Conceptos Fundamentales del Vídeo Digital: Resolución, Códecs y Formatos

¿Qué es el Vídeo Digital?

El vídeo digital es información basada en bits que almacena un determinado número de imágenes fijas o fotogramas. Estos se proyectan con una cierta frecuencia y tienen una duración determinada.

Características Principales del Vídeo Digital

Para definir un vídeo digital, se deben considerar varias características clave:

• Dimensiones o resolución del vídeo.
• Número de colores o profundidad del color.
• Frecuencia de fotogramas.
• Duración.
• Compresión.
• Tamaño del archivo o espacio de almacenamiento.
• Características del audio digital (si el vídeo tiene sonido).

La Resolución

La resolución indica el número total de píxeles que contiene cada uno de los fotogramas del vídeo digital. Algunas resoluciones estándar son:

• Televisión (PAL): 768 x 576
• Televisión (NTSC): 640 x 480
• VCD (PAL): 352 x 288
• VCD (NTSC): 352 x 240
• SVCD (PAL): 480 x 576
• SVCD (NTSC): 480 x 480
• DVD (PAL): 720 x 576
• DVD (NTSC): 720 x 480

Profundidad de Color

Especifica el número de colores distintos que puede contener el vídeo. Normalmente, se trabaja en el modelo de color YUV, que está más próximo a la percepción humana del color que el modelo RGB.

El Modelo de Color YUV

Este modelo de color (YUV) es el utilizado en los distintos estándares de televisión como PAL o NTSC. Permite ocultar más eficientemente las imperfecciones o errores de color a la percepción humana que el sistema RGB.

Compresión

La compresión consiste en técnicas matemáticas que permiten la reducción del volumen de información tratable. Existen dos tipos principales:

Compresión sin pérdida de calidad

Permite almacenar el vídeo digital tal y como está siendo capturado, sin descartar ninguna información.

Compresión con pérdida de calidad

Permite almacenar el vídeo reduciéndose enormemente el tamaño del archivo, a costa de eliminar información que se considera menos perceptible para el ojo humano. Algunos de los compresores (códecs) más destacados son:

• MPEG-1 (usado en SVCD)
• MPEG-2 (usado en DVD)
• MP4
• H.264 (uno de los más utilizados en la actualidad, especialmente para la transmisión de vídeo por internet)
• FLV
• DivX
• Xvid
• M-JPEG

Tipos de Sistemas de Compresión

Compresión Simétrica vs. Asimétrica

• Compresión simétrica: Se tarda lo mismo en comprimir la información que en descomprimirla. No se consiguen tasas de compresión muy altas.
• Compresión asimétrica: Suelen ser más habituales. Aunque se tarda más en comprimir la información, se puede descomprimir en tiempo real y se consiguen unas tasas de compresión muy altas.

Compresión Intraframe vs. Interframe

• Compresión intraframe: Se comprime cada fotograma individualmente.
• Compresión interframe: Se comprimen píxeles o grupos de píxeles idénticos de varios fotogramas consecutivos, aprovechando la redundancia temporal.

Códecs de Vídeo Más Comunes

Un códec (codificador-decodificador) es el software o hardware que comprime y descomprime el vídeo digital. Los más comunes son:

• MPEG-1 (Moving Pictures Experts Group 1): Utilizado para el formato VCD.
• MPEG-2 (Moving Pictures Experts Group 2): Utilizado para los formatos SVCD, DVD y DVB (TDT).
• MPEG-4 (H.263): Desarrollado por el Moving Pictures Experts Group.
• H.264: Nació con la intención de mejorar la calidad de imagen a la vez que se bajaba la tasa de transferencia de información (comprimir más) de los formatos anteriores.
• WMV (Windows Media Video): Es una versión no estándar del códec MPEG-4, desarrollado por Microsoft para sustituir a su sistema de compresión anterior (Video for Windows).
• RealVideo: Formato de vídeo propietario de RealMedia, desarrollado para la transmisión de vídeo en línea (streaming).

Frecuencia

La frecuencia es el número de fotogramas por segundo (FPS) a los que se muestra el vídeo.

Duración

La duración es el tiempo que tarda en reproducirse completamente un vídeo digital.

Cálculo del Tamaño del Archivo

El tamaño de un archivo de vídeo sin comprimir se puede calcular con la siguiente fórmula:

Tamaño = Altura x Anchura x Nº bits/píxel x Frecuencia x Duración

Formatos de Archivo Contenedores

Los formatos de archivo contenedores son los que empaquetan los datos de vídeo, audio y metadatos en un solo archivo. Los más comunes son:

• AVI (Audio Video Interleave): Formato de archivo contenedor.
• 3GPP (3rd Generation Partnership Project): Formato contenedor usado en teléfonos móviles para almacenar información de medios (audio y vídeo).
• FLV (Flash Video): Formato propiedad de Adobe Systems, usado para contener vídeo reproducido por Flash Player.
• RM (Real Media): Formato contenedor de archivos de vídeo y audio desarrollado por Real Networks, reproducible con RealPlayer u otros como VLC.
• MP4 (MPEG-4): Archivo contenedor creado por el consorcio MPEG para almacenar vídeo codificado con el códec del mismo nombre.
• .MPG (MPEG): Contenedor de vídeo codificado en MPEG-1 o MPEG-2.
• MKV (Matroska Video): Formato de archivo contenedor abierto que soporta prácticamente cualquier códec.