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| capítulo 1 | |
| capítulo 2 | |
| capítulo 3 | |
| capítulo 4 | |
| capítulo 5 | |
| capítulo 6 | |
| capítulo 7 | |
| capítulo 8 | |
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Capítulo 5
Indice
5.1. Cómo graba una cámara digital 5.1.1. La luz se concentra en los CCDs (charge-coupled devices 5.1.2. Los CCDs convierten la luz en una señal de vídeo 5.1.3. La electrónica amplía la señal 5.1.4. La señal de vídeo se graba en una cinta 5.2. Formatos de video digital Contenido Luego de haber visto cómo funciona una cámara analógica y tener en claro varios conceptos previos, ya podemos centrarnos en lo que significa Video Digital. Para ellos tenemos que conocer unos conceptos más, relacionados a la forma en la que graba una cámara. 5.1. Como graba una cámara digital Los procesos de grabación de una cámara digital tienen los mismos principios que una cámara analógica. Analógico podríamos interpretarlo como " lo que reproduce el valor de la magnitud que se desea transmitir". Es decir, cuando hablamos de la señal en video analógico, esta señal trata de llevar exactamente la misma información que captura a través del lente hacia la cinta en que graba.
En las cámaras analógicas la imagen entra como luz a través de los lentes, y termina plasmándose en la cinta a través del proceso que explicamos al inicio. Eso puede explicar en cierta medida la pérdida de calidad de los formatos analógicos. En el camino que toma la información hasta la cinta en la que se graba, la señal eléctrica va perdiendo fuerza, entonces la información de color que lleva ya no es exacta a la luz que entró por el lente. Lo que sucede con una cámara digital es muy simple de explicar: En este camino que sigue la luz que entró por el lente, hay una modificación sustancial en la forma en la que llega la señal a la cinta. Se transforma en CÓDIGO BINARIO. Por ejemplo: Lo que para nosotros es un pixel azul (si pudiéramos ver un pixel) en una computadora es una secuencia de unos y ceros que en su lenguaje es el equivalente al tipo de azul.
Un pixel azul es igual a una secuencia de unos y ceros (100111001, por decir). Es por eso que cuando hablamos de video digital, podemos hablar de mejor color de la imagen, porque la información que se transmite no es información de color que a lo largo del camino se debilita, sino que en un momento se transforma en una secuencia de números binarios que representan a ese color (todos los sistemas digitales trabajan en base a este sistema de digitos) y cuando llega a su destino es exactamente la misma información que salió: una simple SECUENCIA de NUMEROS, que cuando le pedimos a la computadora que nos la muestre, ésta señal vuelve a ser traducida a un lenguaje que nosotros podemos entender: el COLOR. Para entender como es que este proceso se lleva a cabo en una cámara, debemos entender qué son los CCD. CCD: (Charge-Coupled Device) Dispositivo de Carga Acoplada. Es una tecnología creada para diseñar dispositivos sensibles a la luz. Éste es el caso de las cámaras digitales, que utilizan un rectángulo formado por miles de células generadoras de electricidad que reciben luz. Este dispositivo puede ser definido también como un TRANSDUCTOR, un chip que recibe un tipo de información (en este caso luz) y la transforma en otro tipo de señal (en un flujo de datos).
