Video digital

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  • 1. Video digital
    Yerko Bravo Chávez
  • 2. Video
    En el Diccionario de la Real Academia Española, la palabra se registra con acento en la “i”, es decir, vídeo, pero en el presente artículo el término se escribirá sin acento por ser la forma de uso más generalizada en Chile
    Etimológicamente, la palabra video proviene del latín video, vidi, visum; y significa “ver”.
  • 3. Video digital
    Sistema de almacenamiento, procesado o transmisión de datos en forma digital, en lugar de analógica
    Los primeros sistemas de almacenamiento eran analógicos
    Las primeras aplicaciones con video digital eran para corregir bases de tiempo y efectos digitales
    Se digitalizaba el video para su procesado y finalmente se regresaba a analógico
    Finales de los 70’s: Bosch, Ampex y RCA desarrollaron las grabadoras digitales de video, pero no fueron comercializadas
  • 4. Video digital
    1986: Sony D-1, almacenados en cinta, digitalmente, en medio analógico de banda alta
    Caro, sólo usado por las cadenas de televisión
    Eventualmente reemplazado por un formato comprimido: Digital Betacam, aún ampliamente utilizado
  • 5. Video digital
    Llegó a los consumidores en la forma de QuickTime, por Apple
    Inicialmente, de baja calidad
    Requería equipo digitalizador caro
    MPEG1 y MPEG2: mejores esquemas de compresión y equipo más rápido = mayor calidad
    Proliferación de sistemas de video digital: almacenamiento y transmisión
  • 6. Formatos básicos de captura
    Entrelazado
    Exploración de campo con líneas pares y campo con líneas impares, conformando un cuadro
    60 campos por segundo, 30 cuadros por segundo (25 en PAL)
    Más barato y menor parpadeo
    Progresivo
    Exploración progresiva del cuadro completo en una sola exploración
    29.97 (30/1.001) campos por segundo (25 en PAL)
    Más caro ya que para reducir el parpadeo emplea circuitos especializados.
    La imagen es mejor
  • 7. Video digital: edición
    El video digital permite la edición-no-lineal mediante
    Equipo especializado, por hardware
    Computadoras, por software
    Final Cut Pro (Apple)
    Adobe Premiere
    Sony Vegas
    Inicialmente, el video digital fue utilizado para TV, pero no para películas, porque no tenía la calidad necesaria.
    Si el video está comprimido, se puede editar sin pérdidas (adicionales) mientras se preserven las tramas (cuidado con el manejo de los diferentes tipos de tramas).
  • 8. Video digital: ventajas
    Permite la visualización inmediata, sin procesamiento (químico)
    Las cintas pueden ser reutilizadas muchas veces (a diferencia del film)
    El medio es considerablemente barato:
    US$3 por una cinta MiniDV de una hora
    US$1000 por minuto de film de 35mm, sin procesamiento
    Existen muchos canales de distribución: TDT, HDTV, DBS (satélite), Internet, DVD, Blu Ray, etc.
  • 9. Compresión de video digital
    Existen muchos formatos de compresión disponibles, siendo los más conocidos:
    MPEG1, utilizado en VCD
    MPEG2, utilizado en DVD, DBS, Super-VCD
    MPEG4, utilizado en Internet
    H.264 (MPEG4 Parte 10, o AVC)
  • 10. Moving Picture Experts Group
    Grupo de trabajo de ISO/IEC, a cargo del desarrollo de estándares de codificación de audio y video
    Primera reunión fue en Mayo de 1988, en Ottawa, Canadá
    Miembros procedentes de:
    Industrias
    Universidades
    Centros de investigación
    Desarrollos:
    MPEG1, MPEG2, MPEG3 (abandonado), MPEG4, MPEG7 y MPEG21
  • 11. MPEG1
    Se buscaba un estándar para poner video en CDs
    Tasa de transferencia requerida: 1.5Mb/s
    352x240, 29.97 fps
    352x288, 25 fps
    Sólo video progresivo
    Utilizado en VCD
    Calidad equivalente a una cinta VHS
    La capa 3 de audio es utilizada para música (MP3)
    Partes:
    1: Sincronía y multiplexado de audio y video
    2: Video, codec de compresión de video no-entrelazado
    3: Audio, codec de compresión de audio, con tres capas de complejidad
    MP1, o MPEG-1 Parte 3 Capa 1
    MP2, o MPEG-1 Parte 3 Capa 2
    MP3, o MPEG-1 Parte 3 Capa 3
    4: Procedimientos de prueba
    5: Software de referencia
  • 12. MPEG2
    Un estándar para video con mayor calidad que MPEG1
    Utilizado para TV:
    Transmisión en aire terrestre
    Cable
    DBS
    DVD
    HDTV
    Cada aplicación utiliza de MPEG2 lo que requiere
    Se han desarrollado perfiles de utilización de MPEG2 tales como:
    MP@ML (720x480,30; 720x576,25) 9.8Mb/s: DVD
    MP@H14 (1920x1080,30; 1280x720,60) 80Mb/s: ATSC (1080i, 720p) HDTV
    La sección de video es semejante a la de MPEG1, pero soporta video entrelazado
  • 13. MPEG2, compresión de video
    Los siguientes mecanismos son utilizados
    Reducción de datos sobre color, pues la vista es más sensible a intensidad
    Tramas I: compresión espacial (redundancia) y supresión de detalles, con bloques de 8x8 pixeles a los que se les aplica la transformada coseno
    Tramas P: se construyen a partir de tramas I: sólo se expresan las diferencias
    Tramas B: se construyen a partir de la trama P e I precedentes. Nunca son usadas como referencia. Presentan la mayor compresión posible.
