Como hemos visto en el artículo sobre las resoluciones, la información digital está relacionada por dos factores; la
frecuencia de muestreo y la resolución en número de bits. Cuanto mayor sean
estos dos factores mayor será el tamaño de nuestro archivo de vídeo. El gran
ancho de banda que requiere el vídeo hace necesaria la compresión, sin la cual
sería prácticamente imposible desde reproducir el vídeo a nivel doméstico, hasta
editarlo a tiempo real con un equipo semi profesional.
Para muestra un botón: el vídeo SD sin comprimir, con un muestreo de 4:2:2, tiene un flujo de
datos de 166 Mbits por segundo. Este mismo vídeo, tal y como lo vemos en
televisión hoy en día, tiene una compresión MPEG lo que reduce su tasa de bits
a 3,5 Mbits por segundo. En el caso del HD (720p) estas cifras se multiplican
por 16.
En este
artículo me gustaría abordar de la forma más sencilla posible un concepto
básico con el cual convivimos todos
aquellos que nos dedicamos al vídeo y que a veces, no terminamos de tener del todo claro, la
compresión.
Compresión
El tipo y la
cantidad de compresión depende mucho de la aplicación a la que vaya destinada.
A mayor compresión, menor será la cantidad de información obtenida. En el proceso de compresión hay dos conceptos
a tener en cuenta; la redundancia y la entropía.
- Redundancia: son los que llamamos datos repetitivos o predecibles.
- Entropía: es lo que conocemos como información fundamental.
Lo que hacen
los sistemas de compresión es básicamente eliminar la información que se
percibe con menor claridad, información redundante.
Compresión intraframe (espacial)
El ser
humano es más sensible al cambio de brillo (luminancia) que al cambio en el
color (crominancia). Para aprovechar esta percepción del ojo
humano se utiliza un algoritmo llamado “DCT” (Discreet Cosine Transform) Trasformada Discreta del Coseno. Este
tipo de compresión se usa, por ejemplo en la compresión JPEG para imágenes
estáticas y en la compresión DV para vídeo. Esta compresión se conoce como intraframe o espacial porque usa los píxeles en el
espacio.
El algoritmo
DCT analiza las imágenes interpretando como único dato aquellas que son muy
similares. La compresión JPEG para fotografías y la DV para vídeo usan este
algoritmo.
Compresión interframe (temporal)
La
compresión interframe analiza lo que cambia de un frame a otro, de esa forma se
puede enviar sólo la información de movimiento, la cual se envía en forma de
cuadros P (predictivos) y cuadros B (bidireccionales), estos cuadros contienen
mucha menos información que los cuadros que contienen imágenes completas, cuadros I (Intraframe).
 |
| Secuencia de cuadros I, B y P. Cada secuancia de cuadros entre cuadros I se denomina GOP (Group Of Pictures). |
Los cuadros I se envían sólo unas pocas
veces por segundo, siendo el resto cuadros P
y B. Esto hace que en un segundo de
vídeo (con compresión interframe) el flujo de datos sea mucho menor de lo que
sería si ese segundo estuviese compuesto solo por cuadros I.
 |
| Los cuadro I tienen la información completa, los cuadros P y B contiene la información que cambia. |
Los procesos
de compresión, ya sean espacial o temporal, están compuestos por una fase
de compresión o codificación, y otra de descompresión o descodificación. Todos
los sistemas de compresión incorporan un codec (codificador/decodificador)
que es el encargado de llevar a cabo este proceso.
La compresión MPEG utiliza las dos técnicas de compresión (intraframe e interframe) a la vez, la cual la hace reducir los flujos de datos hasta niveles muy bajos.
La compresión MPEG
MPEG viene
de Moving Pictures Expert Group (Grupo de expertos en imágenes en movimiento).
Este grupo de expertos del sector está formado por más de 350 miembros de
distintas industrias dedicados a definir estándares para imagen en movimiento y
sonido (entre otros). Desde 1988 han formalizado varios formatos de compresión.
MPEG-1
- Este fue el estándar inicial de compresión de audio y vídeo.
- A partir de 1993 se usaría como la norma de VCD (Vídeo CD).
- La calidad de salida del VCD es similar a la de un VHS, con una resolución de 352x288 píxeles.
- En estos momentos, su codificación de audio en el nivel 3, es una de las más populares en el mercado de consumo; el MPEG-1 layer 3 más conocido como MP3.
MPEG-2
- Este sistema de compresión, se diseñó para su uso en la transmisión de vídeo y audio con relaciones de compresión muy altas.
- Tiene una gran importancia en el sector audiovisual. Se utiliza para DVD, para prácticamente todas las transmisiones de Televisón Digital del mundo, tanto SD como HD y para todas aquellas aplicaciones que necesiten una relación de compresión de vídeo alta.
- La compresión MPEG-2 es asimétrica, lo que hace que el proceso de codificación sea mucho más complejo. El formato HDV utiliza el MPEG-2, lo cual hace que a la hora de la captura con un software de edición esta sea más compleja.
MPEG-4
- Fue desarrollado en1998, y toma muchas de sus características del MPEG-1 y el MPEG.-2.
- La codificación es más compleja que la del MPEG-2, pero más efectiva, capaz de reducir los datos hasta un 30%; aprovechando mayor información en menor ancho de banda.
- Los formatos AVC-Intra de Panasonic y el doméstico AVCHD de Sony y Panasonic usan compresión MPEG-4 AVC/H.264. Los reproductores de Blue Ray son también compatibles con la compresión MPEG-4 AVC/H.264.
El MPEG-1 MPEG-2 y MPEG-4 están orientados a
la correcta compresión de vídeo.
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