5.1.1. La luz se concentra en los CCDs (charge-coupled devices) El lente enfoca la imagen de una escena hacia la cara sensible a la luz del chip CCD. Si una cámara de vídeo tiene tres chips, la luz primero se divide en sus componentes rojo, verde y azul usando filtros coloreados y, a continuación, dos de estos chips reciben la imagen de uno de estos componentes. El primero lleva la luminancia. La intensidad de la luz que llega a los chips (la exposición) está controlada por el iris en el objetivo. 5.1.2. Los CCDs convierten la luz en una señal de vídeo Las señales de sincronización generadas en la cámara controlan la exploración de la imagen mostrada en los chips de CCD. A medida que se explora la imagen, se genera la señal de vídeo. 5.1.3. La electrónica amplía la señal La señal del CCD se amplía y se procesa y, a continuación, se envía a la grabadora de cinta de vídeo incorporada. En una cámara de vídeo digital, la señal se convierte en un flujo de datos. 5.1.4. La señal de vídeo se graba en una cinta Las señales de vídeo y de audio (convertidas en flujos de datos) se graban en una cinta de vídeo. Las imágenes se agrupan juntas en una cinta mediante cabezales de grabación magnéticos que giran rápidamente en un cilindro. Este proceso se denomina exploración helicoidal. 5.2. Formatos de Video Digital Cuando las imágenes de video están en la computadora, hay que hacer una aclaración muy importante: Una son los archivos contenedores de video , y otra son los formatos de video . El formato es la forma en que se almacenan los archivos dentro de los contenedores . Los contenedores son el empaquetamiento donde esta la pelicula, con su pista de video, audio y demás. El contenedor mas usado hasta ahora es AVI. Dentro de estos contenedores es que se archivan los videos que han sido trabajados con diferentes códecs: Significa Audio Video Interleave ( Audio y Vídeo Intercalado ) y fue desarrollado por Microsoft. " Intercalado " significa que en un archivo . AVI los datos de audio y vídeo son almacenados consecutivamente en capas (un segmento de datos de vídeo es seguido inmediatamente por otro de audio). Es el formato más extendido para el manejo de datos de audio/vídeo en un PC . Sólo existen dos tipos generales de AVI, Los basados en Video for Windows (los primeros en aparecer) y los basados en DirectShow (originalmente ActiveMovie). Y como hemos dicho, un AVI no es más que un tipo de archivo que puede guardar datos en su interior codificados de diversas formas y con la ayuda de diversos codecs, los cuales aplican diversos factores de compresión. Los archivos AVI basados en Video for Windows son los que ahora forman el núcleo de los denominados AVI DV Tipo-2 mientras que los basados en DirectShow (y por extensión en DirectX) son los denominados AVI DV tipo-1. También se les conocía (aunque no oficialmente) como Video for Windows, porque era el contenedor creado para funcionar en el sistema operativo Windows, mientras que el formato Quick Time fue creado originalmente para funcionar en sistema Linux. 5.2.2. Windows Media Video (WMV) Es un nombre genérico para el sistema de tecnologías de video desarrolladas por Microsoft. Windows Media Video está desarrollado y controlado por Microsoft Windows Media Video es un nombre genérico de las soluciones de codificación de video que creó Microsoft, y no define necesariamente la tecnología que utiliza desde la versión 7 (WMV7). Microsoft ha utilizado su propia visión de la tecnología de codificación video MPEG-4 , por ello no es compatible con otras tecnologías MPEG-4. Es una abreviatura de Compresor-Decompresor . Describe una especificación implementada en software, hardware o una combinación de ambos, capaz de transformar un archivo con un flujo de datos ( stream ) o una señal. Los códecs pueden codificar el flujo o la señal (a menudo para la transmisión, el almacenaje o el cifrado) y recuperarlo o descifrarlo del mismo modo para la reproducción o la manipulación en un formato más apropiado para estas operaciones. La mayor parte de códecs provoca pérdidas de información para conseguir un tamaño lo más pequeño posible el archivo destino. Hay también codecs sin pérdidas, pero en la mayor parte de aplicaciones prácticas, para un aumento casi imperceptible de la calidad no vale la pena un aumento considerable del tamaño de los datos. La excepción es si los datos sufrirán otros tratamientos en el futuro. En este caso, una codificación repetida con pérdidas a la larga dañaría demasiado la