Es realmente distinto el 4K?

La proyección digital en 4k en los cines.

Introducción

Los cines están al borde de una transformación histórica, pasarán de la proyección en 35mm a la proyección digital. La tecnología ya está creada con unas especificaciones ampliamente aceptadas y con una gama muy amplia de equipos, que ya se comercializan,  y que son compatibles con estas especificaciones técnicas. Además, el modelo económico también existe, con los procedimientos que permiten a los distribuidores y exhibidores compartir el coste de la conversión de las salas a proyección digital. Una decisión importante es elegir entre una proyección digital en 2K o en 4K. La elección que los dueños de los cines tienen que hacer hoy, podrá permitir (o limitar) la calidad y flexibilidad de sus presentaciones durante los años venideros.

El 4K tiene 4 veces más píxeles que el 2K.

El 4K tiene 4 veces más píxeles que el 2K.

La proyección cinematográfica en 2K contiene aproximadamente 2000 pixeles a lo largo (2048×1080 o 2,2 millones de pixeles). El 4K dobla esas dimensiones a 4096×2160. Esto es igual a 8,8 millones de pixeles, exactamente 4 veces más que la proyección en 2K. Sobre el papel, el 4K, es una solución superior, obviamente. Pero en el mundo real? Podrá el público, que compra una entrada, apreciar los beneficios del 4K en los cines?

Lo que ves depende del lugar dónde te sientas.

Algunos han sugerido que el 4K sólo es útil para los cines que tienen grandes pantallas. De hecho, el tamaño de la pantalla no es la verdadera medida para que la gente consiga diferenciar bien los detalles. La verdadera medida para poder diferenciar los detalles, es la distancia relativa desde la persona a la pantalla, osea, la distancia de visionado. Puedes apreciar el juego de la distancia cuando ves una imagen impresa, igual que si imprimieras este documento. Muchos de los lectores tendrían pequeños problemas identificando las letras individuales a una distancia de 2 pies (0,60 m). A 20 pies (6 metros), estaría muy bien que pudieras leer los titulares más importantes de este texto. A 200 pies  (60 metros) sólo puedes ver que es una hoja de papel. A 2000 pies (600 m) no podrías ver ni tan siquiera eso.

Esto sugiere que para un punto de vista alejado, la televisión de alta definición (HDTV) parece no tener tanta definición como la definición estándar SD. Y para algunos otros, desde un punto de vista muy alejado, la proyección en 4K no parecerá tan definida como una proyección en 2K. Pero hay otra cara de la moneda. Para los que se sientan suficientemente cerca de la pantalla, la proyección en 2K tendrá limitaciones visibles.

Cualquier comparación entre la proyección en 2K y en 4K debe abordar 3 importantes cuestiones. ¿Cual es la agudeza visual humana?,  ¿Cuales son las distancias reales desde las que se ve una película en los cines de hoy? y ¿Cómo se puede comparar esa distancia con la distancia en la que estas cuestiones comienzan a ser visibles en la proyección en 2K?

Lo que ves depende de tu agudeza visual

Puedes cambiar el tamaño de la pantalla. Puedes cambiar la distancia desde dónde ves la película. Puedes cambiar el número de píxeles proyectados. Pero, lo que no puedes cambiar es la agudeza visual del público. El estándar consesuado para la buena visión es una fracción Snellen de 20/20, que está referenciada en pies. Fuera de EE.UU. es de 6/6 referenciada en metros.

Pero qué significa exactamente la fracción Snellen 20/20? Significa que el que observa desde los 20 pies (6 metros) puede discernir letras por debajo de la linea 20/20 de una carta de oculista. Estas letras tienen un tamaño para ocupar una pequeña fracción de un grado del ángulo de visión. Un grado equivale a sesenta subdivisiones llamadas “arco-minutos”. Las letras son de 5 “arco-minutos” de altura, lo que significa que 12 de estas letras apiladas una encima de la otra ocuparían un sólo grado del ángulo de visión. Los trazos y vacíos que conforman las letras son de un “arco-minuto” de espesor. Para los que observan con una visión 20/20, el detalle más pequeño observable es un “arco-minuto”.

