Video digital.

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1 Video digital

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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).

7 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.

8 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)

9 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

10 MPEG1 Se buscaba un estándar para poner video en CDs
Tasa de transferencia requerida: 1.5Mb/s 352x240, 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

11 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: (720x480,30; 720x576,25) 9.8Mb/s: DVD (1920x1080,30; 1280x720,60) 80Mb/s: ATSC (1080i, 720p) HDTV La sección de video es semejante a la de MPEG1, pero soporta video entrelazado

12 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...

13 MPEG2, compresión de audio
Métodos: Codificación de baja velocidad: MPEG-1 Capa 1,2,3 Codificación multicanal hasta 5.1 canales MPEG-2 AAC

14 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.

15 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

16 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

17 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).

18 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

19 QuickTime Audio: Apple Lossless AIFF Digital audio 16 bit (CDDA)
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)

20 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

21 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

22 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

23 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

24 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

25 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

26 DVD, información técnica
DVD capa simple: 4.7GB Laser de 650nm CRC Reed-Solomon Modulación Eight-to-Fourteen Modulation Plus Velocidad de transferencia

27 Tipos de DVD Por contenido Por capacidad de regrabado 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

28 Tipos de DVD Por número de capas Tamaño físico
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)

29 Estándares oficiales DVD Forum: Alliance:
DVD-ROM/R/RW/RAM Logotipo: DVD Alliance: DVD+R/RW Logotipo: RW (posible confusión) La diferencia radica en la codificación Son parcialmente compatibles

30 DVD Video Video Audio MPEG-2 720x480 (NTSC) o 720x576 (PAL)
5 Mbps, variable bitrate (máximo: 8.5Mbps) Audio Lineal PCM, DTS, MPEG, Dolby Digital

31 Funcionalidades DVD Subtítulos Marcadores de capítulos Ángulos
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

32 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

33 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

34 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.

35 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: Hz

36 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

37 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: Hz

38 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

39 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

40 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.

41 HDTV comparación

42 HDTV comparación

43 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

44 HDTV historia MUSE HD-MAC 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

45 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

46 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)

47 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”

48 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

49 Compara DVD, HD-DVD, Blu-ray