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Mecanismos de compresión.

Kesting, Andrés [ver currículum del autor, docente de la Facultad de Diseño y Comunicación]

Reflexión Académica en Diseño y Comunicación Nº V

Reflexión Académica en Diseño y Comunicación Nº V

ISSN: 1668-1673

XII Jornadas de Reflexión Académica en Diseño y Comunicación. Febrero 2004: "Procesos y Productos. Experiencias Pedagógicas en Diseño y Comunicación"

Año V, Vol. 5, Febrero 2004, Buenos Aires, Argentina | 214 páginas

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Esta ponencia es continuación de la presentada en las XI Jornadas de Reflexión Académica 2003 en la Facultad de Diseño y Comunicación de la Universidad de Palermo.

Siempre que se utilice una placa de captura o una cámara digital, en la mayoría de los casos, cuando se digitaliza el video también se comprime. La compresión es necesaria por la enorme cantidad de información que contiene el video sin comprimir.

A modo de ejemplo, un solo cuadro de video sin comprimir ocupa más de 1 megabyte de espacio en el disco. Se puede calcular fácilmente multiplicando la resolución horizontal (720 píxeles) por la vertical (576 píxeles), y luego por 3 bytes que corresponden uno por cada canal de color de una imagen RGB. A una frecuencia, para el formato PAL, de 25 cuadros por segundo resulta que un segundo de video sin comprimir esta ocupando alrededor de 30 megabytes (MB) de espacio en el disco y por lo tanto un minuto ocuparía mas de 1,5 gigabytes (GB). Para poder ver y trabajar con video sin comprimir deberíamos tener una computadora capaz de procesar ese volumen de información a una velocidad adecuada lo cual nos lleva a sistemas de un alto valor adquisitivo.

El objetivo de la compresión es de reducir la cantidad de información manteniendo la calidad de la imagen alta. La cantidad de compresión que se utiliza va depender de cómo se va a utilizar el video. El formato DV, utilizado en cámaras que permiten una conexión directa a una computadora mediante el puerto de enlace FireWire (IEEE 1394), se comprime 5:1, esto quiere decir que el video se comprime a un quinto del valor original. Y un video que podemos acceder en Internet puede estar comprimido a 50:1 o más.

Tipos de compresión

Hay varias maneras de comprimir el video. Un método simple es reducir el tamaño del cuadro, una imagen de 768x576 si se reduce a 384x288 píxeles tiene un cuarto del tamaño y por lo tanto ocupa cuatro veces menos espacio y es más sencilla de procesar. Otro método es reducir la frecuencia, de 25 cuadros por segundo a 15, para así reducir la cantidad de información contenida en un segundo de video. Estos métodos pertenecen al grupo de métodos de compresión con perdida de calidad de imagen. Si se desea que el video en cuestión no pierda su tamaño y frecuencia se debe aplicar otro método.

El ojo humano es más sensible a los cambios de luminancia de una imagen que a los cambios de color. Todos los sistemas de compresión de video se valen de estas características para lograr su objetivo. Trabajan descartando gran parte de la información del color en la imagen. Mientras que este tipo de compresión no sea muy severa es prácticamente imperceptible al ojo común.

Cuando cada cuadro de video se comprime separadamente se llama compresión espacial. Otro método, denominado compresión temporal, toma ventaja del hecho de que la mayoría de los cuadros de video es probablemente muy similar a los cuadros alrededor de él. Por lo tanto en lugar de estar guardando información de cuadros enteros, puede guardar la diferencia entre los cuadros. Así los volúmenes de información se reducen considerablemente.

MPEG

Las técnicas de compresión de video mas utilizadas son las denominadas MPEG (Moving Picture Experts Group) que corresponde a un grupo de trabajo en la Organización Internacional de Estandarización (ISO) dedicado al desarrollo para estándares internacionales de compresión, decomprensión, procesamiento y codificación de imágenes en movimiento, audio y sus combinaciones en orden de satisfacer una gran variedad de aplicaciones. Sus desarrollos más importantes fueron el MPEG-1, el MPEG-2 y MPEG-4.

Este formato esta basado en el formato de compresión de imágenes estáticas JPEG (Joint Photographic Experts Group o Grupo de Expertos Fotográficos Unidos, también conocido como JPG). Utilizando el algoritmo de compresión JPEG se pueden lograr imágenes de buena calidad con un bajo consumo de megabytes . Es un formato con pérdida, realiza la compresión cada vez que el archivo es guardado, degradando así la información, pero usando valores de compresión moderados es difícil o imposible apreciar a simple vista la pérdida y a cambio, se obtienen una reducción en el tamaño de la imagen que suele compensar la pérdida en la mayoría de los casos.

Un vídeo no es más que una sucesión de imágenes en movimiento Si se comprimen todas esas imágenes un vídeo en formato JPEG se obtiene el formato MJPEG, o Motion JPG. Con este formato se puede lograr una buena compresión con respecto al original. Partiendo del MJPEG se llegó al formato MPEG (Moving Picture Experts Group o Grupo de Expertos de Imágenes en Movimiento) La compresión MPEG tiene un avance importante con respecto la compresión MJPEG (compresión espacial) al incluir un análisis de cambios entre una imagen clave, o cuadro clave, y un número determinado de imágenes posteriores. (compresión temporal).

Actualmente se usan 3 formatos de compresión MPEG.

MPEG-1

Es el primero de los estándares establecidos y utilizado para los videos para discos CD, video CD (VCD) y algunos videos para la Web. Utiliza el método de compresión con perdida, limitando su formato a tamaños de fotograma de 386x288 o 352x240. La variación de la compresión no es variable y se limita a un valor fijo dando como resultado imágenes que resultan, en ocasiones, pixeladas o de baja calidad.

MPEG-2

Es el formato que se utiliza para grabar video sobre los discos DVD y para las señales de televisión digitales (satélite y cable). Su principal ventaja es que puede proveer una imagen de video de muy buena calidad con una cantidad de información por segundo de aproximadamente un cuarto de la del DV sin cambiar el tamaño del fotograma . Es un formato excelente para distribución pero no para trabajar sobre él. Su método de compresión de imagen es muy complejo, utiliza compresión espacial y temporal con altos grados de precisión, pero los tiempos de procesamiento son muy altos. Mientras que el método de descompresión es rápido y eficiente. Los parámetros de variación de la compresión son variables y así se puede decidir la cantidad de información final y por lo tanto lo que va a ocupar en el soporte.

MPEG-4

Este formato fue diseñado para la transmisión de vídeo vía Internet, por lo que sus métodos de compresión están especialmente adaptados para la obtención de videos de buena calidad con perdida. Utiliza, como el MPEG 2, compresión espacial y temporal y los parámetros de compresión son variables. Es ideal para comprimir una película de 2 horas en un sólo CD. El software mas conocido que utiliza este formato es el DivX.

Una parte de este formato esta aun en desarrollo, brindara mecanismos de interactividad multimedia.


Mecanismos de compresión. fue publicado de la página 106 a página107 en Reflexión Académica en Diseño y Comunicación Nº V

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