El desarrollo de la HDTV en el mercado de la videovigilancia está aun empezando, pero va a tener un impacto muy significativo en el mercado de la vigilancia por vídeo, debido a que los clientes tradicionalmente han solicitado estándares de mayor calidad de imagen. La posibilidad de contar con imágenes más claras y nítidas es una de las metas más perseguidas por la industria de la videovigilancia.
Puede argumentarse que algunos de estos requerimientos pueden obtenerse gracias a las cámaras de red megapixel. Hay que aclarar que “megapixel” no se refiere a ningún estándar reconocido, sino más bien a una adaptación de las mejores prácticas de la industria y define en concreto el número de elementos del sensor de imágenes de la cámara digital. Sin embargo, la alta resolución conlleva grandes cantidades de datos, lo que a menudo compromete el número de imágenes por segundo que pueden ofrecer. Una cámara megapixel en sí misma no es sinónimo de alta calidad de imagen.
Por el contrario, una cámara de red que cumple con cualquiera de los estándares HDTV garantiza proporcionar una resolución, un número de imágenes por segundo y una fidelidad de color que permite asegurar la “calidad de vídeo” en todo momento.
¿Cómo funciona HDTV?
Los sistemas de transmisión de HDTV se identifican con tres parámetros principales: el tamaño de la imagen, el método de escaneo u obtención de la imagen, y el número de imágenes por segundo.
- Tamaño de la imagen: El tamaño de la imagen se define como el número de pixels horizontales por el número de pixels verticales, por ejemplo 1280×720 o 1920×1080. El número de pixels horizontales a menudo se omite, dado que va implícito en el contexto. De esta forma los diferentes sistemas se identifican como 720 o 1080 combinados con las letras i o p dependiendo del método de escaneo u obtención de imágenes que utilice. Dado que la televisión tradicional normalmente transmite en 704x576i (PAL) o 704x480i (NTSC) la información visual en una televisión HD es de dos a cinco veces mayor.
- Método de escaneo u obtención de la imagen: Existen dos técnicas para el escaneo de las imágenes: el barrido entrelazado y el progresivo, identificados con las letras i y p respectivamente. El barrido entrelazado fue presentado originalmente como un modo de mejorar la calidad de la imagen de una señal de vídeo sin consumir ancho de banda adicional. Este método pronto se generalizó en las televisiones analógicas. De forma simplificada la técnica consiste en dividir cada imagen en dos campos. El vídeo entrelazado, de este modo, reduce el ancho de banda de la señal por un factor de dos, permitiendo una mayor frecuencia de refresco y reduciendo el efecto parpadeo a la vez que mejora la representación del movimiento. Existen, no obstante, algunas limitaciones en el vídeo entrelazado. Por ejemplo, si los objetos de la imagen se mueven lo suficientemente rápido se encontrarán en diferentes posiciones cuando cada uno de los campos sea capturado. Normalmente éste efecto no es visible pero puede aparecer si el vídeo se muestra a menor velocidad de la que se usó en su captura o cuando se presenta como una imagen fija. Estas limitaciones pueden evitarse usando el método de barrido progresivo. Esta técnica captura, transmite y muestra todas las líneas en una única imagen. En otras palabras, las imágenes capturadas no se dividen en campos separados como en el barrido entrelazado de manera que no hay efecto parpadeo. Otro de los beneficios de esta técnica es que permite utilizar cada imagen para hacer copias en papel con calidad casi fotográfica. Esto puede ser fundamental si, por ejemplo, se quiere usar como evidencia o prueba en un juicio.
