques que componen una cmara de vdeo, dichos bloques dependen de la aplicacin de la cmara.

Diagrama de bloques de una cmara de vdeo.

Bloque ptico: El bloque ptico est formado por varias lentes que realizan las funciones de enfoque, zoom y control de la luminosidad que incide en sensor de la imagen. La variacin de su distancia focal permite modificar el punto de enfoque, proyectando la escena sobre el dispositivo sensor de imagen CCD (Charge Coupled Device). De igual modo, permite regular la cantidad de luz incidente sobre el CCD mediante el

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1.2 Tecnologas disponibles

diafragma. Si la cmara dispone de la funcionalidad zoom, el grupo ptico puede modificar la posicin relativa entre las lentes para modificar el ngulo de la escena que se proyecta al CCD. Sensor de Imagen (CCD): Este dispositivo se encarga de transformar la luz que incide en la lente en una seal elctrica. Las cmaras adquieren la imagen en intervalos espaciales peridicos formados por lneas que forman la informacin de vdeo. La mayora de los CCDs tienen la capacidad de ajustar la cantidad de luz que incide mediante el obturador electrnico. Las cmaras profesionales incluyen 3 CCDs, uno para cada componente de color, sin embargo las cmaras domsticas utilizan, por lo general, un nico CCD para los 3 componentes de color. Registro y acondicionamiento de seal: se encargan de proporcionar las componentes de color que sern tratadas por unidades de control de cmaras externas. Para sistemas domsticos, este mdulo se encarga del control del grupo ptico, el sensor y diversos parmetros como enfoque, ajuste del iris, velocidad de obturacin etc. Visor: Muestra al operador de cmara la imagen que recibe el sensor. Se utiliza para realizar el control de enfoque y el encuadre artstico de la escena. Registro: Se utiliza para almacenar grabaciones. Slo est presente en las unidades de cmara que incorporan un sistema de registro de vdeo en cinta, DVD, memoria flash etc. En el mbito profesional se utilizan este tipo de cmaras para la realizacin de reportajes en directo. Entradas y salidas. Proporcionan las interfaces para las seales de vdeo y/o audio capturadas por la cmara. Micrfono integrado: Se usa para el registro de seal de audio en directo. nicamente lo incorporan las cmaras domsticas

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y las profesionales para reportajes exteriores. En el registro y produccin de vdeo en estudio se utilizan micrfonos y canales de audio independientes y slo se mezclan con la seal de vdeo en la fase de produccin. 1.2.1.2 Sensores CCD Los CCD recogen la luz incidente y la transforman en impulsos elctricos. Se basan en la tecnologa MOSFET y bsicamente estn formados por cadenas de transistores MOSFET. El CCD en primer lugar registra los datos y seguidamente extrae la informacin de la seal analgica almacenada mediante diferentes tcnicas. Registro de seal: Existe un tiempo determinado para la adquisicin de la imagen por parte del sensor, llamado tiempo de exposicin, durante dicho tiempo la luz incidente se almacenar en la capa del contacto de polisilicio. Extraccin de seal: Una vez que se ha registrado la luz incidente bajo la estructura del CCD, se realizar el proceso de lectura y extraccin de dicha seal. La extraccin de dicha seal se puede realizar mediante diferentes tcnicas que determinan las diferentes estructuras de sensor CCD existentes. El desplazamiento de la carga se obtiene mediante seales de reloj externas. En general todas las estructuras de CCDs existentes en el mercado presentan una gran fiabilidad y robustez, adems de su respuesta lineal. Por otro lado, no presentan distorsin geomtrica, por todos estos motivos, su uso en el mercado para aplicaciones de vdeo est muy extendido. Su principal problema es el efecto smear, que consiste en una lnea saturada vertical que se produce al captar objetos muy luminosos, debido a la contaminacin de cargas adyacentes en los CCD.

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Sensores CCD matriciales: Un sensor matricial est formado por una agrupacin de elementos CCD lineales en forma de matriz tal y como se aprecia en la siguiente figura:Sensor CCD Matricial.

El grupo ptico dirige la imagen sobre la superficie del sensor para que sea adquirida de forma simultnea y una vez adquirida dicha imagen, se realiza la lectura de la informacin de cada CCD, y sta se desplaza a la salida. La lectura de una lnea se realiza en el tiempo de lnea de la seal de vdeo y la adquisicin de otra imagen se realizar en el tiempo de borrado de campo. Por tanto la lectura exige que el tiempo de exposicin del CCD sea menor al tiempo total de borrado de campo. Estos sensores deben de llevar un obturador mecnico que evite que la luz incidente altere la informacin de la imagen durante el tiempo de lectura. Sensores CCD de transferencia de cuadro (Frame Transfer CCD): Los CCDs de transferencia de cuadro son muy habituales en cmaras de vdeo. La diferencia con los CCDs de transferencia matricial radica en que stos slo tienen la mitad de la superficie expuesta a la luz y la otra parte est protegida. Bsicamente consiste en adquirir la imagen usando la superficie sensible a la luz y seguidamente enviar las cargas a la zona protegida de la luz. De este modo es posible realizar los procesos de adquisicin y lectura de los datos de forma independiente y simultnea. Tambin

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hay que aadir que el tiempo de exposicin puede llegar a ser igual al periodo de campo. Para este tipo de sensor CCD no es necesario utilizar un obturador mecnico, ya que la imagen adquirida est protegida de la luz cuando se convierte a seal de vdeo. Sensores CCD de transferencia de cuadro divididos: Se trata de un sistema muy similar al de transferencia de cuadro. La zona central est expuesta a la luz incidente, est dividida en 2 zonas, la superior y la inferior. La transferencia de la carga de la zona superior se enva a una zona opaca situada encima de ella y la zona inferior enva la carga a una zona opaca inferior. El resultado se muestra en la siguiente figura.

Sensor CCD con transferencia de cuadro dividida.

Con este sistema de transferencia de carga, se reduce el smear, ya que el tiempo de desplazamiento se reduce a la mitad en comparacin con el sistema de transferencia de cuadro.

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Sensores CCD de transferencia interlnea: Este sensor est formado por estructuras CCD lineales en las que existen filas intercaladas expuestas a la luz y otras protegidas. Mediante este sistema la transferencia de la carga se realiza en un nico paso, desapareciendo el efecto smear. La problemtica de este tipo de CCDs es que al intercalar filas opacas, existe una menor densidad de material sensible a la luz, lo que disminuye la resolucin de la imagen. 1.2.1.3 Sensores CMOS Los sensores de pxel activo (APS) permiten seleccionar los elementos que componen la imagen y no es necesario realizar una transferencia de cargas entre los sensores. Usan la tecnologa CMOS que est formado por multitud de fotodiodos sensibles, (uno para cada pxel) que crean una corriente que cambia en funcin de la intensidad de luz incidente. Sus caractersticas son: Alta velocidad de procesado. Acceso aleatorio. Evita el efecto smear. Bajo consumo. Facilidad de integracin con procesadores. Coste reducido. En cada fotodiodo sensible existe un amplificador que aumenta la seal de fotodiodo. Posteriormente esta seal se digitaliza mediante un conversor. Por lo tanto se puede leer directamente la seal de cada pxel sin necesidad de desplazamiento de cargas como suceda en los sensores CCDs evitando el efecto smear. Por el contrario, el amplificador existente ocupa un espacio que no captura informacin, por lo que la resolucin ser menor en comparacin con los sensores CCDs. Para evitar el problema anterior, se aument la densidad de integracin de fotodiodos sensibles y la

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inclusin de microlentes que concentran la luz en la zona sensible. A continuacin se muestra una figura comparativa entre las dos tecnologas.CCDComparacin tecnologa CCD y CMOS.SENSITIVITY S/N EXCELLENT EFFICIENCY OF O-E CONVERSION EXCELLENT FD AMP EXCELLENT EXCLUSIVE PROCESS GOOD FUNDAMENTAL PHENOMENON GOOD

CMOSGOOD EFFICIENCY OF AMP GAIN POOR PERFORMANCE OF TRANSISTOR GOOD CMOS LSI PROCESS NO SMEAR CAN BE IGNORED GOOD DEPENDING ON PIXEL N EXCELLENT

DARK CURRENT

SMEAR D-RANGE POWER CONSUMPTION

GOOD

Una problemtica asociada a los sensores CMOS es que tienen un elevado ruido de patrn fijo que no cambia con el tiempo y se puede llegar a aprecia en la imagen bajo ciertas condiciones, debido al amplificador existente en cada fotodiodo sensible. 1.2.2 Formatos de Televisin 1.2.2.1 Formatos de TV analgicos. PAL y NTSC Sistema NTSC: El sistema NTSC (National Television System Committee) estableci las bases de los sistemas de TV en color, se trata por tanto del primer sistema de televisin simultneo ya que transmite las dos seales de color de forma simultnea, usando para ello las seales I y Q. El sistema NTSC permite la compatibilidad tanto directa como inversa con emisiones en blanco y negro. Para transmitir las seales I y Q se utiliza la modulacin en cuadratura de la subportadora de color. Con el objetivo de que el receptor pueda demodular los vectores de modo coherente, se transmite en el borrado de lnea una muestra del oscilador local, denominado salva de subportadora.

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La matriz de transformacin del espacio de color utilizada en el estndar NTSC es:

Las componentes I y Q son filtradas con un BW de 1,3 MHz y 0,6 MHz, limitando considerablemente el ancho de banda (resolucin espacial) de la informacin colorimtrica de la escena. Se fundamenta en la sensibilidad del ojo a las variaciones de brillo y tiene en cuenta la falta de sensibilidad del ojo a las variaciones de tono. Por este motivo, en el sistema NTSC se desfasan 33 las componentes U y V que contienen la informacin de color, dando lugar a un nuevo sistema de representacin basado en las componentes I y Q. EI= I cos 33 - Q sen 33 EQ= I sen 33 + Q cos 33 Espectro de la seal de vdeo y audio: La seal de vdeo se limita a 4,2 MHz en el sistema NTSC, ubicando la portadora de sonido a 4,5 MHz, quedando ligeramente por encima del mximo ancho de banda de la seal de vdeo. La subportadora de color se sita en 3,58 MHz. Espectro de la seal de vdeo NTSC.

