El cine: 24 vs 23,976 fotogramas por segundo

Rubén Castro, 11 enero 2019

El cine se graba a 24 fps (fotogramas por segundo) reales y se reproduce en las salas de cine a 24 fps. Sin embargo, en las televisiones modernas se reproduce, en cuanto a velocidad, a unos 23,976 fps. Lo que curiosamente implica, que una película se alarga unos 4 segundos más, aproximadamente, al reproducirla en la televisión a 23,796 fps que en el cine.

Pero eso es cuando se reproduce a 24p (falsos) de televisión. Si se reproducen en PAL, la velocidad aumenta casi un 4%, lo que hace que las voces suenen irreales.

Como ves, es un tema bastante lioso, pero en este artículo intentaré ayudarte a empaparte bien del origen, las consecuencias y el futuro de los fotogramas por segundo en el cine. Sigue leyendo.

El origen del cine

Como ya sabrás, el vídeo es una sucesión de imágenes estáticas que si se reproducen de manera rápida engañan a nuestra visión y pueden crear la ilusión de movimiento.

Secuencia de fotografías que en secuencia dan la impresión de movimiento

Los primeros cineastas descubrieron cómo crear la percepción del movimiento a través del ensayo y error, estableciendo una frecuencia inicial de fotogramas por segundo de entre 12 y 16. Por debajo de ese umbral, tu cerebro percibe una sucesión de fotografías fijas en vez de una secuencia de vídeo.

Eso sí, mientras que la ilusión de movimiento funciona a 16 fps, ese engaño funciona mejor a velocidades más altas 30, 48, 50…

De hecho, Thomas Edison, creía que la velocidad óptima era de 46 fotogramas por segundo. Según su criterio una tasa de fotogramas más lenta resultaría en incomodidad y eventual agotamiento de la audiencia (la experiencia ha demostrado que no ha sido así en el cine), incluso diseñó un sistema para grabar películas a dicha frecuencia, pero que debido al alto coste no llegó a popularizarse.

Y fue ese mismo motivo, el dinero, el que hizo que en los inicios del cine la mayoría de las películas mudas se rodasen a una velocidad de entre 16 y 18 fps, ya que esto permitía ahorrar muchos metros de película, muy cara en aquella época. Eso sí, luego se proyectaban a una velocidad de entre 20 y 24 fps.

Como la velocidad de reproducción era aproximadamente un 15% más rápida que la velocidad de grabación, se producía una aceleración en el movimiento. Cosa curiosa y que ayuda al resultado cómico de las películas mudas.

Pero todo cambió, en los años 20, con la llegada de las películas con sonido. Esa diferencia de velocidad entre la grabación y la reproducción se convirtió en un problema muy importante porque distorsionaba las voces.

Debido a eso, se empezó a usar la misma velocidad de grabación que reproducción… y la velocidad elegida fue los 24 fps; que suponía un buen compromiso entre fluidez de imagen y costes moderados.

23,976 vs 24 fps

Vale, entonces el cine se graba y se reproduce a 24 fotogramas por segundo, pero si investigas sobre los 24 fps, pronto te encontrarás con otro número algo más raro: los 23,976 fps. Pero ¿de dónde surge? y ¿por qué se usa?

NTSC

En la década de 1950 el sistema NTSC funcionaba en blanco y negro y a 30 fotogramas por segundo.

En las pantallas de tubo de rayos catódicos o CRT (_Cathode Ray Tube_) el haz de electrones componía la imagen en dos pasadas: - En Estados Unidos la frecuencia de la red eléctrica era de 60 Hz y se usaba para sincronizar la imagen. Como se necesitaban 2 pasadas para una imagen, la imagen del NTSC se definió a 30 fotogramas por segundo. - Europa, donde la frecuencia de la red es de 50 Hz, adoptó el estándar PAL, que de manera similar va a 25 fps.

