Compresión de Vídeo: Técnicas y Estándares MPEG

Técnicas de Compresión

DPCM

DPCM (Differential Pulse-Code Modulation): Se calcula la diferencia entre dos muestras consecutivas, se cuantifica el resultado y se codifica. Fórmula: F1 + (F1 - F2).

ADPCM

ADPCM (Adaptive Differential Pulse-Code Modulation): Se predice una muestra a partir de muestras anteriores, se calcula la diferencia entre el valor real y la predicción (error de predicción), se cuantifica el error y se codifica. Fórmula: F1 + ERROR PREDICCIÓN (F1 - PREDICCIÓN F2).

Compresión Intra

Intra: La compresión se realiza a partir de la propia imagen (frame). Se generan imágenes tipo "I". Requieren mayor ancho de banda y espacio de almacenamiento. Equivalente a una compresión frame a frame, donde todos los fotogramas son tipo I.

Compresión Inter

Inter: La compresión depende de otros fotogramas. Se divide en compresión "P" y "B".

• Fotogramas I: Fotogramas Intra (comprimidos independientemente).
• Fotogramas P (Predictivos): Se crean a partir de un fotograma I o P anterior (predicción forward). Permiten predecir fotogramas futuros.
• Fotogramas B (Bidireccionales): Se crean a partir de una combinación de fotogramas I y P, o P y P, o I e I. Se forman a partir de la imagen anterior y posterior.

Las imágenes "I" tienen mejor calidad pero mayor tamaño. Las imágenes "P" comprimen más que las "I". Las imágenes "B" tienen menor calidad y tamaño.

Estimación y Compensación de Movimiento

Se utiliza en vídeo para comprimir la información redundante entre fotogramas. Se divide la imagen en macrobloques y se comparan entre fotogramas consecutivos. Se basa en los principios de DPCM y ADPCM.

Estándares MPEG

MPEG-1 (1993)

• Tasa de bits: 1-2 Mbps.
• Bloques de 8x8 píxeles.
• Calidad similar a VHS.
• Solo codificación progresiva.
• Almacenamiento en CD (VCD).
• Audio estéreo.
• Obsoleto.

MPEG-2 (1995)

• Tasa de bits: 4-20 Mbps.
• Codificación entrelazada.
• Se utiliza en DVD, cable digital, TDT, etc.
• Compatible con MPEG-1.
• Calidad SD (720x576).
• Imágenes I, P, B.
• Audio multicanal (5.1, 7.1).
• Parámetros de calidad:
  • MP@ML (Main Profile at Main Level): Difusión, flujo de datos máximo 15 Mbps.
  • 422P@ML: Mejora la luminancia.

MPEG-4 (H.264)

• Analiza el contenido como objetos multimedia.
• Descompone la imagen en VOP's.
• Definición HD.
• Macrobloques de geometría variable.
• Permite chroma key y gran profundidad de color.

MPEG-H (HVEC/H.265)

• Macrobloques más grandes (hasta 64x64).
• Codificación de alta eficiencia.
• Definición UHD.
• Macrobloques de geometría variable más inteligente.
• Permite chroma key y gran profundidad de color.