    Una serie de tramas (GOP) puede ser:
    IBBPBBPBBPBB-I...
  • 14. MPEG2, compresión de audio
    Métodos:
    Codificación de baja velocidad: MPEG-1 Capa 1,2,3
    Codificación multicanal hasta 5.1 canales
    MPEG-2 AAC
  • 15. MPEG2, patentes
    Las especificaciones de MPEG-2 están cubiertas por 640 patentes, propiedad de 20 corporaciones y una universidad, por lo que se deben pagar regalías por su uso a la MPEG Licensing Association.
  • 16. MPEG3
    Se pretendía definir una nueva especificación para TV de alta definición
    Se dieron cuenta que no era necesaria, pues MPEG2 era suficiente
    Fue abandonado
  • 17. MPEG4
    Uso principal:
    Flujos de medios audiovisuales
    Distribución en CD
    Transmisión bidireccional por videófono
    TV
    Toma características de MPEG-1 y MPEG-2, incorporando otros estándares como
    VRML (modelos 3D)
    Archivos compuestos orientados a objetos
    Gestión de derechos digitales
    Interactividad avanzada
    No hay sistema que implemente todas las características de MPEG4, se aplican perfiles y niveles
  • 18. MPEG4, partes
    1: Sistemas: Describe la sincronización y la transmisión simultánea de audio y vídeo.
    2: Visual: Un códec de compresión para elementos visuales (video, texturas, imágenes sintéticas, etc.). Uno de los muchos perfiles definidos en la Parte 2 es el Advanced Simple Profile (ASP).
    3: Audio: Un conjunto de códecs de compresión para la codificación de flujos de audio; incluyen variantes de Advanced Audio Coding (AAC) así como herramientas de codificación de audio y habla.
    4: Conformidad: Describe procedimientos para verificar la conformidad de otras partes del estándar.
    5: Software de referencia: Formado por elementos de software que demuestran y clarifican las otras partes del estándar.
    6: Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF).
    7: Software optimizado de referencia: Contiene ejemplos sobre cómo realizar implementaciones optimizadas (por ejemplo, en relación con la Parte 5).
    8: Transporte sobre redes IP: Especifica un método para transportar contenido MPEG-4 sobre redes IP.
    9: Hardware de referencia: Provee diseños de hardware que demuestran implementaciones de otras partes del estándar.
    10: Advanced Video Coding (AVC): Un códec de señales de vídeo técnicamente idéntico al estándar ITU-T H.264.
    12: Formato para medios audiovisuales basado en ISO: Un formato de archivos para almacenar contenido multimedia.
    13: Extensiones para el manejo y protección de Propiedad Intelectual (IPMP).
    14: Formato de archivo MPEG-4: El formato de archivo de contenedor designado para contenidos MPEG-4; basado en la Parte 12.
    15: Formato de archivo AVC: Para el almacenamiento de vídeo Parte 10, basado en la Parte 12.
    16: Animation Framework eXtension (AFX).
    17: Formato de subtítulos (en elaboración - el último avance en su revisión data de enero de 2005).