Un único grado de visión es igual a 60 subdivisiones llamadas "arcominutos". Visto desde una distancia de 20 pies (6 metros), la letra E en la linea 20/20 de una carta de oculista, es sólo de 5 arco-minutos superiores. Cada trazo de las letras (y cada uno de los vacíos entre  los trazos) es de un arco-minuto de ancho.

Un único grado de visión es igual a 60 subdivisiones llamadas “arcominutos”. Visto desde una distancia de 20 pies (6 metros), la letra E en la linea 20/20 de una carta de oculista, es sólo de 5 arco-minutos superiores. Cada trazo de las letras (y cada uno de los vacíos entre los trazos) es de un arco-minuto de ancho.

Un arco-minuto de agudeza visual significa que los observadores pueden discernir 60 pixeles digitales por grado. Esto también se llama 30 ciclos de oscuridad-a-la-luz por ciclo o 30 pares de lineas por grados. Esta referencia para la agudeza visual ha sido usada por los ingenieros de la imagen en movimiento desde hace décadas.

Algunos piensan que esta referencia es muy conservadora. Por ejemplo los investigadores en el NHK, (Consejo Nacional de Radiodifusión Japonés) han explicado que los televidentes pueden distinguir entre imágenes que presentan 156 y 78 ciclos por grado. Esto equivale a 312 y 156 pixeles por grado, respectivamente -una agudeza mucho mayor, que la que implica la visión 20/20-. Ciertamente muchos miembros de la audiencia tienen una visión mejor que la normal, 20/10 por ejemplo.

Otros eligen un enfoque contrario y recomiendan una referencia más relajada que corresponde al nivel de detalle que los humanos pueden ver “claramente”: 1,03 arco-minutos. lo que equivale a 58 píxeles por grado. Aún así otros han propuesto una referencia más relajada: 44 píxeles por grado, que sería el nivel de detalle que los humanos pueden ver de manera “fiable”. Ésta, la referencia más relajada de todas, es la más cercana a la proyección cinematográfica en 2K y la menos favorable al 4K. Sin embargo, haremos el argumento para 4K usando esta referencia tan conservadora, 44 pixeles por grado, así como la anchura aceptada como estándar es de 60 píxeles por grado.

No es necesario decir, que esta discusión de la agudeza visual es para los objetos que son suficientemente brillantes y tienen un alto contraste. Para las imágenes proyectadas, se requiere que los proyectores estén debidamente enfocados. También que la persona que está mirando al objeto, esté usando la “fóvea” del ojo, que es el centro de la retina dónde el nivel de detalle es mayor. Y un análisis más completo podría implicar el brillo de la pantalla, el contraste que es capaz de ver el espectador, la sensibilidad y los ángulos de la excentricidad de la fóvea.

Altura de la imagen (PH): la medida de la distancia de visualización

Cuando el sistema de definición estandar fue lanzado en Norte-américa, los ingenieros asumieron que los espectadores querrían sentarse a una distancia suficiente para el escaneo individual de las lineas que les permitirían comprender las imágenes para que generasen un conjunto de imágenes sin que hubiera salto entre ellas. En los días anteriores al píxel, los ingenieros calcularon que para generar lo anterior, tendría que haber un barrido de 60 líneas horizontales por grado. De este cálculo, ellos derivaron una distancia de visión estándar de 7,15 Picture Heights (altura de imagen).

Los estudios desarrollados por Bernard Lechner de RCA en los Estados Unidos y Richard Jackson en los Laboratorios Philips en Europa determinaron que la distancia para la visión de la televisión estándar está sobre los 3 metros (10 pies). El tamaño de la pantalla que corresponde a 7,15 (Altura de imagen) a la distancia es de 28 pulgadas en diagonal.  Esto coincide aproximadamente con los tamaños de los CRT’s (Tubos de Rayos Catódicos) más grandes de la era de la definición estándar.

