Vídeo digital

Desde hace ya bastante tiempo están disponibles de forma generalizada tarjetas gráficas que aceleran por hardware la presentación de gráficos tanto en dos como en tres dimensiones. Esto se consigue mediante la incorporación en el chip gráfico de características que con apenas intervención del microprocesador del PC ejecutan de forma autónoma determinadas funciones, como por ejemplo el dibujo de líneas, el relleno con un determinado color o patrón de una zona de la pantalla, la presentación de un cursor, etc. Sin embargo, hasta el momento no existe una tecnología estándar similar que cubra el campo del vídeo digital, sobre todo si nos centramos en el mercado doméstico.

Hasta la fecha las soluciones disponibles que integraban en el ordenador personal el vídeo digital estaban basadas en el antiguo feature connector presente en todas las tarjetas compatibles VGA, o bien se basaban en soluciones propietarias de cada fabricante de hardware que a menudo usaban conjuntamente el feature connector y la conexión de la salida de la VGA a una entrada de la digitalizadora de vídeo o de la reproductora MPEG-1 o MPEG-2.

Todas estas soluciones hacían que fuese necesario el uso de más de una ranura de expansión o que la solución dependiera de la utilización de determinadas tarjetas VGA cuya compatibilidad con el hardware de vídeo del fabricante en cuestión había sido comprobada.

Sin embargo, este tipo de soluciones no suelen ser bien aceptadas por el mercado doméstico, ya que éste se encuentra formado por consumidores que generalmente sólo aceptan productos basados en estándares soportados de forma generalizada por los fabricantes más importantes de cada sector.

Desde el punto de vista de los usuarios domésticos lo ideal sería disponer de un sistema que permita integrar en la tarjeta gráfica del sistema todas las funciones que hacen referencia al vídeo digital, tanto la digitalización de vídeo como la reproducción mediante hardware especializado de vídeo en formato MPEG-1 o MPEG-2. Bien es cierto que actualmente casi todos los fabricantes de aceleradores gráficos para PC incluyen en sus productos alguna función que asiste al procesador durante la decodificación de secuencias de vídeo digital. En unos casos estas funciones se limitan a la interpolación en los ejes X e Y para obtener un tamaño de imagen superior al que tiene la imagen digitalizada, mientras que en otros casos se incluye la conversión de YUV a RGB de los pixeles de la secuencia, etc.

La digitalización de imágenes en tiempo real es otra función importante, sobre todo para la implementación de sistemas de videoconferencia, que debería integrarse de alguna forma junto con la tarjeta gráfica. Ya que en este tipo de aplicaciones se muestra la imagen del usuario y la del interlocutor remoto, sería deseable que la imagen del usuario local se mostrara en la pantalla con la mínima intervención posible del microprocesador del PC. Esto sólo se puede conseguir mediante una perfecta integración entre la tarjeta gráfica del PC y el hardware de digitalización de vídeo.

Características del vídeo digital

Uno de los principales problemas que presenta el vídeo digital, tanto para los creadores de hardware como de software, es el elevado ancho de banda necesario para manejar este tipo de señales. Pongamos como ejemplo una situación en la que un usuario doméstico desee realizar la digitalización de una secuencia de vídeo con una resolución de 512 por 384 pixeles con 16 bits por pixel. Para almacenar tan sólo un cuadro sería necesario utilizar 384 KB, por lo que si queremos digitalizar 50 cuadros por segundo el espacio necesario asciende a 19.200 KB o 18,75 MB. Estas cifras también pueden plantear, dependiendo del tipo de uso que se vaya a dar a la secuencia digitalizada, serios problemas de ancho de banda.

Otro factor a tener en cuenta es que generalmente las señales de vídeo se encuentran en formato analógico, por lo que para ser manipulables mediante métodos informáticos es preciso convertirlas a formato digital. Este proceso se efectúa mediante un chip conversor analógico-digital, o ADC. En la actualidad diversos fabricantes de circuitos integrados, como Philips o Brooktree, disponen de chips que incorporan este tipo de conversores.

Una vez convertida a formato digital la información del vídeo a digitalizar es preciso almacenarla en algún tipo de soporte magnético o simplemente mostrarla en la pantalla del ordenador. Si la secuencia se está digitalizando los cuadros que la forman deberán irse almacenando en la memoria RAM del ordenador para posteriormente ser almacenados en un fichero que resida en un disco duro o en algún otro tipo de medio removible (una unidad Jaz, un disco magneto-óptico, etc).

Si por el contrario tan sólo se desea mostrar en la pantalla del ordenador la imagen digitalizada será necesario enviarla a la memoria de vídeo del adaptador gráfico del sistema. Esta tarea puede realizarse mediante distintos métodos, siendo variable su rendimiento y compatibilidad dependiendo del sistema utilizado. De forma tradicional se ha utilizado el sistema basado en el feature connector de la VGA, sustituyéndose los pixeles generados por la VGA por los correspondientes de la imagen digitalizada. Este método planteaba serios problemas de compatibilidad con las tarjetas SuperVGA que soportaban modos de vídeo con 15, 16, 24 ó 32 bits por pixel.

En la actualidad los chips de digitalización de vídeo más recientes no utilizan en ningún caso el feature connector, enviando la imagen digitalizada a la memoria del adaptador gráfico del sistema a través del bus PCI de la placa base. Este sistema tiene la pega de que produce una elevada carga sobre el bus PCI de la máquina, quedando menos ciclos disponibles para su uso por otros dispositivos del sistema (controladoras IDE, SCSI, tarjetas de red, etc.).

El DVD

La reproducción de películas almacenadas en discos DVD plantea distintos tipos de problemas debido a que normalmente están implicados diversos subsistemas del ordenador, por lo que cada uno de ellos debe cumplir unos requerimientos mínimos para que el PC no pierda gran cantidad de los recursos de que dispone.

En primer lugar debemos tener en cuenta que la unidad DVD-ROM se encontrará conectada a una de las controladoras IDE que suelen estar presentes en la placa base de prácticamente cualquier compatible PC actual. Mediante el bus IDE se lee el contenido del disco DVD, que es depositado a continuación en la memoria RAM del sistema. Para optimizar este proceso es conveniente que la controladora IDE del ordenador soporte bus master, ya que de esta forma la propia controladora se encarga de depositar los datos en la memoria del PC sin apenas intervención del microprocesador.

Normalmente el hardware de decodificación MPEG-2 residirá en una tarjeta conectada a una de las ranuras PCI del sistema. Esta placa se encargará de leer desde la memoria RAM del ordenador los datos obtenidos del disco DVD, realizar la descompresión del audio y del vídeo, enviar la señal de vídeo al monitor del PC y la de audio a la tarjeta de sonido o directamente a un sistema de amplificación.

Desde el punto de vista del vídeo digital el problema se centra en cómo enviar la imagen descomprimida, de forma eficiente, al monitor conectado al adaptador gráfico de la máquina. Nuevamente el usuario se encontrará con distintas opciones que, o bien realizan un overlay de la imagen descomprimida o la envían al buffer de vídeo de la tarjeta gráfica mediante el bus PCI. Esta última solución puede plantear problemas, ya que el bus PCI contará con una carga previa debido a la lectura de los datos procedentes de la unidad DVD-ROM que debe efectuar la tarjeta de descompresión MPEG-2.

Todos estos factores han hecho que distintos fabricantes creen una serie de buses más o menos propietarios mediante los que es