Formatos, Códecs y Sistemas de Vídeo Digital: Todo lo que Necesitas Saber

Orígenes del Vídeo Digital

El vídeo digital surgió en los años 80. En los años 90, se difundieron contenidos de vídeo digital en formato DVD.

¿Cómo se Obtiene un Vídeo Digital?

Se capta con una cámara. En vez de grabarse como una onda analógica, se guarda en la memoria como una secuencia de unos y ceros, en un formato digital con más o menos compresión. Para captar los fotogramas se emplean sensores y, para organizar la información de cara a la transmisión de estos vídeos, se respetan las normas establecidas en los diferentes sistemas de televisión.

Sistemas de Vídeo

• PAL: Empleado en la mayor parte de Europa, África y gran parte de Asia y Sudamérica. Tiene una cadencia de 25 imágenes por segundo, en modo entrelazado a una frecuencia de 50 Hz.
• NTSC: Este sistema fue el primero en inventarse, se usa en Norteamérica y Asia. Funciona a 30 imágenes por segundo, divididas en 2 campos entrelazados a 60 Hz. En los formatos digitales se emplean 29,97 imágenes por segundo, en progresivo.
• SECAM: Original de Francia, esta norma rige las emisiones de parte de Asia y África. Fue el primer sistema de televisión de color en Europa. Muestra el vídeo a 25 imágenes por segundo, en modo entrelazado.

El vídeo progresivo ofrece más calidad. Solo se necesita usar una conversión para tareas de edición de vídeo.

Sensores de Captura de Imagen

• CCD: Los transductores o sensores Charge Coupled Device (dispositivo de carga acoplada) se emplean para captar las imágenes en cámaras de fotos y de vídeo, tanto analógicas como digitales. Los de más calidad son de más de 1/2 pulgada y de tipo Hyper HAD o Super HAD.
• CMOS: Los chips Complementary Metal Oxide Semiconductor se emplean para captar las imágenes en cámaras de vídeo digitales y de fotos. Son más baratos que los CCD y tienden a sustituir a los anteriores. En su estructura incluyen un digitalizador, lo que ahorra la instalación de este circuito en la cámara.

Entrelazado vs. Progresivo

Entrelazado: Sistema de vídeo que emite las imágenes separadas en dos campos, donde cada uno solo contiene las líneas pares o impares, reduciendo el ancho de banda necesario. Esto lo hace más adecuado para streaming por internet. Su opuesto, el formato progresivo, muestra las imágenes completas.

Submuestreo de Color

4:4:4: Norma de submuestreo de color en la codificación de vídeo. La máxima calidad se obtiene con este método, aunque para que los archivos sean más manejables, muchos códecs emplean 4:2:2 y 4:2:0.

DirectShow

Conjunto de instrucciones de DirectX que se emplea para la creación y reproducción de vídeo y audio. Es necesario tener instalado un paquete de filtros basado en DirectShow para poder reproducir la mayoría de formatos de vídeo actuales.

Codificación de Vídeo

• Intraframe: Este sistema codifica las imágenes por separado, divididas en bloques de 8x8 o de 16x16 píxeles. Permite eliminar la información menos perceptible por el ojo humano. Esta pérdida está determinada por los valores de compresión y calidad que se especifiquen en el códec.
• Interframe: Este procedimiento analiza los fotogramas y distingue los diferentes elementos que componen cada imagen. Si el fondo está estático, no repite esta información en cada frame, solo las modificaciones. Cada elemento móvil se interpreta como un objeto, se comprime, se le asocian una trayectoria y las modificaciones dentro del cuadro, y se le otorga una duración en la escena. Así se logra una tasa de compresión mucho mayor.

Formatos Contenedores

Para almacenar los ficheros multimedia es preciso emplear un formato de archivo diseñado para el uso que se quiere dar a los datos. Además del audio y vídeo principales, permiten incluir información adicional como otros idiomas y codificaciones de sonido, o subtítulos.

