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Compresión de vídeo digital

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Quién no se acuerda de aquellos primeros vídeos de tan precaria calidad que recibíamos en un correo electrónico. O los de Youtube o Metacafe. Hoy todo ha avanzado tan rápido que apenas podemos recordar aquello. Ahora se puede ver cine en HD en streaming de vídeo. En nuestro En Vanguardia hacemos un repaso por la compresión de vídeo digital.

Texto: Redacción

Continuando con nuestros artículos dedicados a la compresión, nos vamos a centrar ahora en la parte de vídeo digital. No existen grandes diferencias en lo que se refiere al audio, dado que en origen el tratamiento es el mismo, es decir, a partir de codecs. Al igual que hicimos con el sonido, valoremos lo que implica el tamaño de un vídeo, y la necesidad de ser comprimido. Un vídeo sin comprimir puede llegar a alcanzar 1 megabyte (MB) de espacio de nuestro disco duro. Si tiene una velocidad de 25 fps (frames por segundo), cada segundo ocuparía 25 MB/segundo, con lo cual necesitaríamos mucho espacio. En circunstancias normales de edición y tratamiento de vídeo, éste se ha de comprimir. La digitalización se efectúa en la máxima calidad, para evitar pérdidas en la medida de lo posible.

Existen dos tipos diferentes para vídeo: intra-frame o inter-frame. En el caso de los primeros, también llamados de compresión espacial, cada fotograma se comprime por separado, por lo que las imágenes son completas (keyframe). Es el sistema de mayor calidad y eso implica que ocupe más espacio. Un ejemplo de este tipo es el formato AVI, que todos conocemos.

Respecto al inter-frame, el proceso se realiza de un modo completamente distinto, a partir de similitudes entre los fotogramas. Como resultado, tiene menos calidad que el anterior, pero a su vez ocupa menos espacio. Entre los formatos de este tipo, podemos nombrar los de tipo MPEG. Éste fue desarrollado por Moving Picture Experts Group, o traducido libremente, expertos en imágenes en movimiento.

El método de compresión que utiliza es el de similitud de contenidos, si percibe una parte común a un todo, guarda un ejemplar y elimina lo demás. De esta manera, se consigue una reducción de espacio. Dentro de este estándar estarían incluidos MPEG1, MPEG2, MPEG3 y MPEG4. Vamos a hablar de cada uno de ellos con mayor detenimiento, ya que actualmente la elección entre éstos (sin ir más lejos, en la TDT) está generando cierta controversia y es un asunto del mayor interés:

El MPEG1 es un formato de compresión de vídeo digital que surgió en el año 1991. La finalidad con la que apareció fue el poder colocarlo sobre un soporte muy conocido para todos nosotros, el CD-ROM. Su tamaño es de 1,5 megabits por segundo y se presentaba a una resolución de 352 x 240 píxeles NTFS o 352 x 288 en PAL. Actualmente, se utiliza bastante para visualizar vídeos por Internet. Incluye el popular Capa 3 (o como lo conocemos todos nosotros, MP3).

El MPEG2 aparece en 1994 y es uno de los que ofrece mayor calidad de imagen. Alcanza una velocidad en la transmisión de datos de 3 a 10 Megabits de ancho de banda. Ofrece el traspaso de ficheros de vídeo digital a pantalla completa o broadcast. También introduce y define flujos de transporte, los cuales son diseñados para llevar vídeo y audio digital a través de medios impredecibles e inestables, y son utilizados en transmisiones televisivas. Con algunas mejoras, MPEG2 es también el estándar actual de las emisiones en HD. Un decodificador que cumple con el estándar MPEG2 deberá ser capaz también de reproducir MPEG1.

Actualmente, es el empleado por la televisión digital y para la codificación del DVD de vídeo.

Trabaja con resoluciones desde 352 x 480 y 1920 x 1080 píxeles o 720x576 (PAL) y 720x480 (NTSC).