El diseño de los cines ha estado influenciado por cálculos similares. En los años 40, la Sociedad de Ingenieros para la Imagen en Movimiento (SMPTE), hicieron una recomendación llamada “la regla de 2 a 6”. Proponía, que los cines fueran diseñados para que la primera fila estuviera a una distancia mínima de dos veces el ancho de la pantalla. Usando los diferentes formatos de pantalla que se han creado con el tiempo, lo cual se traduce en una distancia de visión mínima de 2,67 veces la altura de la imagen.

Cuando la televisión de alta definición tuvo una primera propuesta, el objetivo de diseño, era equipararla a la calidad que hay en los cines. Esto dictaba un incremento de la resolución en la TV para que fuera lo suficiente para crear la ilusión de unidad en una imagen de aproximadamente de 3 veces la altura de la imagen. (El número actual es de 3,16 veces la altura de la imagen) Esto es similar a la especificación de 2,67 de los viejos cines que no es una coincidencia. Está perfectamente calculado por los ingenieros.

Desde los años 40, casi todo en los cines ha cambiado, incluyendo el diseño del auditorio. Durante los años 90, los nuevos cines diseñados se fueron progresivamente a formatos mucho más anchos , lo que explica que las primera filas cada vez estén más cerca de la pantalla. Durante 1994, las distancias de visionado que antes habían sido consideradas como distancias mínimas a la pantalla empezaron a considerarse máximas. La renombrada Sociedad de Ingenieros para la Imagen en Movimiento (SMPTE) publicó la normativa EG 18-1994, la cual recomendaba que el ángulo mínimo para el visionado de la pantalla por parte del espectador fuera de un mínimo de 30 grados horizontales para los que viesen la película desde el fondo de la sala. Esto corresponde a una distancia de 3,45 veces la altura de la pantalla de proyección (usando el formato de proyección actual 1,85:1). EG 18-1994 ha demostrado ser una instantánea  para las mejores prácticas al final de la era de los cines con gradas. Fue retirado en 2003 como inapropiado para la nueva era de los cines con gradas tipo estadio, los cuales acercaron incluso más al espectador. Los asientos que están en la parte más alejada de la pantalla están a 3 veces la distancia de la altura de la pantalla.

 La elevación de la arquitectura de un pequeño cine con gradas "tipo estadio" (104 butacas). Hemos marcado las distancias de visionado en la altura de la pantalla (PH). La primera columna es menos que la altura de la pantalla.

La elevación de la arquitectura de un pequeño cine con gradas “tipo estadio” (104 butacas). Hemos marcado las distancias de visionado en la altura de la pantalla (PH). La primera columna es menos que la altura de la pantalla.

 

 Las primeras 3 ilustraciones resumen el diseño mínimo para el visionado correcto de los diferentes formatos de calidad de imagen que hay, medidos en correlación con la altura de pantalla (PH). La última ilustración muestra la distancia a la que se ponen las butacas en los cines con gradas actualmente, los cuales ponen al espectador casi contra la pantalla.

Las primeras 3 ilustraciones resumen el diseño mínimo para el visionado correcto de los diferentes formatos de calidad de imagen que hay, medidos en correlación con la altura de pantalla (PH). La última ilustración muestra la distancia a la que se ponen las butacas en los cines con gradas actualmente, los cuales ponen al espectador casi contra la pantalla.

Distancia de visionado y ángulo de visionado

Una distancia de visionado especificada, también nos permite calcular el ángulo de visión que la imagen ocupa. En el ejemplo anterior (auditorio de 104 butacas), La primera fila, está aproximadamente a la misma distancia que la altura de la pantalla y la última fila está a 3 veces la distancia que tiene la altura de la pantalla. Los asientos más deseados, para los espectadores más entusiastas con el cine, son los que están aproximadamente a 1,5 veces la distancia de la altura de la pantalla. A esta distancia, el ángulo de visionado es de 37º.

