Video

El vídeo se desarrolló a partir de los sistemas de facsímil creados a mediados del siglo XIX. Los escáneres de vídeo mecánicos, como el disco de Nipkow , se patentaron ya en 1884, pero transcurrieron varias décadas antes de que se pudieran desarrollar sistemas de vídeo prácticos. Mientras que el medio cinematográfico registra mediante una secuencia de imágenes fotográficas en miniatura visibles a simple vista, el vídeo codifica las imágenes electrónicamente, convirtiéndolas en señales electrónicas analógicas o digitales para su transmisión y grabación. ^{[ 2 ]}

El vídeo era originalmente una tecnología exclusivamente en directo , desarrollada inicialmente para sistemas de televisión mecánicos . Estos fueron rápidamente reemplazados por sistemas de televisión de tubo de rayos catódicos (CRT) . Las cámaras de vídeo en directo utilizaban un haz de electrones que escaneaba una placa fotoconductora con la imagen deseada y producía una señal de voltaje proporcional al brillo de cada parte de la imagen. La señal se enviaba a los televisores, donde otro haz la recibía y la mostraba. ^{[ 3 ]} Charles Ginsburg dirigió un equipo de investigación de Ampex para desarrollar una de las primeras grabadoras de vídeo prácticas (VTR). En 1951, la primera de estas capturó imágenes en directo de cámaras de televisión grabando la señal eléctrica de la cámara en cinta de vídeo magnética . Las VTR se vendían por unos 50 000 dólares estadounidenses en 1956, y las cintas de vídeo costaban 300 dólares estadounidenses por rollo de una hora. ^{[ 4 ]} Sin embargo, los precios bajaron gradualmente con los años, y en 1971, Sony comenzó a vender grabadoras de vídeo (VCR) y cintas al mercado de consumo . ^{[ 5 ]}

El vídeo digital es capaz de ofrecer mayor calidad y, en última instancia, un coste mucho menor que su predecesor analógico. Tras la introducción comercial del DVD en 1997 y, posteriormente, del Blu-ray Disc en 2006, las ventas de cintas de vídeo y equipos de grabación disminuyeron. Los avances en la tecnología informática permiten que incluso los ordenadores personales y los teléfonos inteligentes de bajo coste capturen, almacenen, editen y transmitan vídeo digital, lo que reduce aún más el coste de producción de vídeo y permite a los programadores y emisoras pasar a la producción sin cinta . La llegada de la radiodifusión digital y la posterior transición a la televisión digital están relegando el vídeo analógico a la categoría de tecnología obsoleta en la mayor parte del mundo. El desarrollo de cámaras de vídeo de alta resolución con un rango dinámico mejorado y gamas de color más amplias, junto con la introducción de formatos de datos intermedios digitales de alto rango dinámico con mayor profundidad de color , ha provocado la convergencia de la tecnología de vídeo digital con la tecnología cinematográfica. Desde 2013, el uso de cámaras digitales en Hollywood ha superado al de cámaras de cine. ^{[ 6 ]}

La velocidad de fotogramas —el número de imágenes fijas por unidad de tiempo— varía desde seis u ocho fotogramas por segundo ( fotogramas/s o fps ) para las cámaras mecánicas antiguas hasta 120 o más para las nuevas cámaras profesionales. Los estándares PAL y SECAM especifican 25 fps, mientras que NTSC especifica 29,97 fps. ^{[ 7 ]} La película se graba a una velocidad de fotogramas más lenta de 24 fotogramas por segundo, lo que complica ligeramente el proceso de transferencia de película a vídeo. La velocidad de fotogramas mínima para lograr la persistencia de la visión (la ilusión de una imagen en movimiento) es de aproximadamente 16 fotogramas por segundo. ^{[ 8 ]}

