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Código de tiempo SMPTE

Código de tiempo SMPTE en una claqueta El código de tiempo SMPTE ( / ˈ s ɪ m p t iː / o / ˈ s ɪ m t iː / ) es un conjunto de estándares que cooperan para etiquetar fotogramas in...

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Código de tiempo SMPTE en una claqueta

El código de tiempo SMPTE ( / ˈ s ɪ m p t iː / o / ˈ s ɪ m t iː / ) es un conjunto de estándares que cooperan para etiquetar fotogramas individuales de vídeo o película con un código de tiempo . El sistema está definido por la Sociedad de Ingenieros de Cine y Televisión (SMPTE) en la especificación SMPTE 12M. SMPTE revisó el estándar en 2008, convirtiéndolo en un documento de dos partes: SMPTE 12M-1 y SMPTE 12M-2, que incluyen nuevas explicaciones y aclaraciones. Una revisión posterior, SMPTE 12M-3, amplió el estándar a velocidades de fotogramas más altas.

Los códigos de tiempo se añaden a películas , vídeos o material de audio, y también se han adaptado para sincronizar música y producciones teatrales . Proporcionan una referencia temporal para la edición, la sincronización y la identificación. El código de tiempo es una forma de metadatos multimedia . Su invención hizo posible la edición moderna de cintas de vídeo y, finalmente, condujo a la creación de sistemas de edición no lineal .

Conceptos básicos

La señal de código de tiempo SMPTE (un valor lógico 1 se expresa mediante una transición en el punto medio de un período; un valor lógico 0 se expresa mediante la ausencia de dicha transición) se compara con el código Manchester , que es similar externamente (un valor lógico 0 se expresa mediante una transición de alto a bajo, y un valor lógico 1 mediante una transición de bajo a alto en el punto medio de un período).

El código de tiempo SMPTE se presenta en formato hora:minuto:segundo:fotograma y generalmente se representa en 32 bits mediante codificación binaria decimal . También incluye indicadores de fotogramas descartados y de color , así como tres bits adicionales de indicadores de grupo binarios para definir el uso de los bits de usuario. Los formatos de otras variantes del código de tiempo SMPTE derivan del código de tiempo lineal . Los códigos de tiempo más complejos, como el código de tiempo de intervalo vertical, también pueden incluir información adicional en diversas codificaciones.

Los valores de tiempo de código de tiempo de subsegundo se expresan en términos de fotogramas. Las velocidades de fotogramas compatibles más comunes incluyen:

  • 23,98 (24 ÷ 1,001) fotogramas/s (HDTV norteamericana), a veces también especificado con mayor precisión como 23,976.
  • 24 fotogramas/s ( película , ATSC , 2K, 4K , 6K)
  • 25 fotogramas/s ( PAL (Europa, Uruguay, Argentina, Australia), SECAM , DVB , ATSC)
  • 29,97 (30 ÷ 1,001) fotogramas/s ( NTSC Sistema Americano (EE. UU., Canadá, México, Colombia, etc.), ATSC, PAL-M (Brasil))
  • 30 fotogramas/s ( ATSC )

En general, la información sobre la velocidad de fotogramas del código de tiempo SMPTE es implícita y se conoce a partir de la frecuencia de llegada del código de tiempo desde el medio. También puede especificarse en otros metadatos codificados en el medio. La interpretación de varios bits, incluidos los bits de tramado de color y de fotogramas descartados , depende de la velocidad de datos subyacente. En particular, el bit de fotogramas descartados solo es válido para 29,97 y 30  fotogramas/s.

Procesamiento de código de tiempo discontinuo y de volante de inercia

Los códigos de tiempo se generan como un flujo continuo de valores de datos secuenciales. En algunas aplicaciones se utiliza la hora real , mientras que en otras se codifica una hora ficticia con una referencia más arbitraria. Tras realizar una serie de grabaciones, los códigos de tiempo registrados suelen constar de segmentos discontinuos.