¿Cuántos pixeles requiere un espectador?

Podemos multiplicar este ángulo de visionado vertical por el número de píxeles por grado para determinar el número de píxeles verticales requeridos para producir una imagen sin pixelación. Para un espectador que tenga un buen ojo. La “relajada” referencia de 44 píxeles por grado, multiplicado por los 37 grados verticales equivale a 1628 píxeles verticales.

Cómo comparar este número con los 2K? La típica película moderna tiene un ratio de proporción de fotograma de 1,85:1. La proyección en 2K se acomoda dentro de este ratio con 1998 pixeles horizontales por 1080 píxeles verticales. (Diferentes ratios de aspecto usan diferentes acomodaciones). Los 1080 píxeles, en la proyección en 2K, están un 34% por debajo de los 1628 píxeles necesarios para crear una imagen con la suficiente nitidez.

Por supuesto, esta falta de píxeles en el 2K varia en función de la distancia a la que esté el espectador. Cuanto más cerca esté sentado de la pantalla esta falta de resolución será más acentuada. Cuanto más lejos, la falta de píxeles disminuirá, pudiendo llegar a cero en una distancia concreta. El déficit de píxeles está también unido con la referencia de la agudeza visual de cada persona. Usando 60 píxeles por grado, que corresponden al reconocimiento de la letra “E” en la linea 20/20 de la carta de oculista, la proyección 2K sólo puede proporcionar la mitad de los 2220 píxeles requeridos.

Esta visión exagerada representa el efecto escalonado "jaggies" y el efecto de las puertas que tienen mallas, que se ve cuando estás sentado lo suficientemente cerca de una proyección digital.

Esta visión exagerada representa el efecto escalonado “jaggies” y el efecto de las puertas que tienen mallas, que se ve cuando estás sentado lo suficientemente cerca de una proyección digital.

Suponiendo un contenido apropiado y que el proyector en 2K esté enfocado debidamente, el déficit que tiene el 2K puede crear un problema para los espectadores en los auditorios en grada contemporáneos. En la práctica, con las distancias de visionado que hay, los inconvenientes del 2K serán visibles. Estas limitaciones pueden incluir la visualización de píxeles individuales, que pueden socavar la ilusión de realidad. El escalonado “jaggies” puede añadir una textura no deseada para las lineas diagonales en la imagen. Y los espacios entre los píxeles pueden poner una fina malla de lineas negras en toda la imagen, como si las imágenes se viesen a través de una pantalla de la puerta. (Si un proyeccionista pone deliberadamente la proyección fuera de foco para que el efecto sea menor, lo único que conseguirá es que la imagen pierda definición) Para muchos espectadores, los beneficios de la proyección en 4K serán visibles.

El umbral de visibilidad para los píxeles en 2K

Incluso pensando que las limitaciones del 2K son visibles desde una distancia de 1,5 veces el tamaño del alto de la pantalla, todavía debe de haber una cierta distancia a la que la proyección en 2K, la cual, “satisfaga” a los espectadores proporcionando una imagen limpia, sin artefactos. En el umbral de esta distancia, el 4K no ofrece ninguna ventaja. En la “relajada” referencia de 44 píxeles por grado, el umbral de distancia es 2,30 veces la altura de la pantalla. Los espectadores sentados por delante de esta distancia pueden ver una mejora en la calidad de imagen en 4K. Pero los espectadores que estén por detrás no verán dicho beneficio.

Mientras algunos han sugerido que los beneficios del 4K sólo se pueden observar en pantallas grandes, considerando pequeña, la expuesta en el ejemplo con 104 butacas. Si te sientas más lejos que las 2,30 veces la altura de la pantalla, en el cine que estés, te encontrarás que los espectadores que estén en las últimas tres filas, de las ocho que hay, estarán potencialmente satisfechos por la proyección en 2K. Todos los que estén por delante, y son un 63%, no estarán satisfechos con la proyección.