    18: Compresión y transmisión como flujo de fuentes tipográficas (para fuentes OpenType).
    19: Flujos de texturas sintetizadas.
    20: Representación liviana de escenas (LASeR).
    21: Extensión de MPEG-J para rendering (en elaboración - el último avance en su revisión data de enero de 2005).
  • 19. QuickTime (Apple)
    Tecnología de medios desarrollado por Apple
    Está compuesto por:
    Reproductor
    Framework (API para la utilización de codecs en programas)
    Formato de archivo .mov
  • 20. QuickTime
    Audio:
    Apple Lossless
    AIFF
    Digital audio
    16 bit (CDDA)
    24 bit
    32 bit entero y flotante
    64 bit flotante
    MIDI
    MPEG-1 Layer 3 Audio (mp3)
    MPEG-4 AAC Audio (.m4a, m4b, m4p)
    QDesign Music
    Qualcomm Pure Voice
    Sun AU Audio
    ULAW y ALAW Audio
    Wave form audio (WAV) (quiso decir PCM)
  • 21. QuickTime
    Video:
    3GPP & 3GPP2 file formats
    AVI file format
    Bitmap (BMP) codec and file format
    DV file (DV NTSC/PAL and DVC Pro NTSC/PAL codecs)
    Flash & FlashPix files
    GIF and Animated GIF files
    H.261, H.263, and H.264 codecs
    JPEG, Photo JPEG, and JPEG-2000 codecs and file formats
    MPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4 Video file formats and associated codecs (such as AVC)
    Quartz Composer Composition (.qtz, Mac OS X only)
    QuickTime Movie (.mov) and QTVR movies
    Sorenson Video 2 and 3 codecs
    Other video codecs: Apple Video, Cinepak, Component Video, Graphics, and Planar RGB
    Other still image formats: PNG, TIFF, and TGA
    Cached information from streams: QTCH
  • 22. MPEG-4 parte 2
    Estándar de compresión de video basada en la transformada coseno discreta
    Incluye perfiles que van desde cámaras de baja resolución hasta TV de alta definición
  • 23. DivX
    Códec de video comprimido basado en MPEG-4 parte 2
    Comenzó a desarrollarse como formato para transmisión de video de alta definición
    Se dividió en dos líneas:
    DivX, versión comercial, aún existente
    OpenDivX, versión libre y abierta, que fue suspendida, pero posteriormente continuada en Xvid
    Stage6
    Sitio web con repositorio de videos de alta calidad basados en el códec DivX
  • 24. Xvid (antes XviD)
    Popular códec
    Proyecto de software libre por programadores voluntarios de todo el mundo, después de que el proyecto OpenDivX fuera cerrado en julio de 2001
    Basado en el estándar MPEG-4 ASP
    El formato fue creado como una alternativa libre a otros códecs comerciales de vídeo
    Su calidad y eficiencia lo han convertido en uno de los códecs más populares
    La reproducción de películas Xvid está soportada en los reproductores de DVD más modernos.
    Puede comprimir una película completa con una calidad cercana a la de la fuente original para que ocupe tan solo 700 MB
  • 25. Windows Media Video
    Conjunto de algoritmos de compresión y descompresión, propiedad de Microsoft
    Incluye versión no estandarizada de MPEG-4
    Se empaqueta con .avi, .asf, .wmv (si es sólo video)
    Incluye características de DRM (gestión de derechos digitales)
    Eliminables con Sidda, DRMCreep, drmdbg, drm2wmv
  • 26. DVD
    Formato de almacenamiento óptico
    Semejante al CD pero de mayor densidad
    Formato de archivos UDF (Universal Disk Format) (extensión del ISO 9660)
    IBM actuó como mediador entre
    Multimedia Compact Disc (MMCD): Philips y Sony
    Super Density Disc (SD): Toshiba, Time Warner, Matsushita, Hitachi, Pioneer, Thompson, JVC
    Acordaron SD con modificaciones que redujeron capacidad de 5GB a 4.7GB pero con mayor resistencia a arañazos
