vÍdeo digital y compresiÓn mpeg2 vÍdeo digital y compresiÓn mpeg2 jose luis lajara
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VÍDEO DIGITAL VÍDEO DIGITAL Y Y COMPRESIÓN MPEG2COMPRESIÓN MPEG2
JOSE LUIS LAJARA
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL Año 1980. Comienzo desarrollo Vídeo Digital PAL (768 X 576) Muestreo 4:2:2 - (Y, R-Y, B-Y). Factor de Kell = 0,75 Ancho de banda efectivo:
576 x 0,75 =430 líneas efectivas verticalRelación 4/3: 430 x 4/3 = 574 líneas efectivas horizontalCAMPO PAR + CAMPO IMPAR = 574/2 = 287.52 microsg./ 287 pares de línea = 0,181 microsg / par 1sg/0,181 microsg.=5,5 Mhz = Wband analógico
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
(13,5 Mhz+6,75+6,75) x 10 bits = 270 Mb 4 : 2 : 2 Serial digital135 Mb / campoWB DIGITAL >> WB ANALOGICOTransponder de satélite : 33 Mb/sgTransmisión terrestre: 8 Mb/sg.
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
ESPACIALTEMPORALESTADÍSTICA
3 TIPOS DE REDUNDANCIA
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
Un frame puede tener grandes áreas de un mismo color, áreas de cielo o de hierba.
Siguiente frame imaginemos que también se ve la hierba y el cielo.
Usa la correlación entre elementos de dos fotogramas continuos en el tiempo, Compresión “intraframe”
1.- REDUNDANCIA ESPACIAL
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
No es necesario transmitir imágenes un total de 25 veces por segundo, solo las diferencias entre imágenes sucesivas son enviadas.
Transmite solo las diferencias entre fotogramas sucesivos, utilizamos aquí la llamada Compresión “interframe”.
2.- REDUNDANCIA TEMPORAL
Introducción. Introducción. VIDEO DIGITALVIDEO DIGITAL
La señal de TV contiene gran cantidad de información repetida (líneas, fotogramas, y sincronismo)
La probabilidad estadística, de los datos de la
próxima muestra nos puede hacer reducir la información enviada.
La redundancia puede llegar a un total del 98%.
3.- REDUNDANCIA ESTADÍSTICA
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
Es el estándar utilizado para la compresión de TV, en todas sus vías de transmisión. (DVB, DVD, ATSC,
VSN sistemas de continuidad de TV)
Las técnicas que utiliza para la compresión son las siguientes:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
Algoritmo de compresión basada en la la DCT (Discrete Cosine Transform).
Segmentación de imágenes, imágenes divididas en diversos bloques de muestras.
Estimación del movimiento y compensación.
Almacenamiento de datos en memoria.
Interpola y predice temporalmente utilizando....:
TECNICAS DE COMPRESIÓN:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
I Frames: Para decodificación intraframe P Frames: Una reconstrucción previa del frame para la predicción temporal.
B Frames: Para Bidireccionalidad en la predicción interpolada usando las anteriores o próximas secuencias. VECTORES DE MOVIMIENTO
...
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
Compresión Interframe
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
Mirar elemento por elemento individualmente entre escenas:
Compresión Interframe
La DCT divide en bloques los elementos de la imagen en matrices de 8x8 pixels. Información de la crominancia y luminancia
Los bloques de información son agrupados dentro de macro bloques consistentes en cuatro bloques de información de luminancia, por lo tanto cada macro bloque está formado por 16 pixels x 16 líneas con valores de luminancia y un número de bloques de 8 píxel x 8 líneas de crominancia .
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
Los bloques de información son agrupados dentro de
macro bloques consistentes en cuatro bloques de
información de Y, por lo tanto cada macrobloque está
formado por 16 pixels x 16 líneas con valores de Y y un
número de bloques de 8 píxel x 8 líneas de Cr .
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
Si muestrea a 4:2:0 , son usados 2 bloques de crominancia 1 para (CB) y 1 para (CR)
Si muestrea a 4:2:2 , son usados 4 bloques de crominancia 2 para (CB) y 2 para (CR)
LA NORMA CCIR 601LA NORMA CCIR 601LA NORMA CCIR 601LA NORMA CCIR 601
MUESTREO: Norma 4:2:2MUESTREO: Norma 4:2:2
A/D 4:2:2
720 muestras
578
lín
ea
sYCr
Cb
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
MUESTREO 4:2:2 y submuestreos 4:2:0 y 4:1:1 MUESTREO 4:2:2 y submuestreos 4:2:0 y 4:1:1 comparadoscomparados
4:2:24:2:2
BETACAM BETACAM DIGITAL / IMXDIGITAL / IMX
DIGITAL S (D9)DIGITAL S (D9)
(13,5 : 6,75 : 6,75 Mhz)(13,5 : 6,75 : 6,75 Mhz)
4:2:04:2:0
DV - DVCAMDV - DVCAM
Professional DV Professional DV
(13,5 : 6,75 : 0 Mhz)(13,5 : 6,75 : 0 Mhz)
4:1:1 4:1:1
DVCPRO (25 Mbps)DVCPRO (25 Mbps)
(13,5 : 3,35 : 3,35 Mhz)(13,5 : 3,35 : 3,35 Mhz)
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
Usa decodificación intraframe para el calculo de los detalles contenidos en un único e individual fotograma comprimido antes de la transmisión, no está por lo tanto por las demás adyacentes escenas. No depende de otros fotogramas y es el punto donde comienzan los decodificadores a trabajar con un grupo de escenas, que contienen una secuencia.