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Este sistema presenta dos debilidades frente a las distorsiones sufridas en el medio de transmisin: Los errores estticos de fase: Ocurren cuando el oscilador del demodulador no se encuentra con la fase correcta, sino que se encuentra algo desplazado con respecto a la fase del oscilador del codificador. Para intentar corregir los efectos de dichos errores, los receptores NTSC suelen incorporar un control de tono (HUE). Los errores de fase diferencial: Suceden cuando la salva de subportadora y la seal de crominancia se desfasan un valor diferente, originando un valor de color distinto. No es posible corregir el efecto provocado por los errores de fase diferencial. Estos inconvenientes fueron resueltos por el sistema PAL desarrollado con posterioridad a este estndar. Sistema PAL El sistema PAL (Phase Alternation Line) es una mejora significativa del sistema NTSC, que se implant en Espaa en el ao 1973. En concreto, el sistema PAL definido en la BT.470, adopta una solucin basada en la modulacin en cuadratura con portadora suprimida de las componentes de color B-Y y R-Y, ubicando las portadoras en la parte alta del espectro (4.43 Mhz) y tomando un mltiplo impar de la frecuencia de lneas (284) desplazado el valor -0.25 con el objetivo minimizar las intermodulaciones de ambas seales.Espectro de la seal de vdeo PAL.

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La frecuencia de subportadora en el sistema PAL tiene un valor de 4,43361875 MHz, tal y como se puede observar en la figura anterior. El sistema PAL es un sistema de vdeo compuesto, ya que enva la seal de luminancia (Y) y las dos seales diferencia de color (de este modo mantena la compatibilidad directa con los televisores B/N) para transportar la informacin de color de una imagen. La luminancia tiene el siguiente valor: Y = 0,3R + 0,59G + 0,11B El sistema PAL utiliza una versin ponderada de las componentes B-Y y R-Y, denominadas U y V, para enviar la informacin del color con un BW de 1,3 MHz. U= 0,493 (B-Y) V= 0,877 (R-Y) A partir de estas seales moduladas en cuadratura, es posible obtener la seal de crominancia:

En la siguiente figura se observa la representacin vectorial de las seales U y V. La fase del vector resultante de las dos seales representa la informacin de color, mientras que la amplitud del vector de crominancia representa la informacin de saturacin.

Con el objetivo de evitar los errores de fase diferencial que se producen en el canal de transmisin, el sistema PAL lleva a cabo una

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alternancia de 180 de la componente V. Esto significa que para enviar la seal de color en una lnea se utilizarn los vectores U y V y en la siguiente lnea se utilizarn los vectores U y V. Este proceso permite reconstruir el vector de crominancia con la misma fase que se gener, manteniendo en todo momento el tono o color de la seal, con slo una penalizacin en la saturacin del color que se ve ligeramente mermado, cuando se produce este tipo de distorsin. Variedades del Sistema PAL: PAL-S: Es el tipo ms simple de codificador PAL. Su desventaja es que es muy vulnerable a los errores de fase elevados. Para evitar este problema se desarroll el sistema PAL-D. PAL-D: Emplea una lnea de retardo para la seal de crominancia, realizando un promediado de los vectores de color de dos lneas consecutivas, disminuyendo el efecto negativo de los errores de fase a costa de disminuir la resolucin vertical. Espectro de la seal PAL: La seal PAL esta formada por el espectro de la seal de luminancia y el de la seal de crominancia (seales U y V) imbricada frecuencialmente con la luminancia, como se muestra en la siguiente figura:Espectro de la seal PAL.

Debido a la cercana existente entre las componentes de luminancia (Y) y crominancia (U y V), la tarea de separacin de ambos espectros resulta muy compleja, siendo inevitable que parte del espectro de la

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seal de crominancia se introduzca en el de la seal de luminancia y viceversa, afectando de manera significativa a la calidad del sistema PAL, y produciendo la distorsin conocida como cross-color. Por tanto el sistema PAL es un buen sistema de difusin de televisin analgica (PAL-D), con un buen comportamiento ante los errores de fase pero con enormes limitaciones en entornos de produccin debido a los deterioros que sufre la seal en el proceso de separacin de luminancia y crominancia, requeridos en la mezcla de seales, as como en su procesado para la generacin de distintos efectos. Otra problemtica comentada es el bajo ancho de banda que tienen las seales de crominancia, ocasionando prdidas apreciables de las componentes de color. Sistema SECAM: El sistema de televisin SECAM (Squentiel Coleur Mmoire) que alterna el envo de las seales diferencia de color (R-Y) y (B-Y) lnea a lnea. Para obtener la seal de color de una imagen es necesario tener las dos seales diferencia de color, por lo que se almacena el contenido de la lnea anterior y se procesa a la llegada de la nueva lnea. Para la transmisin de las seales se utiliza una modulacin en frecuencia, ya que es menos sensible a las interferencias que provocan los errores de fase. En el sistema SECAM las dos seales diferencia de color deben tener la misma amplitud para que modulen con el mismo nivel a la portadora de frecuencia. En este sistema las seales ponderadas se conocen como DR y DB. Su coeficiente de ponderacin se calcula en funcin del valor mximo de las seales (R-Y) y (B-Y). DR= -1,9 (R-Y) DB= +1,5(B-Y) 1.2.2.2 Formatos de TV digitales En la actualidad la mayora de los Estudios de TV estn adaptados a la tecnologa de vdeo digital. Es posible implementar un estudio completo de TV que trabaje totalmente en un entorno digital porque en el mercado existe equipamiento digital para toda la cadena, desde la generacin/produccin, tratamiento/postproduccin, transmisin/recepcin y decodificacin/monitorizacin.

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Todo este cambio viene impuesto por una serie de ventajas que conlleva la TV digital frente a los sistemas tradicionales PAL, NTSC, y SECAM. Se puede resumir las ventajas de la TV digital en las siguientes: Unificacin del tipo de seal: independiente del tipo de informacin que se est transmitiendo. Con ello se unifica el tipo de instalaciones, lo que simplifica y abarata las mismas. Regeneracin de la seal: se tiene una mayor capacidad de regenerar la misma, manteniendo el nivel de calidad. Mejor adecuacin al canal de transmisin: mediante el uso de tcnicas de correccin de errores, al trabajar en un entorno digital, permite corregir los posibles errores en la transmisin de la seal. Mejorando la distribucin de la seal al aplicar todas las tecnologas avanzadas de los sistemas de transmisin digital (xDSL, COFDM, etc.) Elimina la intermodulacin luminancia/crominancia: al no imbricar la seal de crominancia sobre la seal de luminancia, como se haca en los sistemas analgicos. Multigeneracin: mejora la calidad en los procesos de reproduccin y edicin. Conectividad: al trabajar en un entorno digital normalizado, la interconexin entre equipos de generacin de efectos y postproduccin es mucho ms sencilla. Principalmente la TV digital se rige por una serie de normas, las principales se citan a continuacin: Recomendacin ITU-R BT.601, conocida como la Norma Digital de Estudio: define los parmetros de conversin analgica/ digital para seales de vdeo en componentes (Y, CR, CB) en Estudios de TV.

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Recomendacin ITU-RBT.-656: define los interfaces para las seales en componentes de vdeo digital en sistemas de 525 y 625 lneas. Bsicamente lo que hace es definir el formato de los datos. Formatos en Definicin Estndar: La norma digital de TV se ha definido de manera que la mayora de los parmetros sean comunes para los sistemas de 625 y 525 lneas, de este modo se consigue una mayor facilidad en los intercambios de material multimedia y la adaptacin de los equipos entre ambos sistemas. En esta normativa desaparecen la mayor parte de las diferencias que hay entre los diferentes sistemas de TV actuales. Las seales de componentes de color R, G, y B estn normalizadas entre los valores de 0 y 1 voltio. Con esta normalizacin se asegura que la seal de luminancia est dentro del rango 0 y 1 voltio, ya que, como se vio: Y = 0,30 R + 0,59 G + 0,11 B No obstante, con las seales diferencia de color no ocurre lo mismo, puesto que: R Y = 0,70 R 0,59 G 0,11B B Y = 0,89 B 0,30 R 0,59G Es decir que estas seales estn entre: -0,701 < R Y < 0,701 -0,886 < B Y < 0,886 Para que el margen de estas seales sea el mismo que el de la seal de luminancia, tendrn que estar en el rango de 0 y 1 voltio, o -0,5 y +0,5, y por lo tanto hay que atenuarlas. De esta forma se obtienen las seales diferencia de color normalizadas, que se definen de la forma siguiente: CR = 0,713 (R Y) CB = 0,564 (B Y)

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Por tanto, las seales con las que se trabajar en un sistema de TV digital sern las siguientes: Y, CR, CB Donde las tres seales estn normalizadas, con una amplitud mxima de 1 voltio. Recomendacin ITU-R BT-.601 La recomendacin BT.601 describe los parmetros normalizados de la seal de vdeo digital con calidad de estudio de TV. Se public en 1982, y es el principal acuerdo internacional sobre un estndar de TV digital al que se ha llegado hasta ahora. Los parmetros principales a los que se refiere esta recomendacin son los siguientes:PARMETROSEALES CODIFICADAS FRECUENCIA DE MUESTREO PERIODO DE MUESTREO ESTRUCTURA DE MUESTREO

Parmetros de recomendacin principales.

