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miércoles, 3 de septiembre de 2014

Video Digital



Vídeo digital


Llamaremos “vídeo digital” a cualquier archivo de computadora que contenga una secuencia de video (con o sin audio). Básicamente, los videos y las animaciones son similares, es decir, ambos están formados por una serie de cuadros cada uno de los cuales es idéntico al inmediato anterior. Cuando se reproducen en rápida sucesión dan la idea de movimiento.
Normalmente las velocidades de uso normal en películas de cine y televisión es de 30 fps, también en archivos multimediales ese es un estándar.
El primer paso para moverse con soltura en la manipulación de vídeo es entender el funcionamiento de los formatos. En la computadora pueden encontrarse archivos de vídeo con muy distintas extensiones. En principio, ninguna es superior a otra en calidad e imagen. La clave está en la compresión. La extensión de Internet y la limitación de espacio en los discos duros han llevado a los fabricantes a investigar qué tipos de archivo son lo suficientemente pequeños como para ser manejados con cierta facilidad.
En el proceso de reducción del tamaño, los archivos de vídeo reducen la calidad de la imagen y el sonido. El nivel de degradación depende exclusivamente de las características que le haya dado la persona que graba el archivo, no de su formato. Cada archivo de vídeo está formado por dos o tres flujos de datos que se ejecutan de modo simultáneo: uno de imagen y otro de sonido y, a veces, un tercero que ofrece información sobre el método y ritmo de sincronización de los dos anteriores.
Codecs y formatos
En este punto es donde entran en juego los populares codecs. Bajo este nombre se engloban los sistemas encargados de codificar y descodificar los flujos de datos contenidos en el archivo de vídeo para reproducirlos adecuadamente. Existen muchas versiones de estos algoritmos. Cuando un vídeo no puede reproducirse en la computadora o en la unidad lectora de DVD se debe, la mayor parte de las veces, a que no se encuentra instalado el códec de audio o de imagen correspondiente.
Para que estos códigos puedan funcionar correctamente necesitan que los flujos de audio y vídeo estén almacenados en un mismo contenedor o cápsula. Estos contenedores son los formatos AVI, MPEG, DivX, XVid o Matroska, entre otros, que son reproducidos por un programa específico.
Algunos de estos formatos contienen únicamente los flujos de datos de audio y vídeo mientras otros pueden llegar a almacenar subtítulos, distintos idiomas o un menú con índice de capítulos. Los formatos de mayor tamaño, como el AVI, pueden contener a su vez otros formatos como el audio en MP3 y el vídeo en MPEg-2..
Formatos
1.    AVI: Es un formato contenedor desarrollado por Microsoft a partir del IFF. El AVI es capaz de albergar una pista o flujo de vídeo y varias pistas de audio. Cada una de ellas debe ser descodificada por el correspondiente códec como MPEG o XVid, en el caso del vídeo, o MP3 y AAC en el caso del audio.
2.    MPEG-4: La última revisión de este estándar de vídeo comúnmente llamado MP4 tiene nada menos que 21 partes, capas o layers. Cada una controla aspectos como la inclusión de objetos 3D, el transporte del archivo a través de redes IP o la inclusión de sistemas de protección o restricción de la propiedad intelectual.
3.    WMV: Windows Media Vídeo es el códec específicamente desarrollado por Microsoft para albergar vídeo y audio en su sistema Windows. Generalmente se encapsula en formato ASF. Este archivo tiene además la característica de soportar sistemas de protección de la propiedad intelectual.
4.    Matroska: De las frías tierras de Rusia llega este formato contenedor de imagen y sonido con código Open Source y la extensión '.mkv'. Además de soportar vídeo y audio en prácticamente cualquier formato, Matroska es capaz de integrar otros contenidos, como textos o imágenes estáticas.
5.    OGM: Es otro tipo de archivo contenedor, similar al AVI, pero además admite sonido en formato OGG y subtítulos seleccionables, capítulos, etc. Por ello, cuando tenemos un vídeo con sonido OGG, el archivo contenedor no es de tipo AVI sino OGM.
6.    MOV: Este formato menos extendido fue desarrollado en origen por Apple como extensión multimedia para sus sistemas operativos. Con el tiempo, evolucionó y se ha convertido en un contenedor de vídeo propietario para el reproductor Quicktime de la marca de la manzana.
 Codecs y métodos de compresión
Un codec es un pequeño añadido (plugin) que se instala en un sistema para poder reproducir audio o video que ha sido codificado o comprimido. Los codecs son muy usados en Internet para poder reducir el tamaño de las películas de video o el audio y así facilitar su descarga. Puede que usted ya conozca algunos, los más conocidos son: DivX, Windows Media Video, Real, QuickTime o Microsoft Video (este último disponible en todos los sistemas Windows). En su mayoría se instalan con los reproductores apropiados como Windows Media Player, Winamp, etc... En el caso de que los videos no se reproduzcan, seguramente será necesario instalar los codecs necesarios.
Básicamente existen dos métodos de compresión:
a)Compresión espacial
Se reduce la información comprimiendo la existente en el interior de cada frame. En lugar de describir la imagen píxel a píxel, señalando por ejemplo la posición y color de los píxeles, el codec de compresión generaliza describiendo área similares y sus características de luz y color. Así por ejemplo, en lugar de reproducir un cielo azul píxel a píxel se describiría el mismo como un área con características de luz y color similares. Una conclusión clara es que cuantos menos detalles variados presente una imagen más fácilmente el codec podrá generalizar y comprimir. Crear vídeos con fondos simples facilita la compresión y la reducción, del mismo modo que trabajar con trípode en lugar de cámara en mano supone estabilizar los fondos y por lo tanto facilitar la compresión posterior.