Cada canal tenía un ancho de 6 MHz para su emisión, de los que eran utilizables unos 4,5 MHz. En ese ancho, en el que antes solo se enviaba una señal de luminancia y el sonido, ahora se tenía que enviar también el color.

En las primeras pruebas se produjeron interferencias en la señal de luminancia por culpa de la nueva señal de los colores. Este problema se solucionó al enviar la nueva señal mediante la modulación de fase.

Sin embargo, esto produjo interferencias entre el color y el sonido y aquí surgieron dos soluciones entre las que había que elegir:

  1. Hacer un cambio en la frecuencia en la que se transportaba el sonido. Lo que podría haber causado problemas de recepción de sonido en algunos equipos antiguos que funcionaban en blanco y negro. Por lo que habría que hacer una pequeña modificación a los equipos antiguos.
  2. Hacer un cambio muy pequeño en la tasa de imagen (de 30 a 29,97 fps) que desplazó los armónicos altos resultantes fuera de la banda portadora de sonido. Una solución que no requería hacer modificaciones en los transmisores de TV antiguas.

Como ya imaginarás, se decidieron por la segunda opción, sin darse cuenta del impacto que tendría en el futuro del vídeo, ya que ese cambio, que parece minúsculo, ha afectado a toda la industria audio visual hasta nuestros días.

Y qué pasa con el cine en casa: el origen de los 23,976 fps

Como ya hemos hablado, las imágenes en un televisor CRT se hacían en dos pasadas y se conseguían 30 fotogramas por segundo a una frecuencia de refresco de 60 Hz. Como ahora se representan 29,97 fps la frecuencia de refresco de la imagen pasa a ser de 59,94 Hz.

Por otro lado, tenemos que el cine se graba a 24 fps teniendo una frecuencia de refresco de 60 Hz. Por lo que ahora tenemos que calcular la nueva tasa de fotogramas por segundo que tiene que tener una película si la queremos ver en un televisor NTSC:

24fps / 60Hz = X / 59,94Hz

Si resolvemos esta regla de tres, tenemos que X = 23,976 que son los fotogramas por segundo a los que se reproducen las películas en casa. De hecho, a nivel doméstico los 24 fps exactos apenas existen, tanto en grabación como reproducción.

Los 24 fps exactos se usan principalmente en las producciones de cine profesional.

En cuanto a la velocidad afecta muy poco y la diferencia es inapreciable. Como curiosidad te diré que una película en casa a 23,976 fps dura aproximadamente 4 segundos más que en el cine.

Telecine: la sincronización de la película y la señal de vídeo electrónica

Sin embargo, esto no iba a ser “tan fácil”.

La cosa se complica aún más cuando queremos adaptar los 24 fps (grabados en película cinematográfica) a los equipos convencionales que tenemos en casa sin sufrir flickering. Por eso surgió el telecine.

El telecine es un proceso (incluye diferentes técnicas y máquinas) que permite que una película, capturada originalmente en película, se vea con equipos de vídeo estándar, como televisores, DVD, Blu-ray Disc u ordenadores.

PAL y 2:2 pull down

Como ya hemos visto, PAL funciona a 25 fps, pero como cada fotograma se dibuja en dos pasadas, necesitamos 50 fotogramas por segundo (50i).

En este caso, cada fotograma de película se corresponde con 2 fotogramas adaptados, pero como hay 1 fotograma original más por segundo la película se acelera un 4% en la velocidad de reproducción. Lo que provoca un cambio en el audio bastante acusado en el que el tono aumenta en algo más de 0,679 semitonos.

Además, hace que una película en PAL pueda durar del orden de 3 minutos menos que en el cine.

Las voces de las películas se escuchan más agudas en PAL que en la realidad. Esto ya no pasa en las películas modernas, porque el audio suele grabarse y reproducirse de manera independiente a los fotogramas por segundo del video. En cuanto a las películas antiguas, se puede corregir con técnicas como el _time stretching_, pero muchas películas siguen sin estar arregladas.