I Frames:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
Usa reconstrucción previa de los frames basada en cálculos de predicción temporal. Necesitan una memoria donde almacenar más de una escena.
La P frame utiliza el fotograma previo más próximo (I o P) el cual es base para sus predicciones y es llamada Forward Prediction (Predicción adelantada) P servirá como referencia paras los futuros fotogramas P o B.
P Frames:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
B Frames:
Usan Interpolación bidireccional de predicción del movimiento para permitir al descodificador reconstruir un fotograma que esta alojado entre dos reconstruidos fotogramas. Los fotogramas B utilizan los fotogramas pasados y futuros para hacer predicciones, para ello necesitan más de dos fotogramas en memoria.
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 Compresión Interframe
IBP
GOP TÍPICOGOP TÍPICO
IBPBBBP
IBBBPBBBP
IBPPBBPBBBBPBBBP
IBPBBBBPBBBBBPBBBBBBP
mínima cadena MPEG completamente decodificable por sí sola
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
El flujo de datos MPEG consiste en una continua serie de fotogramas codificados, consistiendo en varios números de escenas predecidas y referencias de intraframes.
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
La DCT convierte los valores de los pixels del bloque de datos desde el tiempo de dominio a la frecuencia de dominio. El proceso se aprovecha de la correlación que existe entre muestras del mismo bloque.
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
Finalmente después de la cuantificación y el proceso de escalado, muchos de los coeficientes del bloque de 8x8 llegarán a valer 0, particularmente los relativos a las altas frecuencias. Se produce entonces una transformación de una matriz de dos dimensiones a una serie unidimensional, para ello se usa un proceso de escaneo llamado Zig-Zag.
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
El código de salida después del escaneo Zig-Zag sería para el ejemplo (138,1,8,5,-1,-1,1,-1,0,2,1-1,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0...etc).
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
COMPENSACIÓN DEL MOVIMIENTO
• APROVECHEMOS LA REDUNDANCIA ESPACIAL PARA REDUCIR LA TRANSMISIÓN DE BITS
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
TIPOS DE MPEG:
MPEG 1MPEG 2MPEG 3MPEG 4MPEG 7
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
VENTAJAS:
•Compatibilidad mundial,•Gran compresión y •Poca degradación de la imagen
Descompresión relativamente sencilla y barata. Compresión es realmente compleja y cara
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
MPEG 1:
•Año 1991. Vídeo en CD ROM•Transferencia limitada a 1.5 Mbits •Resolución a 352 x 240 •Calidad similar a VHS
Videoconferencias, CD-I
APLICACIONES:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 2:
•Año 1994. Vídeo en CD ROM•Transferencia de 1,2 a 15 Mbits •No resulta un sistema de compresión ideal para la edición •Calidad desde VHS a HDTV (mediante diferentes perfiles de algoritmos y niveles de resolución de imágenes)
Transmision digital de TV, DVD, TVCONT
APLICACIONES:
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 2:
•Main profile•Main level MP@ML •Cubre formatos de televisión broadcast
Resolucion hasta 720 pixels x 576 líneas
Dado que el propósito de la codificación es la transmisión, se utiliza el muestreo 4:2:0, que resulta más económico
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 2:
•Main profile•Main level
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 2:
•MPEG-2 en su versión de estudio •Su muestreo es 4:2:2 422MP@ML
•Producción electrónica de noticias (ENG) •Servidores de video
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 3:
•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
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 4:
•Formato de muy bajo ancho de banda y resolución de 176 x 144, pensado para videoconferencias sobre internet
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2 MPEG 7:
•El estándar para entornos multimedia, sistemas de filtrado y proceso de datos
•Aprobado en julio 2001.
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
•Codificadores MPEG por software (Ulead Systems, CeQuadrant y Heuris Pulitzer)
•Codificadores MPEG por hardware (Optibase, Estradis, FutureTel,Minerva Systems, Sony,
Philips)
•Descodificadores MPEG por software (Xing T., Mediamatics, C-Cube , CompCore y Quadrant )
•Descodificadores MPEG por hardware Creative Labs, de Diamond Multimedia, o de Sigma Desings,
Via Digital y Canal Satélite , lectores DVD domésticos ...
LA COMPRESIÓN MPEG-2LA COMPRESIÓN MPEG-2
LA COMPRESION MPEG-2LA COMPRESION MPEG-2
LA COMPRESION MPEG-2LA COMPRESION MPEG-2
•Mantener o utilizar originales de la máxima calidad
•Todo el mecanismo de predicción y compresión se altera
•Incluso vídeos calidad S-VHS contienen suficiente ruido como para perturbar al codificador MPEG
•El codificador está continuamente buscando cambios entre
imágenes, ruido = cambio, generando vectores de movimiento
basura de entrada = megabasura de salida
RETARDO AUDIO - VIDEORETARDO AUDIO - VIDEO
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