3.1.
Entropía y Redundancia.
·
Compresión: consiste en la simplificación o la
eliminación de un tipo de información existente en todo mensaje, la redundante.
Es un método utilizado para bajar drásticamente el flujo binario sin pérdida
apreciable de la calidad subjetiva de la imagen o del sonido. La compresión
debe realizarse con posterioridad al proceso de conversión A/D para obtener los
mejores resultados.
·
Información entrópica: mínima información que es necesario
transmitir para que el receptor recomponga el mensaje completo, sin error ni
ambigüedad. Entropía (H).
·
Información redundante: aquella información que no es necesaria
porque no aporta datos nuevos ni varía la esencia del mensaje. Redundancia (R).
[Información
transmitida = H + R]
3.2.
Fundamento de la compresión.
·
Tasa, ratio o factor de compresión: la cuantía de la reducción de la tasa
binaria o cantidad de datos que componen el mensaje suele expresarse en forma
de relación numérica llamada tasa o ratio de compresión. Indica como factor
inicial la cantidad de datos originales y como segundo factor la que sobrevive
al proceso. Es, por tanto, el cociente entre los flujos de entrada y de salida
del dispositivo que comprime.
3.3.
Tipos de compresión.
- Perceptivas y estadísticas:
las perceptivas se basan en modelos de percepción psicoacústico y/o psicovisual
y las estadísticas en la estructura interna de la información.
- Simétricas y asimétricas: esta
clasificación atiende a la necesidad de recursos en los procesos opuestos de
compresión y descompresión. Cuando son similares se dice que la compresión es
simétrica y en caso contrario asimétrica.
- Una última clasificación hace
referencia a la comparación de la información antes de la aplicación de la
compresión y la recuperada tras la descompresión:
Ø Sin
pérdida: si
ambas informaciones son idénticas bit a bit, no habiendo pérdida alguna de
información. También llamada lossless.
Está generalmente restringida a factores o ratios de compresión alrededor de 2:1 (reducción de aproximadamente el
50% en la cantidad de datos). Opera únicamente sobre el sumando “R”. Utilizada,
entre otras muchas aplicaciones, por las herramientas lógicas que aumentan la
capacidad aparente de los sistemas de almacenamiento de los ordenadores.
Ø Con
pérdida:
cuando aparezcan diferencias entre la información previa a la compresión y la
recuperada tras la descompresión. Opera sobre el sumando “H” dañando el
mensaje.
-
Artefacto: deterioro visible surgido en una
imagen digital ocasionado por manipulaciones realizadas sobre el flujo
entrópico.
3.4.
Compresión de la Imagen.
·
Redundancia Temporal
(T): igualdad,
parecido o similitud entre píxeles homólogos de imágenes sucesivas. El eje de
medida es el tiempo. La sucesión de imágenes se expresa
como I, I, I, I, I,…I (I = Intercuadro)
*
Compresión Intercuadro o Interframe: técnica de compresión de vídeo que explota la similitud
entre la información de imágenes cercanas o sucesivas en el tiempo, actuando
sobre el flujo redundante temporal.
·
Redundancia Espacial
(E): igualdad, parecido o similitud entre
píxeles adyacentes de la misma imagen. La vecindad se establece en dos ejes –
vertical y horizontal-. El eje de medida es el espacio.
*
Compresión Intracuadro o Intraframe: compresión que se realiza dentro de cada imagen o trama, sin
considerar las anteriores o posteriores, actuando sólo sobre la redundancia
espacial. La aplicación de la compresión intracuadro tiene más limitaciones en
producción que en difusión, lo que no quiere decir que no se aplique.
Reflexiones:
-
En
la imagen de TV hay mucha redundancia temporal y espacial.
-
La
entropía aumenta con el movimiento de los objetos en la imagen.
-
La
entropía aumenta cuando la filigrana (complejidad) de la imagen aumenta.
-
Algoritmo: procedimiento matemático de cálculo
utilizado para la compresión. La descompresión requerirá usar el algoritmo
inverso.
v COMPRESIÓN
DCT INTRACUADRO.
·
DCT (Transformada Discreta del Coseno): uno de los algoritmos intracuadro de
mayor prestigio es la DCT. Es la más usual para compresión de imagen, ya sea
fija o en movimiento, y puede funcionar con o sin pérdida. Para descompresión
DCT -1.
-
La compresión DCT 2:1 permite mantener una multigeneración casi
indefinida (hasta unas 100 generaciones). 166/2 = 85 Mb/s. Cuando se aumenta este factor se hace preciso reducir
también el flujo entrópico y comienza la degradación que será creciente con el
número de generaciones.
-
La compresión DCT de factor 3,3:1 constituye una cifra muy aceptable para
la producción de prestigio. 166/3,3 = 50 Mbit/seg (flujo
de compromiso ideal de trabajo). Permite la producción de calidad profesional 4:2:2 y
garantiza una media de 15 generaciones sin degradación subjetiva
apreciable. Lo usan por ejemplo los formatos: Digital – S y DVCPro-50.
[Cuando
la toma se ha realizado en 4:2:2 la compresión que le sigue debe ser moderada
para sostener la calidad a lo largo de la post-producción].
