M6.T9. Vídeo digital

Paràmetres dels formats de video digital

Per mesurar l'espai que ocupa un imatge en un ordinador, utilitzem les magnituds de pes informàtic (bits, bytes, kilobytes, megabytes o gigabytes). Amb el vídeo digital per tant, passarà exactament el mateix.

  • Bit: És la unitat més petita d'informació digital que permet ser tractada per ordinador. Té dos estats: 1 o 0.
  • Byte: Conjunt de vuit bits que representen caràcters, colors... en un sistema informàtic.
  • Quan representem una imatge digitalment, el que estem fent és dividir aquesta imatge en porcions molt petites: minúscules (és el que anomenàvem en el mòdul anterior el procés de digitalització). Aquestes porcions minúscules són les que anomenem píxels.
  • Píxel: S'entén per píxel la unitat bàsica per formar imatges. La seva funció és similar als punts de tinta en una impressió.
  • Resolució: Mostra o defineix la quantitat de píxels que conté una imatge. Com més elevat és el nombre de píxels existents per unitat de superfície en pantalla, major és la sensibilitat i la qualitat de la imatge.
  • Profunditat de color: La formació de color a la imatge es basa en la barreja dels tres colors primaris: vermell, verd i blau. És el que es denomina RGB. Treballar amb vídeo digital requereix un mínim de 24 bits per píxel, ja que proporciona una paleta de colors gairebé real a l'ull humà:

8 bits per al color blau, 8 bits per al vermell i 8 bits per al verd (3 x 8 = 24 bits per píxel).

Les dades exposades al quadre següent ajudaran a entendre-ho millor:

Exercici: Quin pes tindrà una imatge que pot tenir fins a 1024 colors diferents i amb unes dimensions de 800 x 600 píxels:

  • Primer cal saber quants bits ens calen per representar 1024 colors. Sabem que:
  • 2 bits permeten representar 4 valors (colors) diferents : 00, 01, 10, 11. Això és 22 --> 4
  • 3 bits permeten representar 8 valors (colors diferents: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Això és 23 --> 8
  • Repetint aquest procés arribem a trobar que 210 --> 1024 valors (colors) diferents.
  • Per tant, cada píxel ocuparà 10 bits (per poder representar qualsevol d'aquests 1024 colors).
  • Ara sabem que les dimensions de la imatge són 800 píxels X 600 píxels, això és un total de 480.000 píxels.
  • Si sabem que cada píxel ocupa 10 bits tindrem que la nostra imatge ocupa 480.000 píxels X 10 bits.
  • Això són 4.800.000 bits.
  • Per donar un valor més comprensible canviarem la unitat aplicant factors de conversió
  • Si 1 byte són 8 bits, 4.800.000 bits seran 4.800.000 / 8 bytes --> 600.000 bytes
  • Si 1 Kbyte són 1024 bytes, 600.000 bytes seran 600.000 / 1024 Kbytes --> 585,94 kBytes
  • Podem afirmar per tant que una imatge que pot tenir fins a 1024 colors diferents i amb unes dimensions de 800 x 600 píxels tindrà un pes de 585,94 Kbytes.

Resolució

Ja sabem que una pel·lícula, tècnicament parlant, és el conjunt d'un seguit de fotogrames posats un al costat de l'altre, com si parléssim d'un rodet de fotografies. Aquests fotogrames o frames tenen una alçada i una amplada determinada, que es mesura amb píxels i s'expressa en pixels d'amplada X pixels d'alçada.


Al llarg dels anys i a diferents llocs del món, s'han establert unes resolucions estàndards per als fotogrames. Com més gran és la resolució, més píxels tindrà cada frame, això implica que pesarà més la pel·lícula, però també que es podrà veure en dispositius de majors dimensions sense perdre qualitat.

La proporcionalitat o el ràtio d'aspecte

La relació existent entre l'amplada i l'altura de les dimensions de la imatge és el que s'anomena ràtio d'aspecte. Es calcula dividint l'amplada per l'altura de la imatge visible en pantalla, i s'expressa normalment com a «X:I». Segons la ràtio que es triï, la imatge es veurà d'una manera o d'una altra.


El format clàssic per excel·lència amb la TV analògica era el 4:3 (1.33:1), també ho va ser durant els primers anys de vida de la TV digital. Amb el temps, l'standard més extès és el 16:9 (1.77:1) .


Pel que fa al cinema digital, hi ha dos formats que són els més extesos: el FLAT o panoràmic 16:9 quasi 17:9 (1.85:1) que té un tamany d'imatge de 1998x1080 amb píxel aspect ratio 1.0 (es refereix a que el píxel és quadrat, cosa que no pasa quan la imatge té provinença analògica).

L' SCOPE o cinemascop aprox. 23:9 (2.39:1) amb un tamany d'imatge de 2048x858 també amb un PAR 1.0 (píxel aspect ratio)

Quan es projecta una pel·lícula a una resolució diferent de la que s'ha gravat, es produeix inevitablament una distorsió.


A continuació es mostra la mateixa imatge, obtinguda inicialment amb una ratio de 16:9. Al passar-la a 4:3, o bé es deforma la imatge o bé cal retallar els extrems horitzontals.

Mesura del temps

Els clips de vídeo i àudio no sols ocupen un espai, també un temps. Aquest cal mesurar-lo i per a tal fi s'utilitza, en general, el sistema d'hores, minuts i segons. Així ho veurem en qualsevol reproductor i als diferents programes d'edició (a les finestres de monitors, de projectes o pistes de construcció); evidentment, cadascú amb les seves peculiaritats.

Per intervals menors a un segon, el sistema de mesura és el del número de fotogrames per segon.