En vídeo, la relación de aspecto es la relación proporcional entre el ancho y la altura de una pantalla de vídeo y los elementos de la imagen. Todos los formatos de vídeo populares son horizontales, con una pantalla de televisión tradicional que tiene una relación de aspecto de 4:3, o aproximadamente 1,33:1. Los televisores de alta definición tienen una relación de aspecto de 16:9, o aproximadamente 1,78:1. La relación de un fotograma completo de una película de 35 mm con su banda sonora (la " relación de la Academia ") es de 1,375:1. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Los píxeles en los monitores de computadora suelen ser cuadrados, pero los píxeles utilizados en el video digital a menudo tienen relaciones de aspecto no cuadradas, como las utilizadas en las variantes PAL y NTSC del estándar de video digital CCIR 601 y los formatos panorámicos anamórficos correspondientes. La trama de 720 x 480 píxeles utiliza píxeles delgados en una pantalla con relación de aspecto 4:3 y píxeles gruesos en una pantalla 16:9. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

La popularidad del vídeo en los teléfonos móviles ha propiciado el auge del vídeo vertical . Mary Meeker , socia de la firma de capital riesgo Kleiner Perkins Caufield & Byers , con sede en Silicon Valley , destacó el crecimiento de la visualización de vídeo vertical en su Informe de Tendencias de Internet de 2015, señalando que había pasado del 5 % de las visualizaciones en 2010 al 29 % en 2015. Los anuncios de vídeo vertical se visualizan en su totalidad nueve veces más frecuentemente que los de formato horizontal. ^{[ 15 ]}

El modelo de color utiliza la representación de color del vídeo y asigna los valores de color codificados a los colores visibles reproducidos por el sistema. Existen varias representaciones de este tipo de uso común: normalmente, YIQ se utiliza en la televisión NTSC, YUV en la televisión PAL, YDbDr en la televisión SECAM y YCbCr en el vídeo digital. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

El número de colores distintos que puede representar un píxel depende de la profundidad de color expresada en el número de bits por píxel. Una forma común de reducir la cantidad de datos necesarios en vídeo digital es mediante el submuestreo de croma (p. ej., 4:4:4, 4:2:2, etc.). Dado que el ojo humano es menos sensible a los detalles de color que al brillo, se mantienen los datos de luminancia de todos los píxeles, mientras que los datos de crominancia se promedian para un número determinado de píxeles en un bloque, y se utiliza el mismo valor para todos ellos. Por ejemplo, esto resulta en una reducción del 50 % en los datos de crominancia utilizando bloques de 2 píxeles (4:2:2) o del 75 % utilizando bloques de 4 píxeles (4:2:0). Este proceso no reduce el número de valores de color posibles que se pueden mostrar, pero sí reduce el número de puntos distintos en los que cambia el color. ^{[ 11 ] [ 16 ] [ 17 ]}

La calidad de vídeo se puede medir con métricas formales como la relación señal-ruido máxima (PSNR) o mediante una evaluación subjetiva basada en la observación de expertos. En la recomendación BT.500 de la UIT-T se describen numerosos métodos subjetivos para evaluar la calidad de vídeo . Uno de los métodos estandarizados es la Escala de Deterioro por Doble Estímulo (DSIS). En la DSIS, cada experto visualiza un vídeo de referencia sin deterioro , seguido de una versión con deterioro del mismo vídeo. A continuación, el experto califica el vídeo con deterioro utilizando una escala que va desde "los deterioros son imperceptibles" hasta "los deterioros son muy molestos".

El vídeo sin comprimir ofrece la máxima calidad, pero a una tasa de datos muy alta . Se utilizan diversos métodos para comprimir secuencias de vídeo, siendo los más eficaces los que emplean grupos de imágenes (GOP) para reducir la redundancia espacial y temporal . En términos generales, la redundancia espacial se reduce registrando las diferencias entre partes de un mismo fotograma; esta tarea se conoce como compresión intraframe y está estrechamente relacionada con la compresión de imágenes . Del mismo modo, la redundancia temporal se puede reducir registrando las diferencias entre fotogramas; esta tarea se conoce como compresión interframe , e incluye la compensación de movimiento y otras técnicas. Los estándares de compresión modernos más comunes son MPEG-2 , utilizado para DVD , Blu-ray y televisión por satélite , y MPEG-4 , utilizado para AVCHD , teléfonos móviles (3GP) e Internet. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

