Adelante y hacia arriba

Recientemente asistimos a la conferencia tecnológica anual de la Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión en Los Ángeles. SMPTE ha estado organizando este evento durante décadas y atrae a los mejores y más brillantes para hablar sobre los avances en todo, desde la producción de películas y televisión hasta la ciencia visual humana, los avances en audio, compresión y transmisión de video y, últimamente, la promoción del campo entre las mujeres. y graduados universitarios.

Una sesión de artículos invitados, en particular, se destacó este año y se centró en la televisión 8K. Los lectores habituales de este blog recordarán que gran parte de la investigación y el desarrollo en esta área está a cargo de NHK, la red nacional de radiodifusión japonesa. NHK comenzó su trabajo allá por 1995, logrando primero una resolución 4K en sensores de cámara en 2004 y luego presentando su primer sensor de cámara 8K en 2006.

Desde entonces, diseñaron y construyeron un sistema de cámara 8K de 4 libras, impulsaron las velocidades del sensor hasta 480 Hz y crearon un producto de conversión descendente simultánea que ingiere video 8K y lo escupe en resolución nativa, resolución 4K y Full. resolución de alta definición. Como puede imaginar, ¡eso requiere una tonelada de potencia de procesamiento!

En la sesión de este año, un orador de NHK detalló su trabajo en sensores de cámara de próxima generación para 8K que incorporan una capa única de película fotoconductora orgánica (OPF) para aumentar la sensibilidad y mantener el ruido al mínimo. Ese es un verdadero desafío cuando se trabaja con sensores de cámara pequeños: los sensores Super 35 para la producción 4K (Ultra HD) ya están repletos de pequeños sitios de fotos, un dolor de cabeza de diseño para los ingenieros de cámaras. Ahora, imagine que se le pide que duplique la cantidad de píxeles en el sensor del mismo tamaño, donde el píxel promedio mide alrededor de 3 micrómetros.

El segundo documento describía un nuevo sensor de cámara 8K de 1,25” que puede grabar video a velocidades de cuadro de hasta 480 Hz, u ocho veces más rápido que los sensores convencionales. Con este sensor, se puede capturar movimiento rápido con un mínimo de desenfoque y detalles muy finos. El video capturado se convierte en la cámara a 120 Hz para una eventual grabación y reproducción. Como puede suponer, los datos que fluyen desde el sensor de la cámara son un torrente: sin comprimir, con muestreo de color 4:2:2 de 10 bits, se acerca a los 100 gigabits por segundo (Gb/s), o más del doble de rápido que el La última versión de HDMI (2.1) puede manejar.

El artículo final de NHK habló sobre la configuración del primer sistema de transmisión satelital 4K/8K de tiempo completo del mundo, que se lanzó en diciembre de 2018. Además de los desafíos técnicos del ancho de banda (polarización circular izquierda y derecha de la radio las ondas eran necesarias para transportar todos los datos de la señal), había un obstáculo adicional: muchos residentes viven en edificios de apartamentos más antiguos, lo que dificulta el proceso de actualización de la infraestructura de cable. Finalmente, se resolvió instalando líneas paralelas de fibra óptica plástica (POF o Toslink) junto con el cable coaxial, el teléfono y las líneas eléctricas existentes.

¿Dónde está la relevancia para nuestra industria? Considere que, hace diez años, el video Ultra HD y 4K era en gran medida un experimento de laboratorio para muchos de nosotros. En 2019, recién nos estábamos acostumbrando a administrar señales Full HD a través de sistemas de interfaz y distribución de señales, luchando con la profundidad de bits de color y las velocidades de cuadro variables, sin mencionar las limitaciones y debilidades de HDMI.

Sin embargo, tres años más tarde, los primeros monitores Ultra HD comerciales llegaron a nuestras costas. Una década más tarde, Ultra HD se convirtió en la resolución predeterminada para la mayoría de los monitores y pantallas AV comerciales para televisores de consumo. Tal como lo hicimos en 2009, estamos luchando con los mismos problemas de administración de señal, profundidad de bits de color, frecuencias de actualización y una versión completamente nueva de HDMI… que ni siquiera está lista para manejar las velocidades de bits más altas que requiere el video 4K para velocidades de fotogramas más altas y profundidades de bits de color más altas.

Entonces, mientras nos quejamos, discutimos, nos quejamos y tratamos de adaptarnos a este último salto en resolución a 4K, hay un país que ya está trabajando en TWICE que tiene resolución de video para adquisición, edición, almacenamiento y distribución al hogar. No hay razón para pensar que eventualmente los alcanzaremos: los primeros televisores 8K ya se lanzaron al mercado norteamericano a principios de este año, y estamos viendo un interés temprano en las pantallas 8K para instalaciones especializadas como comando y control, vigilancia, visualización y realidad aumentada, y (sobre todo) visualización 3D utilizando pantallas autoestéreo.

Los escépticos pueden burlarse todo lo que quieran, pero este impulso interminable hacia arriba y hacia adelante en la resolución espacial no se detendrá. En todo caso, las mejoras como el alto rango dinámico, las gamas de colores más amplias y el video de alta velocidad de cuadros proporcionarán un impulso adicional. (¿Sabía que, a medida que las pantallas de visualización se hacen más grandes y los campos de visión más amplios, cualquier parpadeo en las imágenes creado por trepidación y velocidades de fotogramas más lentas se vuelve cada vez más perceptible? NHK estudió este fenómeno y concluyó que se requería una frecuencia de fotogramas mínima de 80 Hz para 4K y 8K en pantallas grandes).

Y como de costumbre, se espera que interactuemos y transportemos estas señales. El estándar SMPTE SDI para UHD (12G SDI) ya es inadecuado para conexiones digitales en serie de cable de señal, con una velocidad de datos máxima de 11,88 Gb/s. Esto ha resultado en que los fabricantes de cámaras 8K empleen cuatro puertos SDI 12G separados y algo de compresión ligera en la cámara para grabar video 8K/60 con color 4:2:2 de 10 bits (velocidad de datos sin comprimir de 47,7 Gb/s). Y también revivió el interés en el último estándar SMPTE para SDI, 24G (23,76 Gb/s, probablemente sobre fibra óptica).

Esto debería ser interesante de ver, particularmente porque nuestra industria todavía está trabajando con la interfaz HDMI 2.0 (18 Gb/s) basada en TMDS de seis años de antigüedad, todavía es en gran parte alérgica a la fibra óptica y está promocionando un video AV/IT. códec que apenas es lo suficientemente rápido para exprimir video 4K/60 de 10 bits 4:4:4 a través de un conmutador de red de 10 gigabits.

¿Ya sientes la necesidad de velocidad?