Lo básico del vídeo digital

Publicado en por justo.mayora

Hoy en día solo pensamos en audio y video digital. No podemos imaginarnos que hace 15 años, el video digital era algo limitado a grandes cadenas de televisión y productoras de cine. El primer sistema comercial de video digital lo produjo Sony con su sistema D-1 en 1986. Era tan costoso que solo las grandes cadenas podían tenerlo. Este fue remplazado por otro más económico, también de Sony, llamado Digital Betacam. Todavía se usa hoy en día para producción de televisión como herramienta de campo.

A partir de 1991 se introdujeron al mercado varios sistemas para producción de video digital basados en computadoras personales. Para la Mac, se produjo el sistema llamado “PICS Animation Compiler”. Los videos producidos se podían ver en Macs, PCs y estaciones Sun. En ese mismo año, Philips Interactive Media y Paramount Worldwide Video producen 50 videos digitales en MPEG 1 y empacados en CD. Comienza la distribución de películas en discos compactos.

También en 1991, Apple Computer introduce QuicTime, su infraestructura para transmisión en tiempo real de video digital. Las herramientas de producción de video a nivel de consumidor eran muy rudimentarias y la calidad no era muy buena. Eventualmente las herramientas mejoraron y la adopción de estándares como MPEG-1 y MPEG-2 ayudaron a elevar la calidad del video producido. Actualmente se puede producir video de alta resolución en casa con una multitud de herramientas de código libre o comercial.

Parámetros básicos

Para conocer lo básico de video digital hay que conocer algunos términos y parámetros básicos de esta tecnología. Para comenzar, un video digital está compuesto de imágenes digitales que se presentan en rápida sucesión causando la ilusión de movimiento.

A cada imagen se le denomina cuadro y a la velocidad de presentación de los cuadros se le mide en cuadros por segundo. La imagen digital está compuesta de una cantidad de pixeles que se obtiene de multiplicar el número horizontal por el número vertical de pixeles. La única propiedad de un pixel es su color. Esta propiedad tiene un valor digital y dependiendo de la cantidad de bits que se usen para representar ese valor, así será la variedad o profundidad del color representado.

A manera de ejemplo, un video cuya duración es una hora, tiene cuadros de 640 x 480 pixeles, 24 bits por pixel para representar el color y 25 cuadros por segundo para la presentación de video. A partir de estos números podemos calcular algunos parámetros básicos.

  • Pixeles por cuadro =  640 x 480 = 307,200
  • Bits por cuadro = 307,200  x 24 = 7,372,800 = 7.37 Mbits.
  • Velocidad de bits = 7.37 Mbits x 25 cuadros por segundo = 184.25 Mbits/seg.
  • Tamaño del archivo de video = 184 Mbits/seg x 3600 seg = 662,400 Mbits = 82.8 Gbytes

Hay un método de filmación de video donde cada cuadro se divide en dos campos. Este método se llama filmación entrelazada. Cada campo tiene la mitad de la información de un cuadro. Al final, los cálculos de los parámetros básicos se realizan igual y los resultados son los mismos.

Compresión del video digital

Los cálculos anteriores son válidos para video digital sin comprimir. Revisando los números anteriores, uno se percata que para ver un video de ese tipo, se requiere una velocidad muy alta de transmisión de datos (ancho de banda) y un almacenamiento  enorme. Por tal razón, los investigadores se centraron en cómo reducir la necesidad de mucho ancho de banda y el tamaño del archivo sin perder calidad de imagen. De esas investigaciones han surgido varios métodos y estándares que se aplican hoy en día.

Todos los métodos se basan en la premisa que un video es una sucesión de imágenes que mantienen una gran redundancia espacial y temporal de información. Si la escena no tiene mucho movimiento, lo más seguro es que las imágenes en sucesión serán replicas unas de otras. No tiene sentido guardar la misma imagen varias veces.

Algunos algoritmos de compresión son más fuertes que otros al comprimir, reduciendo altamente la velocidad de transmisión requerida y el tamaño del almacenamiento. Por lo general, los que más comprimen pierden más fidelidad.

Algoritmos estándar

A lo largo del tiempo se han creado diversos estándares de compresión.

Año

Estándar

Entidad

Aplicación

1984

H.120

ITU-T*

No hay

1990

H.261

ITU-T

Videoconferencia

1993

MPEG-1 parte 2

ISO †, IEC‡

Video-CD

1995

H.262/MPEG-2 parte 2

ISO, IEC, ITU-T

DVD, Blu-ray, SVCD

1996

H.263

ITU-T

Videoconferencia, video en móviles

1999

MPEG-4 parte 2

ISO, IEC

Video por internet

2003

H.264/MPEG-4 AVC

Sony, Panasonic, Samsung, ISO, IEC, ITU-T

Blu-ray, HD DVD, iPod, Apple TV

2008

VC-2 (Dirac)

ISO

Video en Internet

* International Telecommunication Union

†International Standards Organization

‡International Electrotechnical Commission

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