vÍdeo digital y compresiÓn mpeg2 vÍdeo digital y compresiÓn mpeg2 jose luis lajara

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.


ESPACIALTEMPORALESTADÍSTICA

3 TIPOS DE REDUNDANCIA


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


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


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


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:


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:


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

...


Compresión Interframe


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 .


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


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)



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:


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:


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.


IBP

GOP TÍPICOGOP TÍPICO

IBPBBBP

IBBBPBBBP

IBPPBBPBBBBPBBBP

IBPBBBBPBBBBBPBBBBBBP

mínima cadena MPEG completamente decodificable por sí sola


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.


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.


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).



• APROVECHEMOS LA REDUNDANCIA ESPACIAL PARA REDUCIR LA TRANSMISIÓN DE BITS


TIPOS DE MPEG:

MPEG 1MPEG 2MPEG 3MPEG 4MPEG 7


VENTAJAS:

•Compatibilidad mundial,•Gran compresión y •Poca degradación de la imagen

Descompresión relativamente sencilla y barata. Compresión es realmente compleja y cara


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:


•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


•Main profile•Main level


•MPEG-2 en su versión de estudio •Su muestreo es 4:2:2 422MP@ML

•Producción electrónica de noticias (ENG) •Servidores de video


•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


•Formato de muy bajo ancho de banda y resolución de 176 x 144, pensado para videoconferencias sobre internet


•El estándar para entornos multimedia, sistemas de filtrado y proceso de datos

•Aprobado en julio 2001.


•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 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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