  • 27. DVD, información técnica
    DVD capa simple: 4.7GB
    Laser de 650nm
    CRC
    Reed-Solomon
    Modulación Eight-to-Fourteen Modulation Plus
    Velocidad de transferencia
  • 28. Tipos de DVD
    Por contenido
    DVD video
    DVD audio (alta fidelidad)
    DVD datos
    Por capacidad de regrabado
    DVD-ROM (fábrica, por prensa)
    DVD-R (grabable una vez)
    DVD-RW (regrabable)
    DVD-R DL (doble capa)
    DVD-RW DL
    DVD-RAM (regrabable de acceso aleatorio)
    DVD+R
    DVD+RW
    DVD+R DL
    DVD+RW DL
  • 29. Tipos de DVD
    Por número de capas
    DVD-5: una cara, capa simple, 4.7GB
    DVD-9: una cara, doble capa, 8.5GB
    DVD-10: dos caras, capa simple, 9.4GB
    DVD-14: dos caras, capa simple y cara doble, 13.3GB
    DVD-18: dos caras, capa doble, 17.1
    Tamaño físico
    DVD 12cm
    DVD 8cm (1.5GB)
  • 30. Estándares oficiales
    DVD Forum:
    DVD-ROM/R/RW/RAM
    Logotipo: DVD
    Alliance:
    DVD+R/RW
    Logotipo: RW (posible confusión)
    La diferencia radica en la codificación
    Son parcialmente compatibles
  • 31. DVD Video
    Video
    MPEG-2
    720x480 (NTSC) o 720x576 (PAL)
    5 Mbps, variable bitrate (máximo: 8.5Mbps)
    Audio
    Lineal PCM, DTS, MPEG, Dolby Digital
  • 32. Funcionalidades DVD
    Subtítulos
    Pistas adicionales para los subtítulos
    Son imágenes como mapas de bits
    Limitados a 4 colores, incluyendo color de transparencia
    Marcadores de capítulos
    Permiten el desplazamiento rápido
    Ángulos
    Secciones con diferentes ángulos o contenidos adaptados al idioma elegido
    Estructuras e interacciones
    Permite juegos, galerías y contenidos dinámicos
  • 33. Restricciones
    Cuatro sistemas para restringir el uso de los contenidos
    Macrovision: para evitar duplicados
    Content Scrambling System (CSS): Codificación de contenido, para evitar que programas no autorizados procesen los datos
    Códigos de región: para sólo permitir la reproducción de los discos en las regiones especificadas
    Inhabilitación de operaciones: para bloquear acciones de los usuarios en ciertas secciones
  • 34. Códigos de región
    Los discos traen indicaciones sobre la o las regiones en los que puede ser reproducido. Los reproductores DVD vienen con código de región
  • 35. Códigos de región
    0 Informal, significa que puede ser "reproducido en todas las regiones"
    1 Bermudas, América del Norte (Excepto México y Groenlandia) y territorios estadounidenses (incluyendo Puerto Rico)
    2 Groenlandia, Centro y occidente de Europa, Oeste de Asia, Egipto, Sudáfrica, Japón y territorios de países europeos
    3 Sudeste de Asia y Corea del Sur
    4 América Central, América Latina (Excepto Guyana Francesa), Caribe y Oceanía (Excepto Nueva Caledonia)
    5 África (excepto Sudáfrica y Egipto) y norte, centro y sur de Asia
    6 China
    7 Reservado para uso futuro
    8 Viajes internacionales como aviones, cruceros, etc.
  • 36. DTS (Digital Theater System / Sound / Surround)
    Codificación de 6 canales de audio en una sola señal comprimida
    Aplicaciones:
    Cine
    Parques temáticos
    Juegos
    Simuladores
    Canales
    3 Laterales y central: 20-20,000 Hz
    2 Surround: 80-20,000 Hz
    1 LFE: 20-120 Hz
  • 37. DTS
    No todos los reproductores DVD lo soportan
    Muchas PC’s realizan la decodificación DTS por software, pero requieren hardware especial para su conexión a las bocinas correspondientes
    Para el cine, los datos DTS no vienen en la cinta, sino en CD-ROM separado, con un eficiente sistema de sincronía
  • 38. Dolby Digital (AC-3)
    Ampliamente utilizado, pero no totalmente.
