Las tecnologías del cine ahora tienen aplicaciones científicas

La telemedicina, la microscopía y otras áreas trabajan con imágenes de alta definición en redes ópticas de ultravelocidad. Los avances también ayudan a mejorar el desempeño de internet académica

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – A finales del mes de agosto, un grupo de científicos brasileños transmitió en vivo una versión de 15 minutos de duración de la película muda São Paulo: sinfonia da metrópole, de 1929, en resolución 4K (con una definición de imagen cuatro veces mayor que la de los televisores Full HD) desde el teatro central de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (FMUSP), en la capital paulista, hasta la sala de conciertos de la New World Symphony, en Miami, Estados Unidos.

Simultáneamente, otro grupo de investigadores transmitió de Miami a São Paulo, también en tiempo real, la misma película proyectada en la sala de conciertos de la orquesta norteamericana, pero con la banda de sonido tocada en vivo por un trío de instrumentistas, con calidad de sonido surround (en 24 canales de audio).

Esta demostración, realizada a través de una malla de 10 mil kilómetros de cables de fibra óptica submarinos existentes entre São Paulo y Miami y a una velocidad de conexión de 10 gigabits por segundo (Gbps), se basó en una de las tecnologías de transmisión de imágenes de alta definición en redes de ultravelocidad que se están estudiando en las áreas de Cine y Medios Digitales.

Más allá de su empleo en la industria del entretenimiento, esta tecnología se ha venido aplicando en diversos campos de la Ciencia y en la divulgación científica, y puede ayudar a solucionar problemas que se observan en la internet académica y comercial, según apuntaron científicos que estuvieron presentes en el CineGrid Brasil, un congreso internacional que se realizó durante los días 28 y 29 de agosto en el teatro de la FMUSP.

“Creemos que la imagen en alta definición reemplazará a la película en filme de 35 milímetros empleado hasta ahora en el cine, en razón de su propia calidad y debido a la posibilidad de transmitírsela online y en tiempo real”, declaró Jane de Almeida, docente e investigadora del Laboratorio de Artes Cinemáticas y Visualización (LabCine) de la Universidad Presbiteriana Mackenzie, quien integró la coordinación del evento, a Agência FAPESP.

“La perspectiva de la imagen en alta definición apunta a hacer posible el cine ‘expandido’, que extrapola el espacio tradicional de las salas de cine convencionales y permite que imágenes en movimiento y en alta resolución se exhiban en tiempo real en espacios multiuso y tengan aplicaciones en áreas tales como telemedicina, astronomía y microscopía”, sostuvo la investigadora.

En tanto Laurin Herr, fundador del CineGrid, afirmó en una conferencia dictada durante el evento que los sectores de entretenimiento, arte y cultura y ciencia y tecnología llevan los medios digitales adelante y comparten las mismas necesidades. “Las tres áreas demandan más velocidad y un acceso más fácil a internet, además de computadoras y aparatos más robustos para almacenar, distribuir y visualizar grandes cantidades de datos”, analizó.
 

La evolución de la tecnología

De acuerdo con el experto, los primeros intentos tendientes a hacer cine digital estuvieron a cargo de la Japan Broadcasting Corporation (NHK), a comienzos de la década de 1980.

En una conferencia del área de ingeniería de televisión y cine, en 1981 en Los Ángeles, los investigadores de la emisora de radiodifusión pública japonesa exhibieron un proyector de HDTV que despertó el interés de cineastas tales como Francis Ford Coppola, director entre otras películas, de la trilogía El Padrino. Con todo, el desarrollo de esta tecnología le demandó más de 20 años a Nippon Telegraph and Telephone, una empresa de telecomunicaciones japonesa que presentó en 2001, el primer sistema de cine 4K digital del mundo.

Sin embargo, a partir de comienzos de los años 2000, los grandes estudios empezaron a probar una tecnología de captación de imágenes digitales llamada 2K, con una resolución de 2.048 píxeles en la dirección horizontal y 1.080 en la vertical y ligeramente superior a la de HDTV, que exhibe imágenes con una definición de 1.920 píxeles en la dirección horizontal y 1.080 en la vertical.

En tanto, a partir de 2006, los estudios empezaron a utilizar la tecnología 4K, con definición de 4.096 píxeles en la dirección horizontal y 2.160 en la vertical, que se convirtió en el segundo formato de imágenes digitales adoptado actualmente por el sector, junto al de 2K.

“El 4K actual ha dejado de ser solamente una teoría y se encuentra presente en el cine, en la televisión, en los videojuegos, en la ciencia y en la medicina”, afirmó Herr.

“La mejor resolución de la tecnología 4K hace posibles imágenes mayores, con más detalles y mayor inmersión. En el cine, esto permite intensificar la implicación del público con la película. En tanto, en las Ciencias, les permite a los investigadores visualizar mejor un microorganismo o un órgano humano, por ejemplo, y con mayor definición”, analizó.