calidad. Muchos archivos multimedia contienen tanto datos de audio como de vídeo, y a menudo alguna referencia que permite la sincronización entre ambos. Cada uno de estos tres flujos de datos puede ser manejado con programas, procesos, o hardware diferentes; pero para que estos streams sean útiles para almacenarlos o transmitirlos, deben ser encapsulados juntos. Esta función es realizada por un formato de archivo de vídeo, como .mpg, .avi, .mov, .mp4, .rm, .ogg o .tta. Algunos de estos formatos están limitados a contener streams (secuencias) que se reducen a un pequeño juego de codecs, mientras otros son usados para objetivos más generales. Codecs de Video Los dos que se han popularizado por la calidad que ofrecen y el poco espacio que ocupan en el disco son: el MPEG y el DivX. Como formato digital, está relacionado con el DV. El MPEG (Moving Picture Experts Group) es un estándar de compresión de audio, video y datos establecido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Originariamente había 4 tipos diferentes: MPEG-1, MPEG-2 ,MPEG-3 y MPEG-4 que se diferencian en la calidad y ancho de banda usado. Ofrecen tres ventajas: compatibilidad mundial, gran compresión y poca degradación de la imagen. Está pensado de manera que la descompresión sea relativamente sencilla y barata. Sin embargo, la compresión es realmente compleja. Un cadena MPEG se compone de tres capas: audio, video y una capa a nivel de sistema. Esta última incluye información sobre sincronización, tiempo, calidad , etc. MPEG-1 : Establecido en 1991, se diseñó para introducir video en un CD-ROM. Por aquel entonces no era muy rápido, por lo que la velocidad de transferencia quedaba limitada a 1.5 Mbits y la resolución a 352x240. Calidad similar al VHS. Se usa para videoconferencias, etc. MPEG-2: Establecido en 1994 para ofrecer mayor calidad con mayor ancho de banda (típicamente de 3 a 10 Mbits ). En esa banda, proporciona 720x486 pixels de resolución. Es el formato que más se usa para crear películas en DVD, aunque por estas fechas está entrando por fuerza el DivX. MPEG-3: Fue una propuesta de estándar para la TV de alta resolución, pero como se ha demostrado que MPEG-2 con mayor ancho de banda cumple con este cometido, se ha abandonado. MPEG-4: Se trata de un formato de un ancho de banda muy bajo y resolución de 176x144, pensado para videoconferencias en internet, etc. En algunos casos da una calidad semejante al MPEG-2 pero con mucho menor ancho de banda. La compresión MPEG-2 Hay dos tipos de compresión: la compresión intraframe trata cada fotograma como una foto independiente, mientras que la interframe usada por MPEG, crea fotogramas de referencia para luego comparar los anteriores o posteriores con él. En este caso, sólo las diferencias son almacenadas. Por tanto el codec no tiene que almacenar cada fotograma, sino las diferencias con el anterior. En MPEG se distinguen tres tipos de fotogramas : "I" o intraframes, "P" o foto predicha y "B" o frames bidireccionales. Las I son los únicos fotogramas completos en una cadena MPEG. Estos contienen la información completa, lo que las convierte en posibles puntos de acceso aleatorio. La "P" es un frame basado en uno anterior pero conteniendo sólo las diferencias. Tienen una compresión muy alta. Las B son las que mantienen la información sobre la anterior y la siguiente y son las que menos ocupan: I BB P BB I BB P BB P I En esta secuencia podemos ver como es una cadena de imágenes MPEG, donde la "I" es el único cuadro completo. Técnicas de Compresión Compensación de movimientos (Motion Compensation): Determina cómo las frames P o B se relacionan con los fotogramas de referencia. El primer paso es dividir cada imagen en bloques de 16x16 pixels, que se comparan con bloques equivalentes en otro fotograma. Si son similares se obtiene una buena compresión. Si se detecta movimiento en el bloque se almacena un "vector de movimiento". Redundancia Espacial . Comprime aún más describiendo las diferencias entre bloques. Usando un proceso matemático llamado Discrete Cosine Transform (DCT), los macrobloques son divididos aún más en bloques de 8x8 que hacen un seguimiento de los cambios de color y brillo en el tiempo. Hace algunos años, Circuit City intentó introducir el DivX, un disco DVD para ser reproducido en el formato PPV (pago por visión). Consistía en que el cliente compraba un disco DVD de una película a muy bajo costo (2 ó 3 $) y que luego, el reproductor se conectaba a la red telefónica donde "compraba" un código