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Audio y vídeo digitalAudio y vídeo digital
Jorge Juan Chico , Julián Viejo Cortés 2011- Departamento de Tecnología Electrónica Universidad de Sevilla Usted es libre de copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra y de hacer obras derivadas siempre que se cite la fuente y se respeten las condiciones de la licencia Attribution-Share alike de Creative Commons. Puede consultar el texto completo de la licencia en http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
Objetivos Objetivos
● Comprender los fundamentos de la representación digital del
audio y el vídeo.
● Conocer los principales formatos de codificación de datos
multimedia.
● Comprender la importancia de los algoritmos de compresión en
los formatos multimedia.
● Saber reproducir, transformar y realizar ediciones básicas sobre
datos multimedia mediante las aplicaciones adecuadas.
Audio. Codificación PCM Audio. Codificación PCM
● El sonido se representa por una curva de amplitud (presión, señal eléctrica, etc.) frente al tiempo. ● Codificación PCM (Pulse Code Modulation):
- (^) Muestreo: se toma el valor de la señal a intervalos regulares. Frecuencias típicas de muestreo (Hz): 11025, 22050, 44100
- (^) Cuantización: la amplitud se representa con un número determinado de bits. Ej. 8, 16 bits.
t
A
Audio. Codificación PCM Audio. Codificación PCM
● La calidad será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de
muestreo y el número de bits por muestra.
● Ejemplo: calidad CD: 44100Hz, 16 bits/muestra, 2 canales.
Audio. Formatos Audio. Formatos
● Formato básico (PCM):
- (^) Se almacenan directamente las muestras de la codificación PCM.
- (^) Se almacenan los parámetros de la codificación: Frecuencia de muestreo, bits por muestra, número de canales,
- (^) Puede dar lugar a archivos de gran tamaño.
● Formatos comprimidos
- (^) Compresión sin pérdidas (ratio típico 2:1) ● (^) Emplean algoritmos similares a los usado para comprimir otros tipos de datos, pero aprovechando la correlación temporal de los datos.
- (^) Compresión con pérdidas (ratio típico 10:1) ● (^) Emplean algoritmos que reducen o eliminan las componentes del audio que se consideran poco perceptibles para la audiencia, reduciendo así el volumen de datos necesario para representar la onda de audio. ● (^) El factor de compresión depende de la calidad solicitada al algoritmo: mayor calidad → mayor tamaño de datos.mayor tamaño de datos.
Audio. Formatos Audio. Formatos
● Codec: implementación de un algoritmos de
codificación/decodificación multimedia (audio o vídeo).
- (^) Incluidos en programas o como bibliotecas de programación Formato Tipo Comentario MP3 Con pérdidas Libre (recientemente) Vorbis Con pérdidas Libre Opus Con pérdidas Libre, sucesor de Vorbis FLAC Sin pérdidas Libre AAC Con pérdidas No libre. MPEG, multicanal, con vídeo AC3 Con pérdidas Libre, Dolby, multicanal, con vídeo Comparison of audio coding formats (wikipedia)
Audio comprimido. Cálculos Audio comprimido. Cálculos
● Tasa de datos (tasa de bits/bit rate)
- (^) Cantidad de datos empleados para codificar una unidad de tiempo.
● La calidad del audio depende de:
- (^) La tasa de datos
- (^) La eficiencia del algoritmos de compresión
● Tipos de tasa de datos
- (^) Tasa de datos constante ● (^) Uniforme a lo largo de toda la muestra ● (^) Calidad variable a lo largo de la muestra
- (^) Tasa de datos variable ● (^) Variable a lo largo de la muestra ● (^) Objetivo: calidad uniforme a lo largo de la muestra ● (^) Menor tamaño para una misma calidad percibida ● (^) Se define una tasa de datos promedio para toda la muestra
Tasa vs. calidad. Tasa vs. calidad.
Ejemplo MP3, Ogg Vorbis Ejemplo MP3, Ogg Vorbis
Tasa (kb/s) Calidad 32 Voz 96 Voz o música de baja calidad 128–160 Música calidad mínima/media 192 Música calidad media 256 Música alta calidad 320 Mayor calidad soportada por MP 500 Mayor calidad soportada por Ogg Vorbis 1411,2 Tasa de datos PCM CD-DA (referencia) Bit rate (Wikipedia)
Contenidos Contenidos
● Audio
- (^) Fundamentos de la codificación digital del audio.
- (^) Formatos de audio.
- (^) Parámetros y cálculos sobre audio codificado.
- (^) Aplicaciones típicas.
● Vídeo
- (^) Fundamentos de la codificación digital del vídeo.
- (^) Formatos de vídeo
- (^) Contenedores multimedia
- (^) Aplicaciones típicas.
Vídeo. Codificación Vídeo. Codificación
● El vídeo digital consiste en una sucesión de imágenes
(fotogramas) digitales a un determinado ratio (ej: 25 fps -
frames per second-)
● El “tasa de datos” sin compresión es muy elevada
- (^) Ej: DVD PAL 720x576 pixel, 25fps: 29,7 MB/s = 106920 MB/h
● Todos los formatos prácticos emplean compresión.
Formato Tasa (MB/s)^ Tasa (GB/h) DVD PAL 720x576, 25fps 31,10 MB/s 112 GB/h Vídeo FHD 1920x1080, 30fps 186,62 MB/s 672 GB/h Blu-ray estándar: 25/50 GB
Vídeo compresión Vídeo compresión
Fotogramas inter-codificados Fotogramas inter-codificados
I: Intra-coded frame P: Predictive-coded frame B: Bidirectionally-predictive-coded frame Inter frame (Wikipedia)
HEVC - h265 - MPEG H Part 2 HEVC - h265 - MPEG H Part 2
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:HEVC_Block_Diagram.png
Vídeo Vídeo
Formatos MPEG Formatos MPEG
Video coding formats (wikipedia) Formato Usado^ Comentario MPEG-1 part 2 VCD, DVD Calidad similar a VHS Define audio MP MPEG-2 part 2 (H.262)
DVD, SVCD, DVB-T
(TDT), HDTV
Formato estándar DVD y primera generación TDT MPEG-4 part 2 HD-DVD, Blu-ray Usado en ordenadores y reproductores domésticos MPEG-4 part 10 (H.264, AVC) DVB-T2 (TDT2) Formato más extendido en 2019- MPEG-H part 2 (H.265, HEVC) Blu-ray Sustituto de H.
Vídeo Vídeo
Formatos libres Formatos libres
Formato Similar Comentario Theora MPEG-4 part 2 Obsoleto Dirac (VC-2) H.264 Producido por la BBC. Poco usado VP8 H.264 Producido por Google VP9 H.265 Sucesor de VP