RECOMEDACIN BT.601Y, CR (R-Y), CB (B-Y) 13,5 MHZ PARA Y 6,75 MHZ PARA CR, CB 74 NS ORTOGONAL EN SISTEMAS DE 625 LNEAS: LUMINANCIA - 864 EN SISTEMAS DE 525 LNEAS: LUMINANCIA - 864 CROMINANCIA- 532 LUMINANCIA - 858 LUMINANCIA: 720 CROMINANCIA: 360 SISTEMA PCM DE 8 BITS (10 BITS OPCIONALES) POR MUESTRA CON CUANTIFICACIN LINEAL RESERVADOS DEL 0 AL 16 Y DEL 235 AL 255 LUMINANCIA (UNIPOLAR): DESDE 16, NIVEL DE NEGRO HASTA 235, NIVEL DE BLANCO CROMINANCIA (BIPOLAR) EN 128 EL NIVEL CERO DE CROMINANCIA

MUESTRAS POR LNEA:

MUESTRAS ACTIVAS

CODIFICACIN

NIVELES DE CUANTIFICACIN

Los niveles 0 y 255 se reservan para referencia de tiempo y sincronismo.

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Posteriormente, se revis la recomendacin BT.601 y se pas de trabajar con 8 bits por muestra a un valor de 10 bits, porque con los 8 bits en los equipos de postproduccin (edicin y efectos, principalmente) se producan errores de clculo que se van acumulando con cada iteracin. Con 10 bits por muestra estos errores se minimizan de modo significativo. Frecuencia de muestreo De las tres seales que hay que digitalizar (Y, CR, CB) la que tiene un mayor ancho de banda es la seal de luminancia que puede llegar hasta los 5.5 MHz. Segn el teorema de Nyquist la frecuencia de muestreo debe ser como mnimo doble de la frecuencia mxima de la propia seal a digitalizar. La frecuencia de muestreo que se ha elegido para este sistema tiene que ser un mltiplo exacto de la frecuencia de lnea, tanto para los sistemas de 525 como para los de 625 lneas. El nico valor que cumple estas condiciones es la frecuencia de 13,5 MHz. Que corresponde a un periodo de muestreo de 74 ns. De acuerdo a este valor se ha escogido como frecuencias de muestreo las siguientes: Para la seal de luminancia: 13,5 MHz. Para las seales de diferencia de color: 6,75 MHz. El hecho de muestrear la seal de crominancia con una frecuencia de 6,75 MHz, siendo filtrados a 2.75 MHz cada uno. Esto significa un aumento considerable respecto a los sistemas PAL, NTSC y SECAM, que solamente utilizaban anchos de banda hasta 1,3 MHz. La forma en la que se muestrea la seal de TV se conoce como norma 4:2:2, (en este caso los nmeros representan la relacin entre las frecuencias de muestreo de la seal de luminancia y la frecuencia de muestreo de las seales diferencia de color). Existen otras normas, por ejemplo: en los Estudios de Produccin y Postproduccin se suele usar un muestreo completo para las tres seales R, G, y B, a esta norma se la denomina: norma 4:4:4. Sin embargo, para la emisin (sistemas Broadcast) de la seal de TV digital se usa la norma 4:2:0, que descarta (en realidad hace la media) una de cada dos muestras de crominancia.

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Lnea Activa Digital La duracin de una lnea de vdeo en los sistemas NTSC y PAL es de: 525 lneas: 625 lneas: TL = 1/ fL = 286 / 4.500.000 = 63,55 s TL = 1/ fL = 1 / 15.625 = 64 s

En la recomendacin 656 se establece que en la digitalizacin de la seal de vdeo se realicen 720 muestras de cada una de las lneas, por tanto, la duracin de una lnea ser como mnimo de: N de muestras * 1 / f muestreo = 720 * 1 / 13,5 MHz = 53,33 s La duracin de una lnea digital activa de vdeo (LAD) es, por tanto, de 53,3 s, y este valor es vlido tanto para los sistemas de 625 lneas como para los de 525. La duracin de periodo de borrado es de 144 muestras en el sistema PAL, y de 138 muestras en el sistema NTSC. En la prctica estas muestras se utilizan para transmitir otra informacin (sonido). El nmero total de muestras que se generan en cada lnea es de 1.440. De las cuales (en la norma 4:2:2) 720 son de la seal de luminancia y las otras 360 de cada una de las seales diferencia de color. Ejemplo sistema PAL, con la seal Y: 720 muestras (LAD) + 132 + 12 = 864 (601). La eleccin de esta lnea digital, como se vio, obedece a razones de compatibilidad entre los sistemas de 525 y 625 lneas. Al ser la LAD igual para ambos sistemas se puede hacer que los equipos trabajen fcilmente con ambos. La nica diferencia entre los dos sistemas est en la forma de supresin de la lnea y la trama, que se hace en la salida de los equipos, en la conversin de digital a analgica. En los sistemas de 625 lneas hay 25 lneas por cada campo que no contienen informacin, y que por tanto no sera necesario digitalizarlas. En estos sistemas se eliminan las lneas: Campo 1 (trama 1): desde la lnea 624 hasta la lnea 23 Campo 2 (trama 2): desde la lnea 311 hasta la lnea 336

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Por tanto, el nmero de lneas activas en cada imagen es de 575 lneas, y en los sistemas de 525, el nmero de lneas activas es de 507, puesto que en este caso se eliminan 9 en cada campo. Formatos en Alta Definicin: Percepcin visual Con la llegada de la televisin de Alta Definicin han sido muchos los cambios sobre la imagen que suponen mejoras en la percepcin visual, como el formato de imagen, colorimetra, relacin de aspecto, distancia y ngulo de observacin etc. Otro factor ha sido la mejora de la resolucin, que en definicin estndar era de 720x576 pxeles y en alta definicin puede llegar a 1920x1080 pxeles.Distintas resoluciones.

La relacin de aspecto es el cociente entre la anchura y altura de un monitor. La televisin de definicin estndar tena una relacin de aspecto de 4/3, pero poco a poco la relacin de aspecto est cambiando a 16/9 (impulsada de algn modo con la llegada de la televisin en Alta Definicin) debido a que las personas estn ms acostumbradas a que las escenas se desarrollen en el plano horizontal que en el plano vertical. Distancia de observacin La distancia de observacin en los sistemas de televisin se calcula:

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Precisin visual de 1/60 ( = 1 minuto de arco). NL = Nmero lneas horizontales. d = Distancia de observacin ideal H = altura del display

Si se aplica esta ecuacin para SD (estndar definition) y HD, se obtiene que la distancia de observacin de la imagen se reduzca tres veces en HD.

Distancia de observacin de la imagen.

Por tanto se duplica el ngulo de visin vertical y se triplica el ngulo de visin horizontal con respecto a la televisin de definicin estndar. Otro factor de suma importancia es el ngulo de visin central que en televisin SD es de 10, mientras que para HD es de 30, mejorando de forma muy notoria respecto a la televisin SD. Un factor importante es el sistema de representacin en color (Colorimetra), ya que ste determina la calidad de del sistema de televisin. ste utiliza para los formatos 1080 y 720 de HD la norma ITU-R

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BT.709, mientras que para televisin estndar utiliza ITU-R BT.601 y 470-6 y Tech 3213. Las caractersticas del nuevo sistema son: Nuevos valores para los colores y para el blanco de referencia que aumentan el nmero de colores a representar. Transferencia opto-electrnica. Tringulo de representacin colorimtrica. Las ecuaciones de transformacin de los sistemas de HD son: Y= 0.2126R + 0.7152G+0.0722B Pb = (B-Y) / 1.8556 Pr = (R-Y) / 1.5748 Por ltimo existe un cambio en la relacin de aspecto de pxel, que en la televisin de definicin estndar tiene una relacin de aspecto de pxel rectangular mientras que para televisin en Alta Definicin presenta una forma cuadrada, que permite la convergencia con los grficos PC sin tener que efectuar un proceso de renderizado. Formatos de Alta Definicin entrelazados: 1080i El formato 1080i surge en el estndar ITU-R BT.709 Parte 2 del consenso a nivel mundial en la definicin de un nico formato de alta definicin denominado CIF (Common Image Format), con una resolucin vertical de la imagen de 1080 lneas visibles, para obtener un nico formato comn eliminando las diferencias existentes en la TV de definicin estndar (625 lneas y 525 lneas). El formato 1080i duplica la resolucin horizontal de la televisin con definicin estndar y modifica la relacin de aspecto del valor 4/3 de la televisin en definicin estndar al valor 16/9, obtenindose por consiguiente 1920 pxeles/lnea, con una relacin de aspecto de pxel cuadrada. El formato habitual en Europa es el denominado 1080i25, de tipo entrelazado con 25 cuadros por segundo que tiene una tasa de transmisin de 1,5 Gbps.