- Número de imágenes por segundo: Frame rate es el término en inglés que define el número de imágenes por segundo (fps) en una secuencia de vídeo. En los sistemas entrelazados este número a menudo es el número de campos, lo que implica que habitualmente es el doble, dado que hay dos campos en cada una de las imágenes. Históricamente uno de los aspectos más problemáticos ha sido el encontrar el ratio ideal de frecuencia de imágenes/campos. En aquellos países en los que las imágenes se dividen en dos campos, por razones que dependen más de la frecuencia del suministro eléctrico y que afectan a la estabilidad de la imagen, han acordado utilizar 25/50 fps (PAL) o 30/60 fps (NTSC). En todo caso, ambos sistemas son compatibles con HDTV y por tanto permiten alcanzar los requerimientos de ratio de imágenes completo (full frame rate) que se solicitan en muchas aplicaciones de video vigilancia.
Estandarización de HDTV
La presentación del estándar de compresión MPEG-1 supuso la base para la televisión digital e incitó el desarrollo de los estándares de televisión modernos en todo el mundo. Hoy el cuerpo de estandarización más importante para HDTV es la Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE). Este grupo, reconocido como el líder global en el desarrollo de estándares y autoridad en la práctica para cine, televisión, vídeo y multimedia, ha definido los dos estándares más importantes: SMPTE 296M y SMPTE 274M.
Básicamente, SMPTE 296M define una resolución de 1280×720 pixels usando barrido progresivo, mientras que SMPTE 274M define una resolución de 1920×1080 pixels usando tanto barrido entrelazado como progresivo. Con métodos de compresión digitales como MPEG-2 o H.264 el ancho de banda para un único canal es suficiente para transportar hasta cinco canales de TV digitales normales, o hasta dos canales HDTV que usen barrido progresivo.
Formatos HDTV
HDTV habitualmente asume el formato de pantalla amplio o panorámico de ratio 16:9 y una resolución horizontal de 1920 pixels con barrido progresivo. Consecuentemente crea imágenes con una resolución de 2.073.600 (1920×1080) pixels. El número de imágenes por segundo puede variar y se especifica después de la letra p, por ejemplo 1080p30 o 1080p50.
Otros formatos HDTV son 1080i y 720p. El aspecto de pantalla es el mismo para los tres, el 16:9. 1080i muestra 1920×1080 líneas con barrido entrelazado, mientras que 720p muestra 1280×720 (921.600) pixels con barrido progresivo.
Beneficios de HDTV para la vídeo vigilancia
Al trabajar con barrido progresivo las cámaras IP con rendimiento HDTV proporcionan una representación real del color e imágenes claras incluso de objetos que se mueven muy deprisa. Esto las convierte en una atractiva solución para las operaciones de vídeo vigilancia en las que se precisa gran nivel de detalle en la imagen.
Este desarrollo de la calidad ha sido solicitado desde hace mucho pero no ha sido posible hasta que las técnicas de compresión de vídeo no han sido lo suficientemente eficientes. H.264 es un estándar abierto que puede reducir el tamaño de los ficheros de vídeo digital, sin comprometer la calidad de la imagen, en más del 80% respecto al formato Motion JPEG, y hasta el 50% comparado con MPEG-4 parte 2. Dada esta flexibilidad y combinada con el consumo económico de ancho de banda y almacenamiento, se espera que H.264 sea adoptado más amplia y rápidamente que los estándares de compresión anteriores.
No cabe duda de que H.264 ha sido un paso necesario e imprescindible para la introducción de la HDTV en vídeo vigilancia. Esta compresión eficiente simultáneamente permite alta resolución, un alto número de imágenes por segundo y aspecto panorámico de pantalla (16:9). HDTV está basado en pixels cuadrados, similares a los de las pantallas de los ordenadores, de manera que el vídeo HDTV obtenido de productos de vídeo IP puede mostrarse tanto en pantallas HDTV como en monitores de ordenador estándar.
En definitiva, las mejoras en la calidad de imagen que aporta la televisión de alta definición (HDTV) han sido muy bien recibidas y están generando una gran demanda en el mercado de consumo. En consecuencia se espera una tendencia similar en el mercado de la vídeovigilancia tradicional. Las cámaras de red que cumplen los estándares HDTV representan una opción más que interesante para soluciones de vídeovigilancia que precisen imágenes de alta calidad.