El vídeo estereoscópico para películas 3D y otras aplicaciones se puede mostrar utilizando varios métodos diferentes: ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• Dos canales: uno derecho para el ojo derecho y otro izquierdo para el ojo izquierdo. Ambos canales pueden visualizarse simultáneamente mediante filtros polarizadores colocados a 90 grados del eje óptico en dos proyectores de vídeo. Estos canales, con polarización independiente, se visualizan con gafas equipadas con filtros polarizadores a juego.
• Anaglifo 3D , donde un canal se superpone con dos capas codificadas por colores. Esta técnica de capas izquierda y derecha se utiliza ocasionalmente en transmisiones de televisión o en lanzamientos recientes de películas 3D en DVD con tecnología anaglifa. Unas sencillas gafas de plástico rojas y cian permiten visualizar las imágenes de forma independiente para obtener una visión estereoscópica del contenido.
• Un canal con fotogramas alternos izquierdo y derecho para cada ojo, utilizando gafas LCD con obturador que se sincronizan con el vídeo para bloquear alternativamente la imagen para cada ojo, de modo que el ojo correspondiente vea el fotograma correcto. Este método es el más común en aplicaciones de realidad virtual por ordenador , como en un entorno virtual automático de cueva , pero reduce la velocidad de fotogramas efectiva del vídeo a la mitad.

El vídeo analógico es una señal de vídeo representada por una o más señales analógicas . Las señales de vídeo analógico en color incluyen la luminancia (Y) y la crominancia (C). Cuando se combinan en un solo canal, como ocurre con los formatos NTSC , PAL y SECAM , se denomina vídeo compuesto . El vídeo analógico también puede transmitirse en canales separados, como en los formatos de vídeo S-Video (YC) de dos canales y de vídeo por componentes multicanal .

El vídeo analógico se utiliza tanto en aplicaciones de producción televisiva para el consumidor como para profesionales .

Se han adoptado formatos de señal de vídeo digital , entre los que se incluyen la interfaz digital serie (SDI), la interfaz visual digital (DVI), la interfaz multimedia de alta definición (HDMI) y la interfaz DisplayPort .

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  Interfaz digital serie (SDI)
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  Interfaz visual digital (DVI)
• 
  HDMI
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  DisplayPort

Las emisiones de televisión digital utilizan el formato de codificación de vídeo MPEG-2 y otros formatos , entre los que se incluyen:

• ATSC – Estados Unidos, Canadá , México , Corea
• Radiodifusión de vídeo digital (DVB) – Europa
• ISDB – Japón
  • ISDB-Tb – utiliza el formato de codificación de vídeo MPEG-4 – Brasil , Argentina
• Radiodifusión multimedia digital (DMB) – Corea

Los estándares de transmisión de televisión analógica incluyen:

• Sistema de color secuencial de campo (FCS) – EE. UU., Rusia; obsoleto
• Componentes analógicos multiplexados (MAC) – Europa; obsoleto
• Codificación de muestreo sub-Nyquist múltiple (MUSE) – Japón
• NTSC – Estados Unidos , Canadá , Japón
  • EDTV-II Clear-Vision - Extensión NTSC, Japón
• PAL – Europa , Asia , Oceanía
  • PAL-M – Variación PAL, Brasil
  • PAL-N – Variación PAL, Argentina , Paraguay y Uruguay
  • PALplus – Extensión PAL, Europa
• RS-343 (militar)
• SECAM – Francia , antigua Unión Soviética , África Central
• Sistema CCIR A
• Sistema B de CCIR
• Sistema CCIR G
• Sistema CCIR H
• Sistema CCIR I
• Sistema CCIR M

Un formato de vídeo analógico contiene más información que el contenido visible del fotograma. Antes y después de la imagen, se encuentran líneas y píxeles que contienen metadatos e información de sincronización. Este margen circundante se conoce como intervalo de borrado o región de borrado ; el margen frontal y posterior, tanto horizontal como vertical, son los componentes básicos del intervalo de borrado.

Los estándares de visualización de computadoras especifican una combinación de relación de aspecto, tamaño de pantalla, resolución, profundidad de color y frecuencia de actualización. Hay disponible una lista de resoluciones comunes .