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Formatos de Alta Definicin progresivos: Los formatos progresivos surgen debido a las distorsiones visibles de los formatos entrelazados en las escenas con gran resolucin temporal. 720p Es un formato progresivo definido en el estndar SMPTE 296M. Proporciona 720 lneas activas y 1280 muestras por lnea. La relacin de aspecto es 16:9 con pxeles cuadrados. El formato 720p50 aparece en Europa como una mejora de la resolucin temporal de los formatos de 25 cuadros, ya que duplica la resolucin temporal usando 50 cuadros por segundo en barrido progresivo, adaptndose de este modo a escenas con gran cantidad de movimiento. Este formato supone una mejora significativa de la resolucin espacial con respecto a la televisin con definicin estndar, obteniendo una resolucin horizontal de 1280 pxeles por lnea. 1080p El formato 1080p es un formato de escaneo progresivo con una resolucin de 1920x1080 a 50 cuadros por segundo que mantiene un alto nivel de calidad espacial y temporal que tiene unas prdidas mnimas en la etapa de produccin. Se trata de la evolucin natural de la televisin de Alta Definicin. Est estandarizado en la BT.709 P2 y SMPTE 274M y tiene una gran convergencia con la industria cinematogrfica. Este formato requiere una tasa de transmisin de 3 Gbps, por lo que presenta ciertas limitaciones en la utilizacin de cables coaxiales como medio fsico de interconexin. La ITU-R ha aprobado una versin del HD-SDI (BT.1120-5) que facilita el transporte en modo singlelink sobre cable coaxial de los formatos 1080p50 y 1080p60. Futuros formatos de TV. 2K y Super Hi-Vision: Super Hi-Vision En el ao 2000 la empresa NHK finaliz el desarrollo del formato de alta definicin Super Hi-Vision. Este formato tiene una resolucin de 7680 horizontal x 4320 vertical, con aproximadamente 33 millones de pxeles por frame con frecuencias de cuadro de 59.94

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y 60 Hz. Esto supone un incremento de resolucin de 16 veces con respecto al formato 1080. A da de hoy sigue considerndose un formato experimental.

Comparativa de formatos.

La siguiente tabla muestra una comparacin entre el formato 1080 y el formato Super Hi-Vision.

N PIXELSSUPER HI-VISION HDTV 7680 X 4320 1920 X 1080

ASPECT RATIO16:9 16:9

FIELD/FRAME FRECUENCY60.00 HZ 59.94 HZ 60.00 HZ 59.94 HZ

INTERLACE RATIO1:1 1:1 2:1

Comparativa de formatos de vdeo HDTV y Super Hi-Vision. Fuente: EBU

En la actualidad el formato Super Hi-Vision est en proceso de estandarizacin. ITU-R est estudiando el LSDI (large-screen digital imagery) y EHRI (extremely high-resolution imagery) y est creando recomendaciones para estos sistemas de imgenes. El formato de la imagen de Super Hi-Vision est en consonancia con estos estndares. En particular, la recomendacin ITU-R BT.1769 est basada en el resultado I+D de Super Hi-Vision.

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Recomendaciones de formatos de imagen en ITU. Fuente: EBU.

IMAGE FORMAT TV RECOMMENDATION EHRI HIERARCHY LSD RECOMMENDATION1920 X 1080 3840 X 2160 5760 X 3240 7680 X 4320 REC. ITU-R BT.709 (HDTV) (SUPER HI-VISION) EHRI-0 EHRI-1 EHRI-2 EHRI-3 REC. ITU-R BT.1680 REC. ITU-R BT.1769 REC. ITU-R BT.1769

Formatos DCI 2K y 4K Los formatos de cine digital (DCI) surgen en 2005 por la unin de los principales estudios de Hollywood, que deciden definir formatos de alta definicin aplicados al cine y los estndares que debe cumplir el equipamiento de los cines para la migracin digital. La especificacin de cine digital define dos formatos de imagen: 2K y 4K. El formato 2K lleva varios aos en uso, sin embargo el formato 4K est empezando a utilizarse en postproduccin de pelculas de alta gama. El DCI se puede almacenar en servidores 4K (4096x2160) o en servidores 2K (2048x1080). La siguiente tabla muestra las caractersticas de los formatos DCI utilizados:Caractersticas de los formatos DCI utilizados.

NIVELES1 2 1 2

N PIX HORIZONTALES4096 3996 2048 1998

N PIX VERTICALES1714 2160 858 1080

REL. ASPECTO REL. ASPECTO PIXEL2:39 1:85 2.39 1:85 1:1 1:1 1:1 1:1

El estndar 4K para la proyeccin de cine es de 4096 x 2160 pxeles, representa 4 veces la resolucin del cine digital de 2K y las imgenes de Alta Definicin.

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Resolucin formatos HDTV, 2K y 4K.

La ventaja adicional de la gran resolucin de los sistemas 4K es que su tamao de pxel en pantalla es muy pequeo, aproximadamente un cuarto del tamao de los pxeles que aparecen en proyectores 2K HD equivalentes. El tamao de los pxeles resulta importante para los espectadores sentados en las primeras filas.

Tamao de pxel en 2K y 4K.

1.2.2.3 Formatos de TV estereoscpicos El formato actual de captura de contenidos en 3D es el plano estereoscpico que consiste en el uso de dos cmaras alineadas en el plano horizontal separadas a una distancia aproximada de 6,5 cm,

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que se corresponde con la distancia media interocular, de manera que simula el sistema de percepcin visual humano. De este modo se dispone de las vistas L y R con igual perspectiva a la que se percibe en una escena de forma natural.

Grid de cmaras pareadas.

Las cmaras involucradas en el proceso de captura de vdeo deben estar calibradas de forma extremadamente precisa, no slo en su paralelaje, sino tambin en lo que respecta al zoom, diafragma y foco, lo cual no siempre es posible debido a la existencia de tolerancias de los dispositivos mecnicos. Es por ello que en muchas ocasiones se requiere de una fuerte postproduccin donde se llevan a cabo todo este tipo de correcciones.

Cmara con doble bloque ptico.

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Para evitar estos problemas han aparecido soluciones comerciales que consisten en un nico cuerpo de cmara con doble bloque ptico que comparten las funciones. La profundidad percibida de la escena P es inversamente proporcional a dicha distancia entre los ejes horizontales de las cmaras d y directamente proporcional a la distancia de observacin Z. Como se muestra en la siguiente frmula, donde e indica la distancia media interocular humana:

En consecuencia, la percepcin de la profundidad de una escena depende en gran medida de la separacin o disparidad entre ellas, por ello para obtener una buena percepcin en 3D, generalmente se trabaja con formatos HD o incluso con resoluciones superiores a sta. En definitiva, durante el proceso de produccin en 3D, es necesario duplicar los recursos existentes, al requerir de 2 seales con idnticos formatos y en perfecta sincronizacin temporal a nivel de frame. Hasta el momento no se ha definido ningn estndar como interfaz de produccin para TV en 3D. En lo que respecta al sistema de almacenamiento, actualmente no existe ningn estndar, por lo que el proceso de trabajo de este tipo de formatos es idntico al de los formatos 2D con la diferencia que se realiza por duplicado y de manera sincronizada. Hasta el momento no se ha definido ningn estndar de almacenamiento e interfaz de comunicaciones, para la produccin de TV en 3D. Por ello, el actual flujo de trabajo para este tipo de producciones es idntico al de una produccin monoscpica, pero duplicando los recursos tcnicos para cada una de las vistas que se producen de modo simultneo y sincronizado.

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2. INGESTA Y CATALOGACIN

2.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 2.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 2.2.1 ARQUITECTURA DE MODELOS MAM 2.2.2 FLUJOS DE ESENCIA + METADATA 2.2.3 FORMATOS DE ENCAPSULADORES DE MEDIA 2.2.4 TECNOLOGAS DE TRANSFERENCIA DE FICHEROS

2. INGESTA Y CATALOGACIN

2.1 INTRODUCCIN Y OBJETIVOS Cuando nos movemos en un entorno IT, que es a lo que se tiende dentro del flujo de informacin audiovisual, es importante crear una arquitectura de servidores basada en MAM como se explica en el cuerpo del contenido de este mdulo. Estas arquitecturas permiten el uso simultneo del material audiovisual, altas velocidades, gran calidad en visualizacin, ingentes posibilidades en almacenamiento y, en general, un flujo de informacin ms contnuo y disponible para diferentes perfiles de profesionales. La llegada de los servidores de vdeo ha facilitado la rpida penetracin de las arquitecturas MAM en todo el proceso de produccin audiovisual. La ingesta y catalogacin inteligente de informacin audiovisual permite su gestin, correccin y extraccin de manera ptima, pero sobretodo permite tener todo el contenido perfectamente ubicado para una bsqueda posterior. En la actualidad, con la gran demanda existente de horas de produccin audiovisual debido a la multiplicacin de canales en emisin y nmero de pelculas cinematogrficas, es importante la catalogacin, donde cualquier propietario de contenidos puede tirar de archivo para crear una continuidad de 24 horas sin problemas. Los metadatos cobran importancia, y los formatos como el AAF o MXF son cada vez ms comunes en nuestro lenguaje diario para

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2. Ingesta y catalogacin

poder encapsular y sealizar esos datos que se aportan adicionales as como la posibilidad de visualizacin en cualquier parte del mundo de un contenido gracias a las tcnicas de streaming. La gestin de los contenidos es un apasionante reto tan importante como el contenido en s mismo. 2.2 TECNOLOGAS DISPONIBLES Hoy en da, la tecnologa digital implantada en entornos IT proporciona innumerables ventajas en la gestin de los archivos de televisin con una buena gestin de los flujos de produccin audiovisual. Los sistemas de automatizacin tambin conocidos como Media Asset Management (MAM), estn integrados plenamente en el rea de produccin, proporcionando funcionalidades de Ingesta, Redaccin digital, Edicin no Lineal y Emisin. La ingesta es la conversin de las fuentes audiovisuales al formato de trabajo. A continuacin se indican algunas ventajas que proporciona la digitalizacin de los contenidos en los procesos de produccin, en lo referente a la sustitucin de las cintas de vdeo por ficheros. Uso simultneo de varios usuarios del mismo material audiovisual almacenado. Transferencia de ficheros entre dispositivos a gran velocidad. Visualizacin rpida de la informacin. Almacenamiento de grandes volmenes de informacin. Mejora de los procesos de edicin y postproduccin. Multigeneracin sin prdidas. Funciones de automatizacin ms sencillas.

