Tecnología multimedia VÍDEO DIGITAL Profesor Coordinador: Manuel Alonso Castro Gil, UNED Profesor de la asignatura: Antonio Colmenar Santos, UNED Ingeniería de la Web INDICE 1.- Introducción a la asignatura.......................................................5 2.- Objetivos .............................................................................7 3.- Fundamentos del vídeo analógico y digital .....................................8 3.1.- Vídeo analógico ...............................................................8 3.1.1.- Proceso de exploración de la imagen ................................9 3.1.2.- Frecuencias de exploración horizontal y vertical. .............. 10 3.1.3.- Las señales de color .................................................. 11 3.2.- Vídeo digital ................................................................. 12 3.2.1.- Muestreo................................................................ 13 3.2.2.- Cuantificación ......................................................... 16 3.2.3.- Codificación............................................................ 17 4.- La transmisión de vídeo.......................................................... 19 4.1.- Streaming .................................................................... 20 4.2.- Vídeo en Internet ........................................................... 21 4.3.- Videoconferencia ........................................................... 22 5.- La compresión de vídeo digital ................................................. 23 6.- Técnicas de compresión ......................................................... 25 6.1.- Codificación intra o espacial .............................................. 27 6.2.- Codificación inter o temporal............................................. 28 6.3.- Codificación bidireccional ................................................. 29 7.- Formatos de Vídeo Digital (CODECS)........................................... 31 7.1.- Conceptos Básicos de Compresión........................................ 31 7.1.1.- RGB ...................................................................... 31 7.1.2.- YUV ...................................................................... 32 7.1.3.- Subsampling............................................................ 32 7.1.4.- Formatos YUV más comunes......................................... 33 7.1.5.- Compresión con pérdida (lossy) o sin pérdida (lossless) ........ 34 7.1.6.- Compresión en Tiempo Real o en Diferido ........................ 34 7.1.7.- Keyframes .............................................................. 34 7.2.- Códecs de Compresión ..................................................... 35 7.2.1.- ¿Qué son los Códecs?.................................................. 35 7.2.2.- ¿Qué son las Arquitecturas?.......................................... 36 7.2.3.- ¿Qué son los Estándares? ............................................. 36 7.2.4.- Huffyuv ................................................................. 36 7.2.5.- LEAD..................................................................... 37 7.2.6.- Motion JPEG............................................................ 39 7.2.7.- Ligos Indeo 5.11 ....................................................... 40 7.2.8.- Cinepak ................................................................. 42 7.2.9.- PICVideo ................................................................ 43 7.2.10.- DivX .................................................................... 44 7.2.11.- Xvid .................................................................... 45 7.3.- Tabla de resumen de CODECS............................................. 45 7.4.- Eligiendo Códec ............................................................. 50 7.5.- Guía de Bitrate y Resolución .............................................. 51 Tecnología multimedia 2 de 116 Ingeniería de la Web 8.- Formatos estándar de Exportación de Vídeo Digital......................... 54 8.1.- VCD ............................................................................ 54 8.2.- CVCD .......................................................................... 55 8.3.- SVCD........................................................................... 56 8.3.1.- CVD ...................................................................... 57 8.3.2.- XVCD .................................................................... 58 8.4.- DVD ............................................................................ 59 8.5.- miniDVD....................................................................... 59 8.6.- DV.............................................................................. 60 8.7.- DivX ........................................................................... 60 9.- Tecnología de Compresión (MPG) .............................................. 61 9.1.- Modelo General MPEG ...................................................... 61 9.2.- MPEG - 1 ...................................................................... 63 9.3.- MPEG - 2 ...................................................................... 64 9.3.1.- Códigos de Extensiones no escalables para MPEG-2 ............. 65 9.4.- MPEG-4........................................................................ 65 9.5.- Datos técnicos MPEG-4 ..................................................... 66 9.5.1.- Las Ventajas de MPEG-4.............................................. 68 9.6.- MPEG-7........................................................................ 69 9.6.1.- Áreas de interés ....................................................... 71 9.7.- MPEG-21 ...................................................................... 71 10.- El Formato DV .................................................................... 73 10.1.- Conceptos preeliminares ................................................. 73 10.2.- ¿Cómo es internamente el formato DV?................................ 74 10.2.1.-¿Qué diferencias hay de una tarjeta a otra? ..................... 74 10.2.2.- Diferencias entre DV tipo-1 y DV tipo-2.......................... 75 Resumen ................................................................................ 77 Ejercicios ............................................................................... 79 Ejercicio 1 .......................................................................... 79 Soluciones .............................................................................. 80 Solución al ejercicio 1 ............................................................ 80 Glosario ................................................................................. 81 ANEXO I - Vídeo digital .............................................................. 92 A-1 Introducción ................................................................... 92 La cámara de vídeo natural .................................................. 92 Digitalización de una señal de video ........................................ 92 La situación del mercado ..................................................... 93 A-2 Componentes esenciales..................................................... 93 A-3 Almacenamiento .............................................................. 94 A-4 La importancia de la conectividad ......................................... 95 A-5 Estabilizadores de imagen................................................... 95 A-6 Compresión de vídeo ......................................................... 96 A-7 La óptica ....................................................................... 96 A-8 La Resolución ................................................................. 102 A-9 Entradas, salidas, baterías ................................................. 111 Tecnología multimedia 3 de 116 Ingeniería de la Web Referencias............................................................................ 114 Bibliografía......................................................................... 114 Recursos en la Web............................................................... 114 Tecnología multimedia 4 de 116 Ingeniería de la Web 1.- INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA Con la llegada de las capacidades gráficas a los ordenadores personales, también llegó la posibilidad de ver imágenes en movimiento. Los primeros sistemas que cumplían este propósito eran normalmente lentos, de baja calidad, y además, las imágenes almacenadas ocupaban muchísimo espacio. En los años setenta (1.976) Philips de Holanda, desarrolla el disco compacto digital cuya aplicación era el almacenamiento de audio, pero no es hasta diez años después que logra establecerse como estándar en el mercado. En los años ochenta se busca extender la aplicación de estos discos para el almacenamiento de datos pero la digitalización de vídeo requería de gran cantidad de espacio y de equipamiento costoso y potente para su decodificación en tiempo real. Un CD de audio normal permite almacenar hasta 75 minutos de música en 650 MB de almacenamiento digital. Una digitalización lineal de vídeo permitiría el almacenamiento de aproximadamente veinticinco segundos de película con su audio correspondiente ( 1 MB por cuadro de vídeo y 24 cuadros por segundo ), una hora de película requeriría cerca de 145 discos compactos. Por ello, se utiliza una técnica de compresión digital que permite almacenar información, audio y vídeo en un formato comprimido. La compresión es, por tanto, uno de los elementos de software más importantes a la hora de trabajar con vídeo. También es cierto que no