En los sistemas que utilizan señales de audio y vídeo en tiempo real, los fotogramas del código de tiempo comienzan en la sincronización vertical de un fotograma de vídeo o cerca de ella, por lo que no es posible conocer el código de tiempo lineal del fotograma actual hasta que este haya pasado. Los decodificadores de código de tiempo prácticos en tiempo real utilizan un algoritmo de "volante" que sigue la secuencia ascendente de códigos de tiempo e infiere el tiempo del fotograma actual a partir de ella, lo que también resulta útil para omitir errores de bits o pérdidas en la secuencia del código de tiempo. Sin embargo, esto requiere una serie de códigos de tiempo válidos para establecer la secuencia ascendente, por lo que este algoritmo no puede determinar un límite entre rangos de código de tiempo discontinuos hasta que hayan pasado varios fotogramas consecutivos. Esta restricción no se aplica a los sistemas que pueden acceder tanto a los códigos de tiempo anteriores como a los posteriores para establecer el código de tiempo de un fotograma en particular.

Los sistemas de edición no lineal modernos no están sujetos a ninguna de estas restricciones, ya que sus secuencias de vídeo están contenidas dentro de secuencias de datos comprimidas, con la información del código de tiempo almacenada como metadatos.

Código de tiempo de fotograma perdido

El código de tiempo Drop-frame se originó a partir de una solución de compromiso introducida con la invención del video NTSC en color. Los diseñadores de NTSC querían mantener la compatibilidad con los televisores monocromos existentes. Para minimizar la visibilidad de la subportadora en un receptor monocromo, fue necesario que la subportadora de color fuera un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de exploración de línea; el múltiplo elegido originalmente fue 495. Con una  velocidad de fotogramas de 30 Hz, la frecuencia de exploración de línea es (30  × 525)  = 15750 Hz. Por lo tanto ,  la frecuencia de la subportadora habría sido 495 / 2 ×  15750  = 3,898125  MHz.

Esta era la frecuencia de subportadora elegida originalmente, pero las pruebas demostraron que en algunos receptores monocromos se podía observar un patrón de interferencia causado por la mezcla entre la subportadora de color y la  interportadora de sonido de 4,5 MHz. La visibilidad de este patrón se podía reducir considerablemente disminuyendo el múltiplo de frecuencia de la subportadora a 455 (aumentando así la frecuencia de batido de aproximadamente 600  kHz a aproximadamente 920  kHz) y haciendo que la frecuencia de batido también fuera igual a un múltiplo impar de la mitad de la frecuencia de exploración lineal. Este último cambio se podría haber logrado aumentando la interportadora de sonido en un 0,1 % a 4,5045  MHz, pero los diseñadores, preocupados de que esto pudiera causar problemas con algunos receptores existentes, decidieron en su lugar reducir la frecuencia de la subportadora de color y, por lo tanto, tanto la frecuencia de exploración lineal como la velocidad de fotogramas, en un 0,1 %. Así , la subportadora de color NTSC resultó ser de 3,57954 MHz (315/88 MHz ) , la frecuencia  de exploración lineal de 15,734265 kHz ( 9/572 MHz ) y la velocidad de trama de 29,970029 Hz ( 30 / 1,001 Hz ) . [ 1 ]     

La velocidad de fotogramas alterada significaba que una hora de código de tiempo a una velocidad de fotogramas nominal de 29,97  fotogramas/s era 3,6 segundos más larga que una hora de tiempo real (para un código de tiempo sin pérdida de 29,97 fotogramas/s, el código de tiempo con pérdida de fotogramas es 01:00:00:00, y para un código de tiempo sin pérdida de 00:59:56:12, el código de tiempo con pérdida de fotogramas es 01:00:00:00), lo que generaba un error de casi un minuto y medio en un día. [ 2 ]

Para corregir esto, se inventó el código de tiempo SMPTE de fotogramas descartados. A pesar de lo que sugiere el nombre, no se descartan ni se omiten fotogramas de vídeo al usar este código de tiempo. En cambio, se descartan algunos de los códigos de tiempo . Para que una hora de código de tiempo coincida con una hora del reloj, el código de tiempo de fotogramas descartados omite los fotogramas 0 y 1 del primer segundo de cada minuto, excepto cuando el número de minutos es divisible por diez. [ a ] ​​Esto hace que el código de tiempo omita 18 fotogramas cada diez minutos (18 000  fotogramas  a 30  fotogramas/s) y compensa casi perfectamente la diferencia de velocidad (pero aún así acumula 1 fotograma cada 9 horas y 15 minutos). [ b ] [ 3 ]

Por ejemplo, la secuencia en la que se pierden los recuentos de fotogramas:

01:08:59:28
01:08:59:29
01:09:00:02
01:09:00:03

Por cada diez minutos

01:09:59:28
01:09:59:29
01:10:00:00
01:10:00:01

Mientras que el código de tiempo sin pérdida se muestra con dos puntos separando los pares de dígitos —"HH:MM:SS:FF"— el código de tiempo con pérdida de fotogramas se suele representar con un punto y coma (;) o un punto (.) como separador entre todos los pares de dígitos — HH;MM;SS;FF , HH.MM.SS.FF —o solo entre los segundos y los fotogramas — HH:MM:SS;FF o HH:MM:SS.FF . [ c ] El código de tiempo con pérdida de fotogramas se abrevia normalmente como DF y el código de tiempo sin pérdida como NDF.

El bit 10 de la trama de código de tiempo SMPTE se denomina Bandera de Descarte de Trama, y ​​cuando está activada indica que el código de tiempo debe cumplir las reglas de descarte de trama. [ 4 ]

Encuadre de color y código de tiempo

El bit 11 del fotograma de código de tiempo SMPTE se designó como el indicador de fotograma de color, que se puede usar para indicar que el código de tiempo estaba alineado con la secuencia de fotogramas de color del material para que los equipos de edición de vídeo compuesto analógico pudieran asegurarse de editar solo en los límites de secuencia de fotogramas de color apropiados para evitar la corrupción de la imagen. [ 5 ] Se definieron definiciones específicas de esta relación de tiempo para los estándares de color NTSC y PAL. [ 6 ]

Con la llegada de los correctores de base de tiempo digitales , la subportadora de vídeo compuesto podía regenerarse en cualquier relación de fase y la discrepancia en la secuencia de fotogramas de color dejó de ser un obstáculo para la edición. La introducción del vídeo digital eliminó por completo la subportadora, suprimiendo el concepto de secuencia de fotogramas de color en vídeo, lo que hizo que el indicador de fotograma de color quedara obsoleto y solo tuviera interés histórico para material de archivo.

Operaciones de estudio y relojes maestros

En las operaciones de los estudios de televisión , el código de tiempo longitudinal es generado por el generador de sincronización principal del estudio y distribuido desde un punto central. Los generadores de sincronización centrales suelen obtener su sincronización de un reloj atómico , utilizando la hora de la red o el GPS . Los estudios generalmente operan con varios relojes y cambian automáticamente si uno falla.

Producción musical

El código de tiempo SMPTE longitudinal se utiliza ampliamente para sincronizar música.  En Estados Unidos, Japón y otros países que dependen de una  frecuencia de red de 60 Hz y utilizan el estándar de televisión NTSC , se suele utilizar una velocidad de fotogramas de 30 fotogramas/s para el audio . La velocidad de fotogramas estándar de la Unión Europea de Radiodifusión (UER)  de 25 fotogramas/s se utiliza en toda Europa, Australia y dondequiera que la frecuencia de red sea de 50  Hz y se utilicen los estándares de televisión analógica PAL o SECAM . [ 7 ]

Variantes

El código de tiempo se puede adjuntar a un soporte de grabación de varias maneras diferentes.

  1. El código de tiempo lineal , también conocido como código de tiempo longitudinal (LTC), es adecuado para grabarse en un canal de audio o transmitirse mediante cables de audio para su distribución dentro de un estudio, con el fin de sincronizar grabadoras y cámaras. Para leer el LTC, la grabación debe estar en movimiento, lo que significa que resulta inútil cuando la grabación es estática o casi estática. Esta limitación impulsó el desarrollo del VITC.
  2. Código de tiempo de intervalo vertical (VITC, pronunciado "vit-si"): se graba en el intervalo de borrado vertical de la señal de vídeo en cada fotograma. La ventaja del VITC es que, al formar parte de la reproducción del vídeo, se puede leer cuando la cinta está inmóvil.
  3. Código de tiempo integrado AES-EBU , código de tiempo SMPTE integrado en una conexión de audio digital AES3.
  4. Código de tiempo longitudinal de la pista de control (código de tiempo CTL): código de tiempo SMPTE incrustado en la pista de control de una cinta de vídeo.
  5. El código de tiempo visible, también conocido como código de tiempo grabado o BITC (pronunciado "bit-si"), consiste en números grabados en la imagen del vídeo para que los humanos puedan leer fácilmente el código de tiempo. Las cintas de vídeo duplicadas con estos números de código de tiempo grabados se conocen como copias de ventana .
  6. Etiquetas de películas, como Keykode .