Al final del evento, el día 29, se concretó una transmisión en vivo de una cirugía de catarata realizada en el Departamento de Oftalmología de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) al teatro de la FMUSP, a partir de dos cámaras 4K acopladas a microscopios y mediante el empleo de una red de 10 Gbps de la red ANSP (Academic Network at São Paulo, un programa de la FAPESP).

Además de mostrar el procedimiento en altísima resolución, la tecnología de transmisión permitió que una mayor cantidad de médicos en formación siga en detalle la cirugía, dijo Cícero Inácio da Silva, coordinador adjunto de la Universidad Abierta de Brasil (UAB) de la Unifesp.

“Generalmente, una cirugía como ésta es seguida a lo sumo por un alumno o un médico residente”, dijo Silva. “La transmisión del procedimiento en 4K y mediante una red de alta velocidad permite que se la asista desde un auditorio compuesto por médicos en formación, por ejemplo.”

En diciembre, los investigadores pretenden transmitir en vivo otra cirugía oftalmológica desde São Paulo hasta Miami en resolución 4K, pero en 3D.

Los retos tecnológicos

Aparte de mostrarle a la comunidad científica la factibilidad de las transmisiones de grandes volúmenes de imágenes en alta definición, el objetivo de los experimentos consiste en probar la eficiencia de las redes ópticas.

Aunque en países tales como Estados Unidos y Alemania dichas redes ya llegan a los 160 Gbps –el equivalente a 160 mil veces la velocidad promedio de internet de banda ancha en Brasil, que es de 2 Gbps–, todavía resulta difícil transmitir películas en tiempo real, en razón de problemas tales como el delay (el retraso de la señal).

“En la actualidad existe un delay de 130 milisegundos en la transmisión de datos vía red óptica entre São Paulo y Miami, y de medio segundo entre São Paulo y Japón”, dijo Luis Fernandez Lopez, coordinador general de la red ANSP. “En esos dos casos, son problemas físicos, de la velocidad de la luz en la fibra óptica, que es menor que la del vacío y no puede aumentársela.”

El problema mayor radica en que, para transmitir una película en 4K por una red de alta velocidad como la que conecta a São Paulo con Miami, es necesaria comprimirla en la transmisión en paquetes de datos de alrededor de 500 megabits por segundo –toda vez que una sola imagen puede tener 8 megapíxeles (millones de píxeles)– y descomprimirla en la llegada al lugar de exhibición.

El proceso de compresión y descompresión aumenta el retraso y agudiza el problema de transmisión, según Lopez. “Si esas películas en 4K pudiesen transmitirse sin compresión, el problema del delay se reduciría. Por eso, los profesionales del área de medios digitales desearían contar con una red de fibra óptica de 10 gigabits por segundo, para transmitir películas en ese formato de imagen sin problemas de transmisión.”

De acuerdo con Lopez, esa misma demanda de redes más rápidas y eficientes es compartida por los científicos de las áreas de Astronomía y de Física de Partículas.

Al estudiar los problemas del control de calidad de la señal en la transmisión de películas digitales, es posible desarrollar soluciones tendientes mejorar el desempeño de las redes académicas.

“La ayuda para la realización de esas demostraciones nos suministra una gran ventaja en la red ANSP, pues éstas nos ejercitan y nos preparan para atender la demanda de los científicos del estado de São Paulo”, dijo.

“Cuando un físico de partículas nos consulta y nos solicita un enlace de 10 gigabits por segundo con el Cern [la Organización Europea para la Investigación Nuclear con sede en Suiza, que es sede del Gran Colisionador de Hadrones (LHC)] para realizar un experimento que no puede tener fallas de transmisión ni perder datos, nos sentimos seguros, pues ya lo hemos hecho para CineGrid”, dijo.

Comunidad interdisciplinaria

Ésta fue la segunda vez que el evento se realiza en Brasil: la primera fue en 2011 en Río de Janeiro. El mismo se lleva a cabo en distintos países, con organización de la asociación internacional sin fines de lucro CineGrid.

Dicha asociación, fundada en 2004 en Estados Unidos, tuvo como objetivo inicial la constitución de una comunidad interdisciplinaria enfocada en la investigación, el desarrollo y la demostración de herramientas colaborativas en redes, para permitir la producción, el uso, la preservación y el intercambio de material digital de altísima calidad vía redes ópticas de alta velocidad.

La asociación empezó idearse a comienzos de los años 2000, cuando tuvo inicio la convergencia de tecnologías digitales en la industria del cine. Hoy en día reúne a alrededor de 50 miembros en todo el mundo, lo que incluye a universidades, instituciones de investigación, estudios de cine, desarrolladores de software y hardware y redes académicas, tal como es el caso de la red ANSP.