que hacía que esa película se viera una o dos veces, siendo el coste de la "compra" de 1 dólar. La idea de ese negocio no prosperó. Sin embargo, Jerome Rota, un hacker francés, recordó el nombre y lo devolvió a la vida como un codificador de video que él mismo "hackeó" de Microsoft (El emoticón ;-) denota el guiño sobre el aspecto pirata del codificador). Es una modificación del formato MPEG - 4. El DivX, ha ganado mucha popularidad debido a la eficacia para la gestión de las películas de video y será el principio de una nueva serie de herramientas que servirán para transmitir video por internet de forma rápida, barata y de calidad. Es parte de la familia de codificadores/descodificadores construida alrededor del stándar de compresión MPEG-4 Las muchas caras del MPEG-4 El MPEG-4 es un estándar complejo. El "Motion Picture Experts Group" (MPEG) se creó para definir nuevos estándar para video digital. Existe mucha confusión acerca del MPEG-4 ya que es un estándar muy complejo y se necesitaría un libro para explicarlo. Desde el principio de esta especificación, varias compañías procedieron a desarrollar codecs basados en él. Microsoft creó un codec de vídeo de referencia estándar ISO MPEG-4 en la empresa Windows Media Technologies 7. También desarrolló ampliaciones para mejorar el ancho de banda - la calidad del vídeo - dentro de lo permitido por las especificaciones. El codec de Microsoft MS-MPEG-4, es el corazón del DivX ;-) . Codec de Vídeo. Como heredero de la familia de los MPEG, el MPEG-4 guarda muchas similitudes con el MPEG-1 y el MPEG-2, tal como la compresión basada en la DCT (Discreet Cosine Transformation) con frames "I" (keyframe), "P" (predictive), y "B" frames (bidireccional), todos dentro de GOPs (Group of Pictures). También tiene una serie de mejoras, especialmente para bajos flujos de datos. Esto incluye mejor estimación de movimiento y filtros de desbloqueo. Su calidad y flujo de datos (20Kbps hasta 1000Kbps) es enormemente mejor que en el MPEG-1 y más competitivo que otras soluciones Web. El MPEG-4 ofrece mejores características a bajos flujos de datos, como los que se usan mayormente en la web. A diferencia de otros codecs para la web, el MPEG-4 soporta contenido entrelazado, resoluciones de hasta 4096 x 4096 y un flujo de datos entre 5Kbps y 10Mbps en la versión 1. Teóricamente, el MPEG-4 permite desde un ancho de banda muy bajo (telefonía móvil) hasta la televisión en alta definición (HDTV). Por supuesto, los dispositivos actuales no soportan la reproducción de todo el rango de especificaciones pero, con el tiempo, se presentarán nuevos equipos en el mercado. El codec de vídeo MPEG-4 soporta sin ninguna complicación, canal alfa, así se pueden hacer composiciones de video sobre un fondo en tiempo real. Esto puede ser usado para una segmentación, ya que es posible separar internamente el fondo de la imagen sobre una escena. Esto es debido a la propia concepción del codec MPEG, que extrae la imagen en movimiento (principal) de la imagen fija (secundaria) para realizar la compresión. Para comprender la segmentación, imaginemos un vídeo donde un señor está leyendo, mientras camina por una sala. Con un codec convencional, cada vez que el señor va al principio de la sala y regresa, se está comprimiendo (transmitiendo) toda esa información. Con la segmentación, el codec puede recordar la "imagen" de la sala una sola vez (fondo o background), y comprimir (transmitir) el resto de la información, en este caso, el señor que se pasea leyendo. Entre estos diferentes formatos de compresión MPEG-4, también figura el Xvid. Es un soporte multimedia creado por la empresa Real Network, con una alta tasa de compresión y algoritmos especiales que reducen considerablemente el tamaño de los archivos de sonido y video. No es tan famoso como el MP3 pero su velocidad de flujo de datos lo hace ideal para trasmitir en vivo a través de internet. Es un tipo de formato multimedia, vídeo y audio, creado por Apple, que permite reproducir animaciones, películas, así como realizar presentaciones interactivas. El nombre de Quicktime sirve para definir el formato del archivo como el nombre del programa que lo gestiona. Desde hace un buen tiempo ya no es solo exclusividad en computadoras Mac, sino tambien para PC. Originalmente se pensó para transmision de datos vía internet, pero resulta un poco más pesado que la compresión del MPEG. Los archivos de Quicktime tienen extensión *.MOV.
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