Per altra banda, cal tenir també present la mesura de la velocitat en què es reprodueix un clip de vídeo i àudio, que no s'ha de confondre amb el temps de durada, tot i que pot haver-hi coincidència. En aquest cas, la mesura de temps emprada és la de fotogrames per segon (fps). Segons la destinació del producte final es recomana:

Arxius de video

Comprimir el vídeo

El gran problema que té el vídeo digital és el gran pes dels arxius que es generen, engreixant-se encara més quan al moment de l'edició s'afegeix sobre les imatges un text, un filtre o qualsevol altre efecte especial. Les dades següents ajudaran a entendre-ho millor:

Un fotograma de vídeo amb milions de colors, sense cap tipus de compressió, ocupa al voltant d'1,2 Mb. Un segon de vídeo en sistema PAL (25 fotogrames), sense comprimir, al voltant de 30 Mb. Un minut (1.500 fotogrames), 1,75 Gb, aproximadament. És evident que es necessitaria un disc dur amb molta capacitat per poder emmagatzemar tots els clips que es volen editar, molta RAM i un processador molt ràpid.

Com en altres casos, el problema de capacitat i la velocitat de transmissió es resol mitjançant la compressió, imprescindible per reduir el pes o la mida de les imatges de vídeo. Per aconseguir aquest objectiu, sense que perdi la qualitat, es recorre a diferents algoritmes de compressió, anomenats còdecs, compressors o codificadors, elements que formen part del programari de les targetes capturadores de vídeo i àudio.

Els còdecs

Un còdec (codec/decodec, és a dir codificador/descodificador) són els protocols encarregats de comprimir un senyal de video amb un sistema de compressió concret.

Els còdecs són utilitzats en arxius multimèdia per comprimir àudio, imatges o vídeo, ja que la forma original d'aquest tipus de dades és massa gran per processar-lo i ser transmès pels sistemes de comunicació, ràdio, televisió o Internet. També s'utilitza en la compressió de dades per tal d'obtenir una mida de fitxer més petita.

No s'ha de confondre el còdec amb el format d'arxiu (Avi, Mov,...), ja que aquests poden contenir diferent informació codificada amb diversos còdecs. Un exemple d'això pot ser que un arxiu avi pot contenir vídeos codificats amb els còdecs DivX o Xvid i també tenir codificat l'àudio en Ogg o Mp3.

Podem dividir els codificadors en còdecs amb pèrdues i còdecs sense pèrdues, depenent si la informació que es recupera coincideix exactament amb l'original.


Els còdecs més estàndards actualment són:

  • Xvid
  • AC3
  • H.261
  • H.262
  • H.264
  • X264
  • Theora
  • MPEG-1
  • MPEG-2
  • MPEG-4
  • WMV
  • DV

A continuació s'endescriuen alguns:

L'M-JPEG (Motion-JPEG):

És un còdec que prové del JPEG (Joint Photographic Experts Group), un sistema de compressió de fotografia. Ha servit com a model a molts dels sistemes de compressió de vídeo, entre els quals hi ha l'M-JPEG, l'Indeo, el Cinepak, etc., que consideren el vídeo com una successió de fotografies.

Quan M-JPEG comprimeix, digitalitza tota la informació de cada fotograma de vídeo, independentment dels altres. És el que es coneix com a Intraframe.

El problema que presenta aquest sistema és la manca de compatibilitat entre les diferents targetes digitalitzadores existents amb el còdec M-JPEG, ja que cada fabricant ha desenvolupat la seva pròpia variació de format.

Tot i que ocupa molt espai, és el codificador que garanteix major qualitat. Per aquesta raó, és el més emprat quan cal digitalitzar material original que s'ha d'editar.

Còdecs de L'MPEG (Moving Picture Experts Group). Mpeg-1, Mpeg-2, ...

És un còdec de vídeo i àudio implantat per la Unió Internacional de Telecomunicacions. Al contrari que l'anterior, és un codificador universal i no presenta incompatibilitats.

Comprimeix completament diversos fotogrames alhora, i crea dependència entre ells. És un sistema més complex on en el procés de digitalització, comprimeix uns fotogrames principals, són els de vídeo i s'anomenen KeyFrames i uns altres de secundaris, els que contenen la informació de les imatges, s'anomenen DeltaFrames.

Estalvia molt espai, però no és gaire utilitzat per a l'edició. El fet de no digitalitzar completament cada frame per separat comporta una pèrdua de detalls no processats, i conseqüentment un recull d'informació incompleta que interfereix considerablement a la qualitat final, amb imatges poc definides. En canvi, per la seva característica universal, és molt apropiat per veure vídeos ja editats.


Hi ha molts tipus de còdecs, MPEG, aquí n'enunciem 3:

Apunts cultura

Tipus de formats d'arxius de vídeo

Audio Video Interleave (AVI): és un format d'arxius que conté de dades en forma d'àudio i de vídeo. El format AVI va ser definit per Microsoft el 1992. El format AVI permet emmagatzemar simultàniament un flux de dades de vídeo i diversos fluxos d'àudio. El format concret d'aquests fluxos no és objecte del format AVI i és interpretat per un programa extern denominat còdec. És a dir, l'àudio i el vídeo continguts a l'AVI poden estar en qualsevol format (mp3/divx, o Ogg/xvid , per exemple). Per això se'l considera un contenidor.


MOV: és un format d'àudio i vídeo desenvolupat per Apple per emmagatzemar àudio i vídeo.


Windows Media Video (WMV): és un nom genèric que es dóna al conjunt de algorismes de compressió de vídeo desenvolupades per Microsoft, que forma part del Windows Media.


Es pot complementar la informació en el següent enllaç:

http://www.ite.educacion.es/formacion/materiales/107/cd/video/video0102.html