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2.2.1 Arquitectura de modelos MAM. La llegada de los servidores de vdeo ha facilitado la rpida penetracin de las arquitecturas MAM en todo el proceso de produccin audiovisual. Anteriormente el vdeo se almacenaba en cintas, la informacin se poda controlar mediante un software de documentacin, que utilizaba cdigos de barras para hacer check-in/check-out. Cuando los servidores se adoptaron para fines de produccin y transmisin, el media asset pas a ser un fichero, que no poda ser gestionado del mismo modo que se haca con los archivos de cintas, lo que exiga cambios profundos en el workflow de produccin. Originalmente los servidores de vdeo tenan una capacidad restringida, exigiendo una rotacin de contenidos, permaneciendo los ms recientes, y transfiriendo los contenidos seleccionados como duraderos al sistema de archivo profundo. Los sistemas MAM incorporan una gestin jerrquica de almacenamiento (HSM2) para controlar los contenidos innecesarios y la restauracin del material buscado. Los sistemas MAM proveen mejoras sustanciales en los procesos de captura, digitalizacin, indexacin y catalogacin, acceso, y distribucin.

Arquitectura de modelos MAM.

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En la anterior grfica se muestran los componentes y arquitectura de un sistema MAM estructurados en sus unidades funcionales de captura, codificacin, generador de metadata, servidores y plataforma de almacenamiento distribuido. La catalogacin es el proceso de clasificacin de la informacin audiovisual de manera que permita su extraccin de una manera precisa y con baja latencia. Existen varios tipos y niveles de catalogacin: catalogacin manual, catalogacin automtica, catalogacin bsica y catalogacin avanzada. La catalogacin bsica consiste en aadir informacin muy bsica para el almacenamiento de los contenidos, como por ejemplo el Ttulo, Resumen, Informacin Tcnica, Storyboard, informacin administrativa, etc. A partir de la catalogacin bsica es posible definir una serie de jerarquas de modo que se obtenga la mxima informacin que facilitar las funciones de bsqueda y recuperacin del material. La catalogacin avanzada consiste en la adicin de informacin bsica y otra serie de atributos definibles que permitan consultas basadas en metadatos, atributos especficos y seleccin de fragmentos determinados, de modo que suponga una optimizacin del tiempo y de los recursos asociados. En la actualidad existen numerosas herramientas que permiten catalogacin avanzada basadas principalmente en: ndices visuales. Realizan un resumen de lo sucedido en un vdeo, basndose en la deteccin de los efectos del vdeo (cortes, transiciones etc.) Formas textura y color: Realizan un seguimiento de objetos. Eventos: Se introduce la informacin asociada a un evento. 2.2.2 Flujos de Esencia + Metadata A continuacin se comentarn aspectos bsicos de los sistemas de encapsulacin de la esencia y los metadatos, de modo que los lectores de este informe obtengan una visin global de sus funcionalidades y clasificaciones en la cadena audiovisual. Flujo de Esencia o Esencia es el trmino utilizado para des-

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cribir materiales audiovisuales digitales, como vdeo, audio, imgenes, texto etc. Se trata del contenido sin datos. Metadatos es un trmino que se refiere a datos sobre los propios datos, que proveen enlaces crticos hacia otras formas de contenido. Ofrecen informacin acerca de la naturaleza del contenido, reuniendo por lo general una gran cantidad de informacin necesaria para la descripcin de un programa. Esta informacin es generada, consultada, manipulada y distribuida por una red de datos. Los metadatos se usan para describir y representar los contenidos. Cubren el flujo de trabajo completo desde la preproduccin hasta el archivo, satisfaciendo a distintos grupos de usuarios, y son necesarios para describir, buscar y recuperar la esencia. Adems deben garantizar la compatibilidad e interoperabilidad de los ficheros existentes y las bases de datos para la organizacin de los mismos. Sin esta condicin no sera posible la implantacin de los sistemas basados en metadatos en los centros de produccin audiovisual. Existen distintos tipos de metadatos segn la parte del objeto o media que quiera describir. Los metadatos se crean en la fase de preproduccin y deben acompaar al objeto durante toda su vida til, mejorndose y complementndose con nuevos metadatos. Se pueden clasificar en: Metadatos relacionados con la adquisicin: Indican el tipo de formato de vdeo y audio con sus correspondientes formatos de compresin, parmetros de ajuste de cmara, fecha, hora y localizacin. Metadatos relacionados con el gnero del contenido: Indican el tipo de produccin, ttulo, origen, descripcin del contenido, marcas de entrada y salida. Metadatos necesarios para la postproduccin: Indican el comienzo y fin de la contribucin, cdigo de tiempos, subttulos, aceptacin, nombre del personal involucrado en el proceso. Metadatos necesarios para la distribucin: hora y fecha de la transmisin, informacin estadstica de audiencia, nombre de los canales.

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Metadatos necesarios para el archivo: Descripcin del programa, afiliacin del programa, clasificacin telemtica, fecha de catalogacin y tipo de catalogador utilizado. Metadatos relacionados con los derechos de propiedad: Indican restricciones territoriales, mtodos de transmisin o distribucin, perodo de transmisin o distribucin, perodo de uso, nmero de transmisiones o visionados, precio, etc.

Metadatos y datos que describen.

Almacenamiento de metadatos Cuando se combina todos los bits de los metadatos y los bits correspondientes a la esencia, (audio, vdeo y datos) el resultado es el contenido. Este contenido se aloja en Wrappers (formato de fichero o contenedor) que puede enviarse y almacenarse en el sistema. Wrappers son elementos que establecen cmo organizar/almacenar las esencias. Para la interconexin de estos elementos entre equipos se define un modelo jerrquico con capas, planos y actividades. Las funciones de los wrapper son: Contener y enlazar esencias y metadatos en el dominio lgico y fsico. El contenido permanece organizado en la carga del wrapper de modo que pueda ser reproducido, permitiendo adems otras funciones como manipulacin o almacenamiento.

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Existen dos tipos de Wrappers: Wrapper de grabacin; Tienen un rgimen binario alto, utilizan acceso aleatorio y se adaptan al formateo y sectorizacin del soporte. Wrapper de transferencia: Se adaptan a los protocolos FTP. Permiten la extraccin de contenidos incluso antes de transferir totalmente el wrapper (partial retrieving). Algunos de los Wrappers ms utilizados en los entornos audiovisuales son: AAF, BXF, GXF, MXF etc. La siguiente figura ofrece una visin de un wrapper genrico orientado a streaming, y almacenamiento.

Ejemplos de un Wrapper genrico.

Un Wrapper puede almacenar diferentes paquetes de contenido (Content Package) y contenidos simples (audio, vdeo, datos, metadatos, etc.), tal y como se muestra en la siguiente figura.

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Ejemplos de almacenamiento de contenidos en un Wrapper.

En los entornos IT es necesario un identificador que enlace los metadatos con la esencia. Actualmente existen muchos formatos de identificadores en el entorno audiovisual, uno de los ms extendidos son los UIMD3. El UMID es un identificador nico del contenido dentro de un entorno local, regulado por la normativa SMPTE 330. Permite la identificacin de vdeo, audio, frames, imgenes y programas que se genera y se asocia a cada grabacin de forma automtica. Est formado por una parte bsica de 32 bytes y una parte opcional de 32 bytes.

Se almacena usando un identificador con un rango amplio de valores y generando un identificador del elemento basado en la fecha, hora, fuente y nmeros aleatorios.

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UNIQUE PROGRAM IDENTIFIER (UPID): Es el cdigo que identifica un producto comercial. Los primeros 8 octetos corresponden al cdigo ISAN, que es el registrador de los nmeros nicos. De stos, parte corresponden al producto completo y parte identifican al episodio. Los siguientes 4 octetos son opcionales y corresponden a la versin. El ltimo octeto es un byte de checksum. Una informacin detallada de la semntica de cada uno de los campos del UPID, se muestra en la siguiente figura:BYTE N1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DESCRIPTIONOBJET IDENTIFIER LABEL SIZE DESIGNATION: ISO DESIGNATION: SMPTE REGISTRY CATEGORIES: DICTIONARIES SPECIFIC CATEGORY: METADATA DICTIONARIES STRUCTURE: DICTIONARY STANDARD VERSION NUMBER IDENTIFIERS AND LOCATORS GLOBALLY UNIQUE IDENTIFIERS UMID (PICTURE, AUDIO, DATA, OTHER) NUMBER CREATION METHOD

VALUE (HEX)06h 0Ah 2Bh 34h 01h 01h 01h 01h 01h 01h 01, 02, 03, 04h XXh (see text)

INSTANCE NUMBER: Estos 3 bytes pueden generarse de dos modos distintos, Local Registration o 24-bits seeded PRS generator, descritos en detalle en el Anexo B de la normativa SMPTE.VALUE0 1 2 3-15

METHODNO DEFINED METHOD LOCAL REGISTRATION 24-BIT SEEDED PRS GENERATOR RESERVED BUT NOT DEFINED

MATERIAL NUMBER: Puede ser de dos tipos, SMPTE o ISO/IEC 11578, como se presenta en la siguiente tabla. El modelo ms extendido es el basado en el tipo SMPTE que se divide en tres campos como se muestra en la siguiente grfica:

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VALUE0 1 2 3-15

METHODNO DEFINED METHOD SMPTE METHOD AS PER ISO/IEC 11578 ANNEX A RESERVED BUT NOT DEFINED

FECHA/HORA: Este campo conocido como time/data stamp, sigue el formato definido en el estndar SMPTE 309M, incluido el calendario Juliano modificado. En las siguientes grficas se muestran los formatos para el audio y vdeo respectivamente, donde el significado de los Flags mostrados, son los siguientes.

Denicin de Time/Data Stamp.

COORDENADAS ESPACIALES: define la longitud, latitud y altitud en base al WGS (World Geodetic System) ampliamente extendido en entornos de localizacin GPS.