Usando la "relajada" referenciade 44 píxeles por grado, la proyección en 2K tendrá un déficit para el 63% de los espectadores incluso siendo un cine pequeño con 104 butacas.

Usando la “relajada” referenciade 44 píxeles por grado, la proyección en 2K tendrá un déficit para el 63% de los espectadores incluso siendo un cine pequeño con 104 butacas.

Nuestra conclusión es que está unido a la referencia de la agudeza visual. Si usamos la referencia más severa de 60 píxeles por grado -el estandar invocado durante décadas en el diseño de los sistemas de la imagen en movimiento- lo deja aún en peor lugar al 2K. La distancia a la que el 4K aventaja al 2K no puede estar por encima de 3,16 veces la altura de la pantalla. Este es el mismo umbral que tiene la HDTV, que tiene los mismos píxeles verticales, 1080, que el 2K). En cines, este umbral, está más allá de la última fila, ósea por detrás del muro del fondo de la sala. Usando esta referencia, el 100% de los espectadores con una buena agudeza visual estarán insatisfechos con la proyección en 2K.

Usando el nivel de referencia más estricto que es de 60 píxeles por grado, ningún espectador podrá estar satisfecho con la proyección en 2K

Usando el nivel de referencia más estricto que es de 60 píxeles por grado, ningún espectador podrá estar satisfecho con la proyección en 2K

Este análisis, de un pequeño cine, refuta la teoría de que el 4K sólo es relevante para las grandes pantallas. Además, un análisis similar de un gran cine con 298 butacas, dará unos resultados muy parecidos. A medida que los espectadores se sienten más cerca que el umbral de visibilidad, la ventaja del 4K es significativamente igual entre una pantalla grande y una pequeña.

El umbral de distancia con 44 píxeles por grado, superpuesto en un cine más grande de 298 butacas.

El umbral de distancia con 44 píxeles por grado, superpuesto en un cine más grande de 298 butacas.

 

El umbral de distancia con 60 píxeles por grado, en un cine con 298 butacas.

El umbral de distancia con 60 píxeles por grado, en un cine con 298 butacas.

Viendo la diferencia del 4K por uno mismo.

Es posible simular la diferencia entre una proyección en 2K y otra en 4K. En la siguiente imagen podemos ver dos imágenes para tu evaluación. Viendo esta página impresa desde una distancia de 7 u 8 pies (2,6 metros) para simular que estuvieras sentado en la primera fila (a 0,86 veces la altura de la imagen) de un cine. Desde esta visión cercana, puedes fácilmente ver la diferencia entre las dos imágenes, especialmente en las ventanas y en los arcos. Como podrías esperar, cuanto más te alejes, menos distinguirás las diferencias entre ellas.
Captura de pantalla 2015-02-19 a la(s) 10.58.11Por supuesto, esta demostración es sólo una aproximación de lo que ocurre en la oscuridad de un cine.

Captura de pantalla 2015-02-19 a la(s) 10.58.39

El 4K y los estudios realizados con los consumidores

Los grupos concentrados para los estudios realizados, confirman que los asistentes a los cines del mundo real pueden ver la diferencia del 4K. Las películas son presentadas al público en 2K y 4K, sin que sean identificadas (y sin decir que hay diferencias técnicas entre una y otra). A los espectadores no se les dijo que esperasen una resolución distinta en estos test “sin ayuda”. Incluso en estas circunstancias, los encuestados dieron al 4K mejor puntuación en todos los aspectos de la calidad de imagen. Los encuestados también dieron más altas puntuaciones al 4K que al 2K en todas las medidas del comportamiento del consumidor, incluyendo, “esto es algo que diría a mis amigos”, “pagaría más por esta calidad” e “Iria a otro cine que ofreciera este tipo de calidad de imagen”.