NTSC y 3:2 pull down

Como ya vimos, el NTSC va a 29,97 fps entrelazados siendo un fotograma completo “entrelazado” la suma de dos fotogramas, el de la líneas pares y el de la líneas impares.

Lo primero que vamos a hacer es reducir un poquito la velocidad la película para que los 29,97 fps vayan a 60 Hz y no a 59,94 Hz. Lo que hace que una película dure unos 4 segundos menos en NTSC que en el cine.

Esto hace que ahora tengamos 24 fotogramas originales por segundo y los tengamos que convertir en 30 (interpolados) o 60 fotogramas reales.

Como 24 fps no pueden dividirse uniformemente en 60, lo que se hace es convertir el primer fotograma en dos y el segundo, en tres. Y así sucesivamente: 2-3-2-3-2-3… Lo hace de la siguiente manera:

Sí. La secuencia es 2:3 y el método se llama _pull down 3:2_. Tiene un poco de contrasentido, aunque ya hay gente que ha empezado a llamarlo _pull down 3:2_.

El hecho, de que haya fotogramas que estén más tiempo en pantalla que otros, produce un efecto indeseado: el judder. Aunque los nuevos televisores pueden eliminarlo con algunos procesos bastante complicados (deshaciendo el pull down) u otros más fáciles, como aumentando la frecuencia de refresco hasta los 120 Hz que son divisibles por 24. Haciendo posible que cada fotograma original pueda verse cinco veces.

El futuro del vídeo en el cine y en casa

Qué pasa con las cadenas de TV

La televisión digital y los nuevos estándares de la alta definición ofrecen nuevas formas de codificar el material de cine que depende del estándar en concreto. Por ejemplo,

  • 1080i50: sigue usando una aceleración de un 4% (como el PAL).
  • 1080p60: utiliza el pull down 2:3 y el 1080p60.
  • 1080p24: puede reproducir una película a 23,976 fps, casi a su velocidad nativa, sin judder.

Eso sí, hoy en día, la mayoría de los televisores soportan frecuencias de panel de 120 o 240 Hz que permiten lograr la reproducción de contenido 24p mediante pull down 5:5 (repitiendo cada fotograma cinco veces), por lo que el judder se soluciona en la mayoría de las ocasiones, siempre y cuando la fuente de contenido sea de 24 fps.

El futuro

Hoy en día la tecnología permite realizar grabaciones a nivel profesional a más de 24 fotogramas por segundo. Sin embargo, los humanos somos unos seres de costumbres y ya nos hemos acostumbrado a los 24 fps y lo asociamos con un look cinematográfico de calidad.

Por eso, muchos salieron muy desencantados al ver el Hobbit a 48 fps que mejora la suavidad en los movimientos y los hace más reales.

Los 24 fps tienen un look de misticismo, de sueño, de fantasía, un look casi elitista que mira con desprecio a los 48, 50 o 60 fps por crear el efecto telenovela.

Parece difícil, pues, que el cine se mueva de los 24 fps. Sin embargo, fuera de él los fotogramas por segundo van a seguir aumentando, sobre todo de la mano de la realidad virtual que requiere de cerca de 100 fps para no causar mareos.

Resumen

Como ves, esto del vídeo es un lío bastante importante, pero me gustaría dejar claros unos cuantos puntos:

  • Si tu televisor tiene modo 24p, podrás ver películas a 23,976 fps siempre y cuando lo reproduzcas desde una fuente capaz de ello (PC, streaming, Blu-ray, etc.). En este caso la reproducción será suave y no tendrás ningún problema de judder. Eso sí, la película durará cerca de 4 segundos más en la tele que en el cine.
  • Las películas adaptadas a PAL (antiguo) se aceleran un 4%, pero no tienen judder.
  • Las películas adaptadas a NTSC (antiguo) se reproducen un poco más lentas (4 segundos por película), pero sufren de judder.

Fuentes

  1. es.wikipedia.org
  2. en.wikipedia.org
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