Historia

A finales de la década de 1960, surgieron varias versiones del código de tiempo (EECO, DaVinci, Siemens, etc.). La versión adoptada por SMPTE fue desarrollada por Leo O'Donnell mientras trabajaba para la Junta Nacional de Cine de Canadá. La versión de O'Donnell hacía referencia a la hora del día y utilizaba una palabra de 80 bits derivada de la telemetría de cohetes. Se concedieron varias patentes sobre esta versión (por ejemplo, la US3877799). Desde entonces, SMPTE ha introducido diversos cambios para adaptarse a los avances tecnológicos, incluyendo extensiones para admitir material con alta velocidad de fotogramas .

Véase también

Notas

  1. ↑ Dado que los editores que realizan cortes deben tener en cuenta la diferencia en la fase de la subportadora de color entre los fotogramas pares e impares, resulta útil omitir pares de números de fotograma.
  2. ↑ El código de tiempo Drop-frame descarta 18 de 18 000 números de fotograma, equivalente a ⁠ 1 / 1000 ⁠ , logrando 30× 0,999= 29,97 fotogramas/s. Esto es ligeramente más lento que la verdadera velocidad de fotogramas NTSC de ⁠ 30 / 1,001 ⁠ = 29,970029 fotogramas/s. La diferencia es un fotograma NTSC adicional por cada 1 000 000 de fotogramas de código de tiempo, un error de sincronización residual de 1,0 ppm o aproximadamente 2,6fotogramas (86,4milisegundos) por día, lo cual se considera insignificante.       
  3. ↑ El punto se usa generalmente en VTR y otros dispositivos que no tienen la capacidad de mostrar un punto y coma.

Referencias

  1. ↑ "Estándares de televisión en color: Documentos y registros seleccionados del NTSC", editado por Donald Fink, McGraw-Hill, 1955
  2. ↑ Strachan, David. "El momento adecuado" (PDF) . Consultado el 27 de agosto de 2021 .
  3. ↑ "ST 12-1:2008 - Estándar SMPTE - Para televisión — Código de tiempo y control" . St 12-1:2008 : 1–40 . Febrero de 2008. doi : 10.5594/SMPTE.ST12-1.2008 . ISBN 978-1-61482-268-4Archivado del original el 19 de junio de 2018. Cuando se aplica la compensación de pérdida de fotogramas a un código de tiempo de televisión NTSC, la desviación total acumulada después de una hora se reduce a aproximadamente 3,6 ms. La desviación total acumulada durante un período de 24 horas es de aproximadamente 2,6 fotogramas (~86 ms).
  4. ↑ "SMPTE QuickGuide" . Electronic Theatre Controls Inc. 14 de mayo de 2018. Consultado el 23 de abril de 2026 .
  5. ↑ "SMPTE QuickGuide" . Electronic Theatre Controls Inc. 14 de mayo de 2018. Consultado el 23 de abril de 2026 .
  6. ↑ "RECOMENDACIÓN ITU-R BR.780-2 Normas de códigos de tiempo y control para aplicaciones de producción, con el fin de facilitar el intercambio internacional de programas de televisión en cintas magnéticas" (PDF) . www.itu.int . 2005.
  7. ↑ "Sincronización y código de tiempo SMPTE (código de tiempo)" . Consultado el 18 de marzo de 2020 .
  • John Ratcliff (1999). Timecode: Guía del usuario, segunda edición (Tercera  ed.). Focal Press. ISBN 978-0-240-51539-7.
  • Charles Poynton (1996). Introducción técnica al vídeo digital . John Wiley & Sons. ISBN 0-471-12253-X.
  • Introducción técnica al código de tiempo por Charles Poynton
  • Artículo sobre el código de tiempo de Chris Pirazzi
  • Sincronización y códigos de tiempo SMPTE.
  • Peter Utz. "Explicación del código de tiempo SMPTE" . Archivado del original el 10 de febrero de 2009.
  • Conversión entre el código de tiempo SMPTE hh:mm:ss:ff y los fotogramas con código fuente en C por Brooks Harris