b) Compresión temporal
Aquí se compara la información entre frames consecutivos y únicamente se almacenan los detalles que varían. Si el cielo azul del ejemplo anterior fuera atravesado por un pájaro en vuelo, aplicar una compresión temporal a la secuencia implicaría describir únicamente los píxeles que variasen en cada fotograma. Se podría prescindir de la información del cielo y relacionar únicamente la del animal. No obstante es claro que la compresión temporal precisa también describir algunos fotogramas sin comprimir, en el ejemplo anterior el primero de la serie, pongamos por caso. Los fotogramas de referencia a partir de los cuáles se analizan las diferencias y se sustentan los posteriores se denominan fotogramas clave y contienen la imagen completa. Por el contrario, los fotogramas que reflejan las diferencias se denominan delta frames y sólo contienen la información de las áreas que varían respecto de las imágenes anteriores.
Entre los codecs más utilizados están
·         DivX fue una revolución dentro del mundo del vídeo digital. Con él se consiguen tamaños muy pequeños de archivo y calidad excelente. Comenzó como versión hack del codec Microsoft MPEG-4 (nacieron DivX 2b, DivX 3.1 Alpha). Fue reescrito y ahora es propiedad de DivX Networks en sus versiones más recientes DivX 10.03.
·         La empresa REAL.COM creó hace unos años un codificador muy usado por Internet para video bajo demanda y streaming o en tiempo real. Estos codificadores en sus inicios eran propietarios hasta que aparecieron una variante REAL ALTERNATIVE que son de libre difusión y que permiten la reproducción de ficheros de Real Video o Real Audio sin necesidad de tener instalado el Reproductor que ofrece Real gratuitamente y dando la posibilidad de reproducirlo con su reproductor favorito.
·         XviD ha nacido como alternativa a las versiones de pago de DivX Networks, es de código libre y está en constante mejora. La calidad es similar o mayor que DivX.
·         Cinepak fue uno de los codecs creados por Radius para archivos AVI más utilizados antes de la aparición del MPEG-4 y sus variantes. Ocupan mucho espacio y la calidad es aceptable. Viene instalado en windows.
·         Intel Indeo 5 fue un intento por parte Intel de crear un codec de video mejorado para windows. Viene instalado en windows.
·         MPEG-2 (vídeo). Para poder ver SVCD, CVD o DVD en la computadora, se necesita de los filtros para decodificar el MPEG-2. Éste es el formato de los SVCD, CVD y DVD, por lo que si se tiene un programa reproductor de DVD instalado con el cual se ven los DVD, en dicho programa se podrán ver también los SVCD y CVD. Uno recomendable es el WinDVD, que ya  instala los filtros para MPEG-2,
Streaming
Los contenidos 'streaming' son aquellos que se reproducen en tiempo real en la red, pero no pueden descargarse. Además de verse con más rapidez, estos archivos ayudan a proteger imágenes y audios sujetos a restricciones de la propiedad intelectual. Los formatos de vídeo 'streaming' más populares son Windows Media Video (WMV), Quicktime de Apple y Realvideo de Realnetworks. Los tres ofrecen una capacidad de compresión del archivo que los hace idóneos para las páginas de Internet con vídeo bajo demanda.
Conceptos básicos de vídeo digital
Dimensiones.
Es el tamaño del video (ancho x alto) expresado en píxeles cuando se visualiza al 100%, sin agrandar ni reducir. Los reproductores pueden mostrar un video a pantalla completa o con una ampliación del 200%, 300%, etc. En estos casos el video pierde calidad de imagen y esta pérdida depende del formato de archivo. Un video AVI puede tener cualquier ancho y alto mientras que los estándares de VideoCD son 352 x 288 y de DVD 720 x 576.
Codec.
Acrónimo de "codificación/decodificación". Un códec es un algoritmo especial que reduce el número de bytes que ocupa un archivo de video. Los archivos codificados con un códec específico requieren el mismo códec para ser decodificados y reproducidos. Algunos de los códecs más utilizados para el formato AVI son: DivX, XviD, CinePak, Intel Indeo 5, DV, etc.
Velocidad de transmisión (bitrate)
El bitrate define la cantidad de espacio físico (en bits) que ocupa un segundo de duración de ese video. El video tendrá más calidad cuanto mayor sea su bitrate y el archivo que lo contiene tendrá mayor peso. El bitrate puede ser fijo o variable. El bitrate variable consigue mayor calidad de imagen porque recoge más calidad en escenas muy cargadas o con mucho movimiento y ahorra en aquellas más estáticas.
Fotogramas por segundo.
Un video resulta de la exposición imágenes o fotogramas uno detrás de otro. Un parámetro de la calidad del video es el número de fotogramas por segundo que muestra durante su reproducción. Este valor oscila entre 15 y 30. Por ejemplo los vídeos en DVD en Europa exhiben 25 fotogramas por segundo (25 fps).
Fotogramas Clave.
Cuando se aplica un códec de compresión a un video, se suele producir cierta pérdida de la información de sus fotogramas. Algunos fotogramas (los fotogramas clave) se almacenan completamente en el archivo comprimido, mientras que el resto sólo se guardan parcialmente. En la descompresión, estos fotogramas intermedios se reconstruyen a partir de los fotogramas clave.
Proporción o ratio de aspecto.
Es la proporción entre la anchura y altura de un video. Cuando se reproduce un video se suele mantener por defecto esta proporción para evitar deformación de las imágenes. Por este motivo cuando se elige la visualización a pantalla completa, aparecen franjas negras arriba y abajo. Es habitual una relación 4:3 para los videos domésticos (352x288 píxeles, por ejemplo) mientras que en DVD se suele trabajar con ratios de 16:9.