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PAS: utiliza una cadena alfanumrica de 4 bytes definidos en el diccionario del ISO 3166-1 para identificar el pas de origen. ORGANIZACIN: utiliza una cadena alfanumrica de 4 bytes utilizando el alfabeto definido en el ISO/IEC 8859-1para identificar la organizacin propietaria del contenido. USUARIO: sigue el mismo modelo que el definido para el campo Organizacin. 2.2.3 Formatos de encapsuladores de media En la actualidad existen dos formatos encapsuladores muy extendidos; AAF (Advanced Authoring Format) que se describe a continuacin y MXF (Material eXchange Format) que se describir en profundidad en el captulo de Almacenamiento y Archivo. 2.2.3.1 AAF El Advanced Authoring Format (AAF), es un formato de archivo multimedia que permite intercambiar medios digitales y metadatos entre distintas plataformas, sistemas y aplicaciones. AAF es un formato de metadatos diseado para postproduccin de contenidos de audio y vdeo. Las operaciones habituales con AAF son: Edicin de vdeo, composicin, animacin, mezcla de audio, efectos de audio y vdeo, insercin de rtulos etc. AAF especifica: Protocolo de edicin Objetos Formato de almacenamiento Contenedores de bajo nivel

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La siguiente figura muestra el contenido de un fichero AAF.

Contenido de un chero AAF. Fuente: Broadcastpapers.

Mtodos de intercambio de ficheros. AAF permite 2 mtodos de intercambio de informacin entre herramientas. Estos son la importacin/exportacin y el modelo Editin-place. La siguiente figura muestra los mtodos:

Mtodo de intercambio de importacin /exportacin.

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Mtodo de intercambio Edit-in-place.

Importacin/Exportacin: Con el mtodo de exportacin/importacin, la herramienta A crea un nuevo fichero AAF, que se leer en la herramienta B. La herramienta B crea otro nuevo fichero que se leer en la herramienta C. La transferencia de cualquier dato desde la herramienta A hasta la C depende de la importacin de la herramienta B y su posterior reexportacin. Si la herramienta B tiene un tipo de autorizacin diferente a las otras herramientas, entonces esta transferencia puede que no sea fiable. El mtodo de importacin/exportacin es apropiado para intercambios simples entre dos herramientas pero se trata de un mtodo limitado para el intercambio de datos entre mltiples herramientas. Edit-in-Place: En el mtodo Edit-in-Place la herramienta A crea un nuevo fichero AAF, el cual es modificado por la herramienta B antes de ser ledo por la herramienta C. Ningn dato enviado por la herramienta A hacia la herramienta C puede ser ignorado por la herramienta B. El mtodo Edit-in-Place permite que los datos pasen a travs de los diferentes tipos de herramientas de autor sin ser necesario leer y escribir las estructuras de datos externas al mbito de la aplicacin. Las referencias a objetos son parte de los metadatos que enlazan los metadatos con la esencia. Son elementos de gran importancia en los metadatos. Existen muchos formatos de identificadores en el entorno audiovisual. AAF asigna un identificador nico para la esencia de los metadatos, usando UMID.

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El fichero AAF est definido por tres especificaciones organizadas en capas. La siguiente tabla muestra cada una de las capas existentes:ESPECIFICACIN AAFCapas del chero AAF.

FUNCIONALIDAD DEFINE UNA ESTRUCTURA DE DATOS QUE PUEDA SER INTERCAMBIADA POR AAF EN LOS TRMINOS CORRESPONDIENTES DEL DOMINIO DE AUTOR. LAS ESTRUCTURAS DE DATOS SE DEFINEN POR UN MODELO DE CLASES. DEFINE UN MAPPING DE OBJETOS EN UN CONTENEDOR DE BAJO NIVEL DEFINE UN MAPPING DE OBJETOS EN UN FICHERO DE BAJO NIVEL

AAF OBJECT SPECIFICATION AAF STORED FORMAT SPECIFICATION AAF LOW-LEVEL CONTAINER SPECIFICATION

2.2.3.2 MXF MXF (Material eXchange Format) es un formato de ficheros estandarizado en toda su extensin por el SMPTE y la EBU, diseado para el intercambio de contenidos multimedia entre servidores o archivos digitales. Los metadatos contienen informacin de la estructura del fichero y definen las prestaciones relevantes en broadcast, subttulos, teletexto, localizacin, fecha, tiempo, versin etc. Se trata de un estndar abierto e independiente del formato de compresin. Est integrado con otros estndares como MPEG, SDI, SDTI, AAF, DV, etc. Bsicamente es un formato de fichero verstil, que permite el almacenamiento de compilaciones, streaming, empaquetado de la informacin de sincronizacin, en forma comprimida y descomprimida, e inclusin de informacin de niveles ms altos para edicin. En el captulo de Almacenamiento y Archivo se profundizar en el formato MXF. La siguiente tabla muestra la comparacin entre AAF Y MXF.AAFComparacin entre AAF y MXF.

MXF DISEADO PARA ALMACENAMIENTO, INTERCAMBIO BROADCAST NO PERMITE REFERENCIAS EXTERNAS SIN CAPACIDAD DE PROCESADO DOWNSTREAM HABITUALMENTE CONTIENE UNA SECUENCIA DE MATERIAL COMPLETO

DISEADO PARA INTERCAMBIO AUTORIZADO PERMITE REFERENCIAS EXTERNAS CAPACIDAD DE PROCESADO DOWNSTREAM PUEDE INCLUIR PROGRAMAS COMPLETOS Y/O CLIPS PARCIALES

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2.2.4 Tecnologas de transferencias de ficheros Una de las tecnologas ms extendidas en la transferencia de ficheros multimedia es el streaming. El streaming permite monitorizar el audio y vdeo de un fichero de forma directa, sin la necesidad de una descarga previa. La informacin se descarga en un buffer para poder visionar o escuchar el contenido. Por ejemplo, para reproducir contenido multimedia en Internet era necesario una descarga del fichero en un disco duro local lo que supona un tiempo de espera elevado. Sin embargo gracias a la tecnologa streaming es posible la visualizacin de forma casi instantnea. Los protocolos de streaming ms utilizados son UDP y RTP. El protocolo TCP: El Transport Control Protocol (TCP) es un protocolo de transmisin, orientado a conexin, que proporciona gran fiabilidad a los servicios de comunicacin de datos. TCP est orientado a conexin, ya que necesita una conexin establecida entre el emisor y el receptor de dicha informacin antes del inicio de la transmisin. Tanto el emisor como el receptor no podrn iniciar la conexin a no ser que se enven mensajes de aceptacin mutuamente. El estndar TCP ha definido una secuencia de confirmacin para el proceso de aceptacin. El protocolo TCP tiene la capacidad de gestionar los errores de transmisin, en especial los paquetes perdidos, ya que hace un seguimiento de cada byte de informacin que fluye a travs de la conexin, mediante el uso del campo sequence identifier, que identifica el nmero de secuencia en el primer byte de cada paquete. Si un paquete se pierde, el sequence identifier del siguiente paquete no ser vlido en el receptor, respecto a los bytes recibidos anteriormente. Mediante un sistema de etiquetas de control y un campo en la cabecera TCP el receptor informa al emisor que se ha perdido informacin y se debe transmitir de nuevo. Mediante este sistema se asegura que el receptor recibe todos los bytes que transmite el emisor. Desafortunadamente el sistema de control que tiene TCP puede interferir en la transmisin de vdeo ya que es crucial que la informacin llegue en un instante determinado, y un sistema que vuelva a transmitir paquetes perdidos puede afectar de la siguiente forma:

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Si un paquete llega demasiado tarde para su reproduccin puede bloquear al receptor mientras se examina y se descarta. Adems TCP dispone de un mecanismo que reduce automticamente la velocidad de transmisin, lo que supone que se puede dar la situacin que la velocidad de transmisin sea inferior a la velocidad mnima necesaria para el flujo de vdeo y audio, lo que ocasionara graves problemas en la transmisin de vdeo en tiempo real. Cuando se retransmiten los paquetes, stos pueden ocupar un ancho de banda de red necesario para enviar informacin nueva. El protocolo UDP: UDP es un protocolo de transporte no orientado a conexin utilizado en streaming, que permite el transporte de informacin de vdeo y audio a gran velocidad, aunque tambin se utiliza para el transporte de datos. UDP no est orientado a conexin, lo que supone que no dispone de mecanismos para el control de la conexin entre un emisor y un receptor. El emisor se encarga bsicamente de enviar los datagramas con una direccin IP y un puerto, lo que significa que no existe coordinacin entre el emisor de la informacin UDP y el receptor de dicha informacin. Protocolo RTP: Se trata de un protocolo especialmente diseado para aplicaciones multimedia de tiempo real. Utiliza UDP como mecanismo de transporte de paquetes y aade una cabecera a cada paquete. Como se sabe, para este tipo de aplicaciones es indispensable la entrega del contenido a tiempo y en la que se permite ligeras prdida de paquetes.Protocolo RTP.

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RTP soporta unicast y multicast y est diseado para proporcionar una serie de funcionalidades tiles para el transporte de vdeo y audio en tiempo real, en la que los errores ocasionales de paquetes perdidos no se retransmiten automticamente. Adems RTP no intenta controlar la velocidad binaria del emisor, ya que no dispone de funcionalidades de reduccin de velocidad binaria de transmisin, tal y como suceda con el protocolo TCP. A continuacin se detallan las ventajas que ofrece RTP: Soporta diferentes formatos de vdeo y audio estndar. Permite la sincronizacin entre diferentes tipos de medios como audio y vdeo, ya que dispone de informacin temporal que sincronizan los diferentes streams de audio y vdeo. Ofrece informacin de calidad de recepcin a los emisores. Muestra informacin de los participantes en la sesin RTP, aprovechando la identificacin de cada receptor que realiza de forma peridica. Soporta mltiples velocidades binarias, lo que permite a los receptores descodificar determinadas partes del programa total. En general RTP aade funcionalidades a UDP y su uso est extendido en IPTV. RTCP: Es un protocolo de control que se emplea de forma conjunta con RTP, proporcionando informacin de control asociada con un flujo de datos para una aplicacin multimedia. Caractersticas: Trabaja de forma conjunta con RTP en el transporte y empaquetado de datos multimedia, pero no transporta ningn dato por s mismo.

