ALGORITMOS DE COMPRESIÓN DE VIDEO José Miguel Pérez V.

“Hoy en día, el uso, transmisión y capacidad de almacenamiento de información ha ido creciendo exponencialmente con el desarrollo de la tecnología. Con la masificación de la telefonía móvil, el uso de Internet, el bajo costo de acceso a más ancho de banda y de los medios de almacenaje; ha hecho que los información audiovisual sea muy apetecida por todos los usuarios con acceso a toda esta tecnología.”

Algoritmo de Compresión: Es cualquier procedimiento de codificación que tenga como objetivo representar cierta cantidad de información utilizando una menor cantidad de la misma.

Técnicas de Compresión Reversibles (lossless): Aquellas que después del proceso de compresión/descompresión los datos resultantes no han sufrido ninguna degradación ni pérdida de calidad. Irreversibles (lossy): Son aquellas en las cuales una vez realizado el proceso de compresión/ descompresión el contenido resultante ha sufrido una degradación mas o menos perceptible.

En la mayoría de aplicaciones audiovisuales se debe utilizar técnicas irreversibles, ya que éstas son las que permiten elevados factores de compresión. Dentro de las técnicas de compresión irreversibles las más utilizadas e inmediatas son aquellas que consisten en eliminar información reduciendo el tamaño de la imagen, eliminando fotogramas (temporal) o asignando menor cantidad de bits al codificar cada píxel.

La compresión temporal consiste en analizar una secuencia de vídeo para que en lugar de transmitir todos los fotogramas consecutivos tan solo se codifique un fotograma y la diferencia entre éste y sus fotogramas cercanos. La mayoría de las técnicas de compresión temporal no se basan tan sólo en la codificación de la diferencia entre fotogramas consecutivos, sino que lo que codifican es la diferencia entre un fotograma y la predicción del siguiente, elevando mucho el cómputo del procesado y permite obtener a cambio datos mucho más reducido y una imagen de calidad óptima.

Esto permite que en aquellas secuencias en las que la información es muy redundante (o sea existen muy pocas variaciones entre fotogramas consecutivos) se consigan factores de compresión muy elevados, ya que la diferencia entre ellos es prácticamente nula. El uso de estas técnicas se encuentra tanto en aplicaciones de televisión digital con relaciones de compresión que no suelen superar los 10:1 y sin una aparente pérdida de calidad de imagen como en aplicaciones multimedia con factores de compresión que pueden llegar a ser de 200:1.

La compresión espacial se vale de las similitudes entre pixeles adyacentes en zonas de la imagen lisas, y de las frecuencias espaciales dominantes en zonas de color muy variado. Las redundancias en el dominio del espacio es llamado codificación intracuadros, la cual puede ser dividida en codificación por predicción y codificación de la transformada usando la transformada del coseno. La transformada del coseno o DCT es una implementación específica de la transformada de Fourier donde la imagen es transformada de su representación espacial a su frecuencia equivalente.

Estas técnicas de compresión se encuentran implementadas en pequeñas aplicaciones llamadas codecs. Deriva de las palabras compressor/decompressor. Son módulos de software que incorporan los procesos necesarios para la compresión y descompresión de los ficheros de audio y vídeo.

Existe una gran cantidad de codecs, esto supone que una misma secuencia de vídeo puede tener calidades distintas en función del codec utilizado para comprimirla aunque en todas ellas se haya utilizado la misma arquitectura. Algunos de los codecs más conocidos son el Cinepack, Indeo 3.2, Indeo 4.1, 4.2 y 4.3, Indeo 5.1 y 5.2, Microsoft RLE, Sorenson, DivX, Intel YUV9, X-vid.

A la hora de intercambiar archivos comprimidos es necesario que se encuentren ubicados en una arquitectura definida mediante un estándar, de manera que se garantice la correcta generación, transmisión, almacenamiento y visualización de los contenidos. Las primeras arquitecturas que aparecieron y que se han acabado convirtiendo en estándar son las estructuras AVI (Audio Video Interleave) de Microsoft y la estructura QuickTime de Apple. Posteriormente se creó el estándar MPEG. En principio aceptan cualquier tipo de compresor o técnica de compresión de vídeo.

Ejemplo de estándares de compresión de video H.261: estándar más usado internacionalmente para vídeo-conferencia H.264: O MPEG-4 parte 10 OGG THEORA: Formato de compresión de video con pérdida, abierto y libre de patentes M-JPEG (Motion JPEG): es una versión extendida del algoritmo JPEG. MPEG (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7):El algoritmo que utiliza además de comprimir imágenes estáticas compara los fotogramas presentes con los anteriores y los futuros para almacenar sólo las partes que cambian.

Resumen Dentro de los algoritmos de compresión de video, están las técnicas reversibles e irreversibles siendo esta la más usada, aplicandose compresión temporal o espacial. Siendo los codecs (Sorenson, DivX, Indeo) los encargados de realizar el proceso de compresión/descompresión sobre arquitecturas definidas como el Avi , Quicktime o MPEG.

Referencias http://www.uoc.edu/mosaic/articulos/xavierbonet0804.html http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo_de_compresi%C3%B3n_con_p%C3%A9rdida http://www.axis.com/es/documentacion/compresion_video_es.pdf http://www.monografias.com/trabajos10/vire/vire.shtml http://www.axis.com/es/seguridad/compresion.htm