-
La compresión DCT de factor 5:1
se considera ideal para sostener la calidad de la toma de imagen en 4:1:1 y 4:2:0 del Periodismo Electrónico y la Producción Ligera (ENG/EFP).
Flujo de 33 Mb/s. Es aceptable en
estas áreas porque requieren menos generaciones (documentales, debates…), la
pérdida en la primera generación es grande pero luego se mantiene. Lo usan por
ejemplo los formatos: DV, DVCam y DVCPro-25.
-
La compresión DCT de factor 10:1 se comporta como el vhs.
v COMPRESIÓN
M-JPEG INTRACUADRO.
·
M-JPEG: estándar de compresión con pérdida,
puesto que elimina información redundante. Aún así, es el sistema utilizado en
los sistemas broadcast de edición no lineal, puesto que permite el posterior
paso del vídeo ya montado a cinta de vídeo o su difusión directa
-
La
digitalización M-JPEG puede ser con formato de fichero Video for Windows o
QuickTime.
v COMPRESIÓN
MPEG INTERCUADRO.
-
Ofrece
tres principales ventajas:
a) Compatibilidad
internacional:
diseñado como estándar internacional.
b) Ofrece mayores ratios de compresión que otros formatos, reduce el tamaño
de los vídeos originales en ratios en torno a 200:1.
c) Ofrece mayor calidad que otros formatos (excepto M-JPEG, que no es un
formato para distribución).
MPEG utiliza compresión interframe. Los
Keyframes (I Frames) mantienen toda
la información de la imagen; además existen otros dos tipos de delta frames,
los P frames (predictive, añaden información no redundante a la del frame previo
I o P, el que esté más cerca) y los B
frames (bidirectional, construyen
la información a partir del frame previo o siguente I o P). Los programas de
edición sólo permiten el acceso a los frames cuya información es completa (los
I Frames), por lo que normalmente los programas que se pasan a MPEG ya están
editados en cinta o en M-JPEG.
-
Tipos de MPEG:
MPEG-1
-
Flujos
de 1-3 Mbits/s
-
Primer
grupo de estudio de compresión para imágenes
en movimiento.
-
Su
trabajo iba destinado a conseguir flujos de transferencia muy bajos, del orden
de 1,5 Mbit/s, requerido por el CD-ROM.
MPEG-2
-
Flujos
de 3-10 Mbits/s.
-
Este
grupo afrontó el estudio de una compresión satisfactoria para el entorno profesional de la televisión.
-
Fue
declarada estándar de compresión para la tv digital europea DVB y para la
americana ATSC.
-
Calidad
de transmisión broadcast.
-
Vídeo
de alta calidad (HD)
-
Compatibilidad
en sentido descendente.
-
Difusión:
MPEG-2 MP@ML (tv convencional) y MPEG-2 MP@HL (alta definición)
-
Producción:
MPEG-2 4:2:2 P@ML (tv convencional) y MPEG-2 P@HL (alta definición).
-
El
soporte DVD usa MPEG-2 (con ratios variables).
MPEG-3 (integrado en MPEG-2)
-
Flujo
20-40 Mbits/s.
-
Fue creado
para investigar una compresión específica para la alta definición (16:9)
MPEG-4
-
Fue
creado para investigar varios frentes de necesidades en la codificación. El más
importante que dio nombre a la compresión fue el de adaptar el vídeo a las redes telefónicas.
-
Se
aplica en videoconferencias y teleconferencias. También con el mundo
multimedia, ordenador y televisión.
-
Tres
posibilidades:
Ø Flujos inferiores a 64 Kb/s. - Módem.
Ø Flujos entre 64 y 384 Kb/s. - Rdsi y adsl.
Ø Flujos entre 384 Kb/s y 4 Mb/s. - Adsl 2 y 3, fibras ópticas.
No
trabajan en la compresión digital:
MPEG-7
- Está implicado en los metadatos. Reconocimiento de imágenes y sonido. Acceso detallado a todo tipo
de contenidos del material audiovisual. Su aplicación estará en archivos,
edición y montaje, redacción periodística, etc.
MPEG-21
- Su objetivo fundamental es crear la
codificación oportuna para la gestión comercial y uso del material audiovisual.
Gestión de derechos de autor y de
producción.
Preguntas
de exámenes anteriores:
-
MPEG
que no trabajan en la compresión digital: MPEG-7 y MPEG-21.
-
Quién
trabaja con metadatos: MPEG-7
-
Mínima
información que es necesario transmitir para que el receptor recomponga el
mensaje completo: Entropía.
-
Qué
ratio de compresión de la DTC permite una multigeneración indefinida: 2:1
-
Cuál
es la compresión 4:2:2 necesaria para mantener la calidad: 3,3:1
-
Qué
es un GOP: grupo de imágenes IPB utilizado en la compresión.
-
Características
del formato M-JPEG: intracuadro, con pérdida.
-
Algoritmo
MPEG para flujos entre 1 y 3 Mb/s: MPEG-1
-
Sistema
de compresión que fue integrado en MPEG-2: MPEG-3