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Se encapsula sobre UDP. Se emplea para monitorizar la calidad de servicio. La funcin principal de RTCP es informar de la calidad de servicio proporcionada por RTP. Este protocolo recoge estadsticas de la conexin y tambin informacin como por ejemplo bytes enviados, paquetes enviados, paquetes perdidos o jitter entre otros. Una aplicacin puede usar esta informacin para incrementar la calidad de servicio (QoS), ya sea limitando el flujo o usando un cdec de compresin ms baja. RTSP: El protocolo de transmisin en tiempo real (RTSP) tiene como misin entregar contenidos como secuencia unicast. Se cre especficamente para controlar la entrega de datos en tiempo real, como por ejemplo contenido de audio y vdeo. Se implementa a travs de un protocolo de transporte orientado a la correccin. RTSP es un protocolo de control que funciona conjuntamente con el Protocolo en Tiempo Real (RTP) de entrega de datos para proporcionar contenido a los clientes. Caractersticas: Permite cualquier descripcin de sesin. Controla pistas de audio y presentaciones de vdeo. Permite la edicin digital remota del contenido. Su funcionamiento se basa en mensajes de texto. Los mensajes principales de solicitud que se pueden mandar pueden ser del tipo: SETUP: El servidor asigna recursos y establece una sesin RTSP. PLAY: Empieza la transmisin de datos. PAUSE: Detiene temporalmente la transmisin. TEARDOWN: Libera los recursos y termina la sesin RTSP.

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La siguiente figura muestra un ejemplo de funcionamiento del RTSP:

Funcionamiento del protocolo RTSP.

GXF (SMPTE 360M): General eXchange Format (GXF) fue desarrollado por Grass Valley para el transporte de vdeo comprimido sobre canales de fibra en redes LAN para almacenamiento sobre cinta. Est estandarizado como SMPTE 360M. Para la transferencia de los datos usa el protocolo FTP, garantizando un intercambio perfecto del material.

Protocolo GXF. Fuente: EBU.

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Permite el transporte de paquetes Elementary Stream de vdeo MPEG con GOP largo o codificacin en modo Intra frame, vdeo en formato DV, audio comprimido etc. Adems permite incluir informacin adicional como EDL (Edit Decision List). Las aplicaciones del GXF son sistemas de noticias on-air, distribucin de spot, conversin stream/ ficheros, etc. Sus ventajas son: Transferencias en tiempo real. Multigeneracin sin prdidas en los ciclos de compresindescompresin. Fue diseado como un formato de intercambio en redes de datos de archivo. El servidor que enva el contenido monta el fichero GXF durante el proceso de transferencia. El servidor que recibe el fichero GXF lo convierte al formato de almacenamiento interno.

Transferencia de cheros GXF.

Un fichero GXF est compuesto por un conjunto de paquetes ordenados que contienen y describen el conjunto de metadatos de audio, vdeo, time code, etc. Todos los paquetes comienzan con un formato de cabecera fija, que identifica el tipo de paquete, y el tamao de la carga con tamao variable.

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Los paquetes que contienen el vdeo, audio o time code tambin tienen una extensin de cabecera que contiene los metadatos identificativos de la pista y la localizacin del material en la pista, como se muestra en la siguiente figura.Estructura de un paquete GXF.

La cabecera comenzar con 4 bytes, limitado con una rfaga de 40 bit (los 39 primeros a cero y el siguiente a 1). Los dos ltimos bits de la cabecera tendrn valores fijos. Un fichero GXF puede contener varios streams de audio y vdeo o un stream de vdeo y varios de audio, segn se haya especificado por el sistema. No es por tanto objetivo de GXF restringir el uso de las pistas, esta funcin corresponder al diseador del sistema que aplicar las recomendaciones prcticas de SMPTE.

Secuencia de stream GXF.

Una necesidad bsica de cualquier formato de ficheros es la sincronizacin de los contenidos de audio y vdeo. La sincronizacin de la informacin en ficheros GXF depende del modelo de timeline. En cada pista se establece una lnea de tiempos virtual. Una pista es un conjunto ordenado de muestras grabadas de forma fija. El decodificador coloca las muestras en la lnea de tiempos para realizar la reproduccin de forma correcta.

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3. CONMUTACIN Y CONTROL DE CALIDAD3.1. INTRODUCCIN Y OBJETIVOS 3.2. TECNOLOGAS DISPONIBLES 3.1.1 ARQUITECTURA DEL CONTROL CENTRAL 3.1.2 TECNOLOGAS DE CONMUTACIN DE VDEO 3.1.3 CONTROL DE CALIDAD

3. CONMUTACIN Y CONTROL DE CALIDAD

3.1 INTRODUCCIN Y OBJETIVOS En cualquier centro audiovisual, y preferentemente en las televisiones, uno de los puntos ms importantes (y vistosos por qu no decirlo) es el Control Central, donde se realizan las labores de vigilancia y conmutacin de todas las seales. Este hecho que parece simple, es complicado y fundamental pues en el control central se realiza la visualizacin (a nivel de seal tcnica, con histogramas, visualizado de lneas, medidas de color, y a nivel de visualizacin en pantalla), es decir se confirma que todas las seales son correctas, tienen las componentes y medidas que deben tener, y adems conservan en un entorno de valores admisible los parmetros cruciales de la misma. Por otra parte, el encaminamiento de las seales desde los diferentes estudios, hacia las continuidades correspondientes se realiza mediante avanzadas matrices de conmutacin, normalmente automatizadas, en las que se programan segn el momento los enrutamientos necesarios. Qu ha variado en los ltimos aos en un Control Central? Pues no han variado las labores realizadas, pero s cmo realizarlas, es decir actualmente los monitores de forma de onda y vectorscopio pueden ser principalmente SW, las matrices son ms eficaces y con sincronizacin interna, la automatizacin es total, e incluso la visualizacin de las imgenes en pantalla es ms elegante con sistemas de paneles contnuoss y no con X monitores como era hasta ahora el caso. Este proceso ha introducido novedades en los recursos humanos dedicados a estas labores, dado que ahora la automatizacin ha permitido

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3. Conmutacin y Control de calidad

que una sola persona realice todo el control, e incluso sea en ocasiones un mero espectador, frente a las 2 a 3 personas que en aos atrs tenan que estar dedicados al control de las seales y matriz. Realmente ha llevado una vida paralela a la del Control de Continuidad, que se ha convertido igualmente en una tarea 80% automtica. 3.2 TECNOLOGAS DISPONIBLES El control central es el ncleo de un Centro de Produccin Audiovisual. Permite realizar la comparticin de recursos limitados del Centro de Produccin Audiovisual, de elevado coste por lo general, como son los conversores de normas y formatos, los procesadores, y todo los elementos involucrados en la comunicacin del centro de produccin con el exterior para el intercambio de material audiovisual. La funciones principales del Control Central: Encaminamiento de todas las seales de audio y vdeo existentes hacia las diferentes reas del Centro de Produccin Audiovisual. Genera el plano de sincronizacin de todos los recursos tcnicos disponibles en el centro de produccin. El anlisis y control de calidad de las seales de audio y vdeo, antes de ser emitidas. Debido a la gran cantidad de seales de audio y vdeo existentes en los centros de produccin, es necesario un reencaminamiento de stas hacia las diferentes salas. Por tanto sera impensable que este proceso se realizara de forma manual, por lo que estas funciones se llevan a cabo con las denominadas matrices de conmutacin, similares en cuanto a funcionalidad a las matrices de conmutacin de las centrales de redes de datos conmutadas. Otra funcin del Control Central es la de sincronizar todos los equipos existentes en el centro de Produccin Audiovisual. De no ser as, cada equipo tendra su propio plano de sincronismos y no sera posible una mezcla de seales en los equipos de mezcla y efectos. Por lo tanto es indispensable que todos los equipos existentes en el Centro de Produccin Audiovisual tengan un patrn comn de sincronismo. Esta

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seal se conoce como Black-Burst (seal analgica de vdeo compuesto que contiene un negro de luminancia). Recientemente han aparecido equipos que permiten ser sincronizados con su equivalente en digital, SDI de sincronismo. Para entornos de Alta Definicin tambin existen los denominados sincronismos trinivel o TLS (Tri-Level Sinc). Por ltimo, en el Control Central se supervisa la calidad del conjunto de seales que circulan por el centro de produccin, con el objetivo de que se ajusten a los parmetros tcnicos especificados por las diferentes normativas, de modo que asegure el funcionamiento ptimo de elementos sensibles, como pueden ser los grabadores, compresores o transmisores. 3.2.1 Arquitectura del control central En la siguiente figura se muestra la arquitectura de un centro de produccin donde se especifica el equipamiento que compone el Control Central:

Arquitectura de un centro de produccin.

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Los elementos que componen el Control Central son: Matriz de conmutacin Monitorado de calidad Procesadores y conversores de normas Terminales de red. Matriz de Conmutacin: Es el elemento principal del Control Central. Permite realizar la conexin entre sus N entradas con sus M salidas, que se asignarn a otras reas del Centro de Produccin audiovisual. La conmutacin de seales se lleva a cabo por medio del panel denominado Control X-Y, que realiza la asignacin a una determinada salida M, de cualquiera de las N posibles entradas.