El MPEG3, se desarrolló para la televisión digital HD, aunque el formato MPEG2 también era capaz de realizar dicha función. El MPEG3 tiene mayor ancho de banda, pero finalmente se optó por la utilización del MPEG2. Por este motivo, el proyecto basado en el MPEG3 se abandonó.

En lo que se refiere al MPEG4, introducido en 1998, es más popular gracias a sus codecs, los muy famosos, DivX y XviD. Una de las grandes ventajas que ofrece es una muy buena calidad, parecida a la del DVD, a cambio de un factor de compresión mucho más elevado que otros formatos, dando como resultado archivos o ficheros más comprimidos que otros e ideales para poder transmitir los datos a través de Internet. Utiliza una resolución de 176 x 144 píxeles.

Llegados a este punto, los proyectos que tenemos por delante se basan en MPEG7 como el estándar que más se utilizará en Internet y televisiones interactivas. Este formato codificará, además de la imagen y sonido, datos en lenguaje XML. El MPEG7 será de gran ayuda para el avance de la nueva televisión interactiva con introducción de buscadores de contenidos, audiovisuales y muchas más utilidades. Consiste en una representación estándar de la información audiovisual que permite la descripción de metadatos) para palabras clave, significado semántico (las famosas “5 w”: quién, cuándo, dónde, cómo y por qué) y estructural (formas, colores, texturas, movimientos, sonidos).

Es un patrón de la Organización Internacional para la Estandarización ISO/IEC y desarrollado por el grupo MPEG. El nombre formal es Interfaz de Descripción del Contenido Multimedia (Multimedia Content Description Interface). La primera versión se aprobó en julio del 2001 (ISO/IEC 15938) y actualmente la última publicada y aprobada por la ISO data de octubre del 2004.

El futuro nos trae el MPEG21. La base fundamental en la que se sostiene es la definición del término de objeto digital. Éstos serán los archivos con los que se trabajará dentro del mercado establecido en la red MPEG21. Además, se especifica diferente información como los derechos de propiedad intelectual y de utilización que tiene cada usuario sobre los objetos digitales disponibles, un tema bastante controvertido.

Como ya adelantamos en nuestro En Vanguardia dedicado a los nuevos formatos de vídeo digital, el futuro pasa, o más estrictamente, procederá de la información que proporcionen los metadatos.

En lo referente a los formatos intra-frame, la gran estrella es el AVI. Son las siglas de Audio Video Interleave. Básicamente, la traducción sería audio vídeo entrelazado. Fue creado para Windows y desarrollado por Microsoft en 1992. Las pistas de audio y vídeo se encuentran grabadas de forma consecutiva en varias capas. Se va alternando la grabación entre imagen y sonido, pero de una manera tan rápida que los humanos sólo podemos percibirlo de forma paralela. AVI es un formato de archivo que puede guardar datos en su interior codificados de diversas maneras y que utiliza diferentes codecs capaces de aplicar distintos factores de compresión. En lo que se refiere a su reproducción, se lee consecutivamente fragmentos del archivo. Después separa cada uno de los flujos de audio y vídeo que se encuentran entrelazados en el mismo. Cada uno de estos flujos, una vez separados, se almacenan en un buffer de memoria y se pasan al codec correspondiente. El de vídeo devuelve otro buffer que contiene cada uno de los fotogramas a mostrar. El de audio retorna otro con la muestra digital de sonido a reproducir. Con esta información, el reproductor solamente tiene que sincronizar los fotogramas y el sonido y emitirlos a la velocidad adecuada.

En resumen, y como conclusión, sólo deben fijarse en los años que hemos indicado de lanzamiento de los distintos formatos para comprobar que la compresión de vídeo digital se mueve a velocidad de vértigo y que la televisión del futuro nos la marcarán estos estándares.

Sólo hay que darse cuenta de que primero surgen los formatos y luego los soportes, para ver que estos mediatizarán con carácter definitivo la televisión, o mejor dicho, las emisiones del futuro. Welcome to the real world.