    Canales
    5 principales: central, derecho, izquierdo, posterior derecho, posterior izquierdo: 20-20,000 Hz
    1 LFE: 20-120 Hz
  • 39. SDTV (Estándar Definition Television)
    Televisión de definición estándar
    Denota televisión, digital o analógica con definición estándar:
    NTSC, PAL, SECAM (4:3)
    VCD, VHS, Beta, SVCD
  • 40. EDTV (Enhanced Definition Television)
    Televisión con definición mejorada
    Técnica que permite mejorar la calidad de la imagen de televisión
    Consiste en convertir una fuente entrelazada en progresiva
    Evita el parpadeo de bordes y líneas causado por el entrelazado
    Requiere consolas que conviertan el formato, y televisiones que permitan su despliegue progresivo
    La aplicación más usual es con reproductores avanzados de DVD
  • 41. HDTV (High Definition Television )
    Formato de televisión de resolución alta, en contraste con SDTV y EDTV
    Algunos aparatos podrían tener relación con HDTV, por lo que hay que aclarar:
    HD compatible: Acepta la señal de alta definición, pero su resolución nativa no lo es, será adaptada.
    HD ready: Tiene entrada de datos HDMI y soporta la resolución HD (720p o 1080i), aunque no cuenta con sintonizador de canales HD (cable o TV aérea).
    HD full: soporta la resolución, e incluyen un sintonizador.
  • 42. HDTV comparación
  • 43. HDTV comparación
  • 44. HDTV detalles técnicos
    Razón de aspecto 16:9
    1920 pixels × 1080 líneas entrelazado (1080i)
    1280 píxeles × 720 líneas progresivo (720p)
    Codecs: MPEG-2, H.264, VC-1 (Windows Media Video 9)
    Imágenes 5 veces más definidas que SDTV
  • 45. HDTV historia
    MUSE
    Desarrollado por los japoneses en 1982
    Transmisiones continuas desde 1992
    1035 líneas de resolución
    Ocupaba 5 veces más ancho de banda que los canales estándar
    HD-MAC
    Estándar digital Europeo para SDTV y HDTV
    No era comprimido, por lo que consumía mucho ancho de banda (36MHz) y no fue muy utilizado
    Abandonado en 1993 para dar paso a DVB
  • 46. HDTV estándares actuales
    ATSC. Aprovecha los transmisores NTSC y puede coexistir con canales no digitales. Norteamérica y algunos paises latinoamericanos
    DVB-T. También es portable, y se usa principalmente en Europa y algunos países asiáticos. DVB-T soporta HDTV pero prefieren usarlo con EDTV para acomodar un número mayor de canales.
    ISDB-T. También permite la transmisión de servicios multimedia. Japón y Brasil
  • 47. HDTV grabación
    D-VHS (Data-VHS) y W-VHS
    D-VHS graba 28.2Mbps en cinta VHS
    TiVo (con DirecTV) o DVR921 y DVR942 (con DISH Network)
    PC con tarjeta decodificadora HDTV
    Disco duro
    Codificando con DivX o H.264
    Sin codificar
    Grabadoras BluRay o HD-DVD (guerra actual de formatos)
  • 48. HD-DVD
    Estándar de video de alta definición, desarrollado por Toshiba, Microsoft y NEC
    Características parecidas a DVD
    Láser azul, 405nm
    1 capa: 15GB (4 horas de HD)
    2 capas: 30GB
    MPEG-2, VC1 (MS-WMV9), H264/MPEG-4 AVC
    Protección AACS (versión mejorada del CSS, codificación de 128 bits, ya roto) e ICT (image constraint token, evita poner video de alta definición en medio analógico)
    HD-DVD tiene soporte en Xbox360
    Se pueden producir discos que incluyen contenido DVD y HD-DVD
    Contenidos interactivos “pop-up”
  • 49. Blu-ray
    Estándar creado por Philips y Sony
    Respaldado por una cantidad mayor de fabricantes de computadoras y estudios que HD-DVD
    Incorpora ventajas especiales
    Mayor enfoque de láser 405nm
    Resistencia a rayones
    Mejor codificación que permite corregir errores y mayor compresión
    1 capa: 25GB
    2 capas: 50GB
    En desarrollo discos de 100GB (firmware) y 200GB
    MPEG-2, MPEG-4, VC1
    Plataforma BD-J (Blu-ray Disc Java) para contenidos interactivos avanzados
    Protección BD+ (permite cambiar dinámicamente las claves de los contenidos originales), ROM-Mark (marca de agua), ICT (igual que HD-DVD)
    Se pueden producir discos que incluyen contenido DVD y Blu-ray
  • 50. Compara DVD, HD-DVD, Blu-ray
  • 51. Gracias
  • 52. Talleres
    Multimedia y Medicina
    Aplicaciones Científicas (Fotografía Médica)
    Fotografía Infrarroja