Matriz de conmutacin.

A nivel operativo, el Control Central establecer por ejemplo la conexin entre la salida de los Controles de Realizacin y Sonido, con el Control de Continuidad para la emisin en Directo de un programa. A su vez se le proporcionar a dicho Estudio de las seales exteriores

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necesarias, provenientes de redes de contribucin. De igual modo, el Control Central puede llevar a cabo la conexin entre el equipamiento dedicado a la Ingesta y los equipos de Edicin y Post-Produccin, con el objetivo de compartir ciertos materiales ingestados para su elaboracin en un determinado programa. Monitorado de calidad: El monitorado de calidad bsico est formado por un Monitor Forma de Onda y un Vectorscopio, que permiten verificar la conformidad de las seales generadas por los distintos bloques, para su correcto intercambio, realizando un control de las seales y evitando los errores que se describirn ms adelante en el apartado de medidas. Procesadores y conversores de normas: Estos mdulos llevan a cabo etapas de procesado digital tales como conversin de seales de formatos europeos de 50Hz a formatos americanos de 60Hz, as como la conversin de formato entre normas de definicin estndar y de alta definicin que requieren de una conversin en el nmero de lneas y de pxeles por lnea.

Procesador. Fuente: Snell & Wilcox.

Tambin se incluye en este campo los ARC (Aspect Ratio Converter) que permiten acomodar contenidos de 4:3 y 16:9, as como procesadores de seal que implementan filtrados de ruido o restauradores de seal avanzados. Terminales de red: Estos bloques incluyen los equipos receptores que permiten comunicar el centro de produccin con el exterior por medio de su red

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de contribucin, tpicamente se compone de receptores satelitales o de terminales adaptadores de fibra ptica redes de comunicaciones de alta velocidad (E3), as como los dispositivos de codificacin para su transmisin por dichas redes. Estos mdulos permiten configurar funcionalidades bsicas como bitrate, transpondedor o el nmero de circuito lgico. 3.2.2 Tecnologas de conmutacin de vdeo En las matrices de conmutacin existen diferentes tipos de control: Control X-Y: es el control total de la Matriz, con l se pueden controlar todas las entradas y todas las salidas, tanto de audio como de vdeo y en todos los niveles. Control Multibus: con l se controla una determinada zona de la Matriz, que previamente hayamos definido por software. Single Bus: es el sistema ms bsico, que controlara M entradas a una sola salida, tambin en todos los niveles. En cada matriz de conmutacin existen diferentes seales sobre las que se puede actuar (audio, vdeo, datos, etc) al realizar un punto de cruce. Por lo tanto existirn diferentes trficos de seales que circulan por la matriz, por ello han de definirse previamente los denominados Niveles. En la actualidad, las matrices soportan los niveles de vdeo analgico, vdeo digital serie SDI, vdeo alta definicin HD-SDI, audio analgico, audio digital AES-EBU, seales de datos, Intercom, etc. La conmutacin de seales de vdeo exige que todas las seales estn sincronizadas tanto a nivel de lnea y campo, como a nivel horizontal de lnea, con precisin prxima a la de pxel. De este modo es posible una conmutacin en la que no se note ningn tipo de error o distorsin. Para ello, las matrices disponen de una entrada de sincronismo que permita realizar la conmutacin en el intervalo de borrado vertical, de modo que el campo activo se muestra en su totalidad.

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El SMPTE RP168 recomienda que dicha conmutacin se efecte en la lnea 6 o la lnea 319 del borrado vertical, y entre los 25 y 35 us despus del punto de conmutacin.

Para seales digitales SDI es posible realizar conmutaciones en control central mediante dos mtodos: Conmutacin serie de forma directa y conversin una vez deserializada la seal en formato paralelo. Conmutacin SDI directa: Para su funcionamiento ptimo, este tipo de conmutacin requiere que las fuentes de seal estn sincronizadas, con la misma fase vertical y que el proceso de conmutacin se realice dentro del intervalo de borrado vertical. De este modo se producen 10 bits errneos correspondientes a la informacin almacenada en los registros de desplazamiento. Todo este proceso no afecta a la seal de sincronismo, y tampoco a las seales de audio y vdeo. Esta tecnologa de conmutacin es utilizada en matrices.

Intervalo de conmutacin de seales.

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Conversin a formato paralelo: Otro mtodo ms sencillo de conmutacin de seales SDI es en paralelo, y es el utilizado en los mezcladores de vdeo. Mediante este mtodo se realizan conmutaciones sin errores. La gran desventaja de este mtodo es que el coste del hardware es ms elevado. 3.2.3 Control de calidad Las medidas de calidad basadas en interfaces SDI, suponen una fuerte ruptura con los sistemas de medidas analgicos tradicionales de vdeo compuesto. Desaparecen las medidas de parmetros de distorsin como el retardo de grupo, el retardo luminancia-crominancia, la fase y ganancia diferencial, la intermodulacin luminancia-crominancia, desfase de SCH o la relacin S/N. Aparecen medidas intrnsecas de los sistemas de transmisin digital como son las medidas de jitter, la apertura del diagrama de ojos, la tasa de error y la comprobacin de los CRC. Pero debido a la fuerte inercia de los sistemas de medida utilizados con los sistemas de vdeo analgico, se siguen manteniendo representaciones de la seal en modo Forma de onda y modo Fasorial, que son acompaadas con nuevo conjunto de mtricas y anlisis especficos a los entornos de vdeo en componentes como son el modo de anlisis Lightning, Punta de flecha y Diamante. Se clasifican en dos grandes grupos: Medidas del contenido visual: Estn destinadas a la comprobacin del rango de colores, y de las diferencias de ganancia y retardo inter-componentes. Incluye los siguientes modos Forma de onda, Vectorscopio, Lightninng, Punta de flecha y Diamante. Medidas de los parmetros de transmisin: Evalan la calidad del enlace digital por medio de parmetros como la tasa de errores, la apertura del diagrama de ojos y el anlisis de los paquetes de EDH (Error Detection and Handling).

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3.2.3.1 Medidas de contenido visual La migracin a la tecnologa digital en los Centros de Produccin Audiovisual, ha exigido un cambio a la hora de realizar medidas de calidad. Actualmente, se ha pasado a enviar mediante los interfaces digitales, un stream de bits representados elctricamente mediante dos niveles de tensin. Monitor Forma de Onda: Al igual que en los entornos de vdeo compuesto, el mdulo de Forma de Onda es el encargado de verificar los niveles nominales de cada una de las tres componentes que conforman la seal de vdeo, ofreciendo una representacin amplitud-tiempo de las componentes de la seal de vdeo. Tambin muestra la diferencia temporal entre una seal y el plano de referencia (Black-burst) con el objetivo de conocer la sincronizacin de la seal con precisin.

Monitor Forma de Onda. Fuente: Tektronix.

Vectorscopio: El Vectorscopio analiza la colorimetra de la seal de modo fasorial con el objetivo de evaluar posibles errores de tono y saturacin. Este equipo realiza una representacin X-Y de las seales diferencia de color, B-Y y R-Y. Como seal de prueba se debe utilizar con las Barras de Color al 75% o al 100%. En este display pueden evaluarse, la fase relativa y la saturacin del vector de crominancia, de forma similar a como se realiza con la seal compuesta. Sus caractersticas son:

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Ofrece una representacin fasorial del equivalente analgico del vector de crominancia. Permite medir la saturacin de la seal, as como su tono o color, por medio de la fase relativa de la seal. No aporta informacin espacial de la medida. Para su representacin realiza una conversin de componentes Y, Cb, Cr a los vectores U, V. Es sustituido en cierta medida por el modo Lightning.

Vectorscopio. Fuente: Ocwus.

El monitor Forma de Onda y el Vectorscopio, no aportan informacin de las diferencias temporales inter-componentes, ni de la posible violacin colorimtrica, provocando colores ilegales. Por ello existe otro modo de anlisis en los entornos digitales denominado anlisis de errores de Gamut, que evala otros aspectos de la seal como son la generacin de valores de RGB no vlidos, que pueden aparecer en la conversin final de espacio de color que implementan las pantallas de visualizacin.

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Analizador de Gamut.

Medida Lightning: Lightning es una medida que se realiza sobre las seales R-Y y B-Y en la que se determina la existencia de retados y ganancia diferencial entre las componentes R-Y y B-Y. Estas distorsiones se traducen como un cambio en el tono o color de la imagen, por lo que es especialmente relevante su control en los puntos de edicin, captura y postproduccin.

Medida Lightning.

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Permite medir la ganancia y retardo diferencias entre los pares de componentes Y-Cb, Y-Cr. La desviacin de cada punto con la retcula con su color aporta informacin de la diferencia de ganancias de cada componente. El cruce del haz con el eje vertical informa del retardo de cada componente. La cartula lightning se muestra en la anterior figura. Las cajas indican la posicin de cada uno de los colores de las barras de color. Los puntos equiespaciados situados en la confluencia de los flancos verde a magenta con la luminancia de cada una de las seales diferencia de color, indican un retardo de 40ns entre cada punto.

Medida Diamond: Este tipo de medidas se realiza para prevenir los colores ilegales en el espacio RGB, denominado Color Gamut. Debe ser utilizada en entornos de generacin de grficos computerizados y de ajustes de cmaras. Permite un ajuste muy preciso del balance de negros realizados en los controles de cmaras. Bsicamente indica la correspondencia existente entre las seales R, G, B. El analizador convierte las seales en componentes Y, B-Y y R-Y, de la trama SDI a las seales R, G y B, para formar el display tipo diamante del siguiente modo: Eje vertical: B+G en el diamante superior, R+G inferior. Eje horizontal: B-G en el

estado del arte de las tecnologias audiovisuales marzo 2011

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