La proyección 4K y el contenido 4K

De todas las maneras, las películas en 4K han llegado a la fuerza. Las películas de hoy en día son puestas a disposición de los cines en 4K DCP Digital Cinema Packages (paquetes de cine digital). La mayoría de éstas películas están rodadas en película de 35mm.

Algunos puristas argumentan que para la explotación completa de las capacidades de la proyección en 4K, el punto de inicio ideal será la cinematografía digital en 4K. Aquí de nuevo, el 4K está dando grandes zancadas. Las actuales cámaras digitales logran una resolución superior a 3K. Muchas compañías están librando una carrera para presentar la primera cámara cinematográfica digital que alcance los 4K de resolución reales. La historia reciente nos lleva a esperar películas totalmente desarrolladas en 4K.

Después de todo, la tecnología de producción de cine digital conseguirá ser más sofisticada cada día. Y en unos pocos años, habrá dado unos pasos de gigante en el manejo de la resolución, el color y el contraste. Dado el incesante progreso de la tecnología digital, es inevitable que las películas producidas completamente en 4K serán comunes en la vida operativa de los proyectores cinematográficos en 2K.

Hacia el entretenimiento más inmersivo

Durante los años 50, el cine era abrumadoramente en blanco y negro, con sonido monofónico y con un aspect-ratio 1,33:1. La llegada de la televisión forzó al cine a adoptar modos distintos de presentación, incluyendo el color, la pantalla más ancha (widescreen) “scope”, el sonido estéreo y eventualmente el sonido digital surround.

Uno tras otro, cada uno de estos avances han sido incluidos en el entretenimiento casero. La televisión adoptó el color (comenzando en los 50), el sonido estéreo (en los 80), la pantalla widescreen y el sonido digital surround (en los 90). Hoy, con el incremento asequible de la alta definición 1080p, la televisión compite con el cine con una resolución que es comparable al 35mm y que es prácticamente igual que la resolución en 2K. Con el contenido en 1,85:1, el 2 K tiene exactamente el mismo número de píxeles verticales como la HDTV, y sólo el 4,1% más de píxeles horizontales.
Captura de pantalla 2015-02-19 a la(s) 10.58.56
En pocas palabras, el 2K es insuficiente para situar el cine claramente como superior a la HDTV. Los píxeles visibles, contornos irregulares y el efecto de una puerta con malla no lo hará funcionar cuando el público puede disfrutar de magníficas imágenes de una resolución casi idéntica en casa. Y sea cual sea el valor que el 2K puede tener en el corto plazo, sin duda será socavado cuando los estudios comiencen a rodar cada vez más en 4K. La inversión en la proyección de cine digital 2K es, en efecto, una apuesta  en contra del 4K, que ha experimentado un rápido crecimiento con el apoyo de los exhibidores, los estudios y las empresas de equipos de cine digital.

Como antes de el color, el widescreen, el estéreo y el sonido surround, el 4K es otro avance gigantesco en la competición entre la experiencia cinematográfica y el entretenimiento electrónico casero. El 4K crea una diferencia muy apreciable en las grandes pantallas y en las pequeñas. Para las películas en 3D, los proyectos en 4K, serán muy positivos ya que el ojo izquierdo y el ojo derecho tendrán la información simultánea, y se podrán eliminar las limitaciones de la presentación con triple flash. El 4K también es escalable a 2K, a HD o a cualquier contenido digital. De hecho los píxeles más pequeños del formato de proyección en 4K con el procesado de la señal mejoran la resolución del material que se genere en 2K. La elección entre el 2K y el 4K es una elección entre limitarse a uno mismo con una solución a corto plazo y maximizar su rentabilidad en los próximos años.

Para obtener más información y para ver la comparación entre el 4K y el 2K en una proyección adecuada, regístrese en línea hoy en www.sony.com/digitalcinema.

Sony Electronics Inc.
Broadcast and Production Systems Division

2nd Edition; May 3, 2010

Traducción: Jorge Rio

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s