Tipos de Formatos Contenedores

• AVI: Audio Video Interleave es el estándar más popular para vídeo digital. La versión actual, AVI 2.0, tiene limitaciones. No permite la inclusión de subtítulos ni de capítulos, no soporta vídeos con framerate variable y no es 100% compatible con ficheros de audio codificados con compresión variable (VBR).
• MPEG 1/2/4: Moving Picture Experts Group es una agrupación de expertos que ha diseñado muchos estándares digitales.
  • MPEG-1: Fue creado para transmisiones de baja calidad en Internet, aunque se usa poco.
  • MPEG-2: Se usa en los DVD y en la TDT. Emplea códecs con menor compresión y pérdida de calidad que el anterior.
  • MPEG-4: Es la versión más extendida y se utiliza para películas, ya que tiene mejor relación compresión-calidad. Admite muchos códecs, los más comunes son DivX y Xvid.
• QuickTime: Contenedor de los archivos multimedia de equipos Mac de Apple. Su extensión es .mov y permite incluir ficheros con múltiples códecs, como DivX y MP3, así como referencias a otros archivos almacenados en otra ubicación.
• Ogg: Contenedor de código abierto. Se integra muy bien con muchos códecs populares, y sí pueden leer archivos Ogg tras instalar un paquete de filtros como FFDShow. Permite la inclusión de capítulos, audio con VBR y es muy adecuado para streaming.
• Matroska: Formato de código libre que admite la mayoría de códecs de audio y vídeo, y permite incluir varios idiomas, subtítulos y capítulos. Es válido para realizar streaming de vídeo y es de las mejores alternativas para vídeos en alta definición (HD).
• ASF: Formato de Microsoft creado para la distribución de vídeo bajo demanda. Principalmente emplea los códecs WMA y WMV, aunque es compatible con casi todos los códecs actuales. Su extensión es .asf.
• RealVideo: Formato creado para la difusión de vídeo y audio en internet. Para reproducirlo se debe utilizar el programa RealPlayer u otro que funcione con DirectShow y tenga instalado el filtro RealAlternative.
• Flash Video: Formato empleado en las animaciones y los vídeos de webs creadas con la aplicación Flash. Comprime mucho, pero con muy baja calidad de imagen y sonido. Se utiliza en los portales de vídeos más populares, como YouTube.

Códecs de Vídeo

Dentro de los formatos contenedores, los vídeos están comprimidos con diversos códecs. Un códec se refiere al conjunto de normas que establece cómo están comprimidos los datos de audio y vídeo, y cómo se deben descomprimir para la reproducción.

Tipos de Códecs de Vídeo

• DV: Es el códec que usan todas las cámaras de vídeo de formato MiniDV, y solo comprime la imagen, mientras que el audio se codifica en formato PCM, que no tiene ninguna compresión.
• WMV: Windows Media Video es el códec de Microsoft para vídeo. Existen diferentes versiones: WMV7, WMV8 y WMV9, este último con mayor calidad. Permite un amplio abanico de configuraciones de calidad, incluida la alta definición. El audio está basado en WMA.
• MOV: Códec de vídeo del contenedor QuickTime. Se usa sobre todo para streaming por Internet, para vídeos en iTunes Store y para la exportación multimedia en ordenadores Apple.
• MPEG-4 (DivX/Xvid): Ambos son desarrollos de MPEG-4 y se emplean para comprimir vídeos con buena calidad y un tamaño manejable, gracias a la codificación interframe. Son útiles para convertir vídeos extraídos de películas DVD y se pueden usar para comprimir vídeos en alta definición, integrándolos en Matroska o en otro contenedor válido.
• MPEG-4 (H.264): Estándar MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding) / H.264. Se emplea en muchas cámaras de vídeo y en transmisiones vía internet. Obtiene una gran compresión con pocas pérdidas de calidad.
• Ogg Theora: (Extensión: .ogg) Códec intra e interframe similar a MPEG, optimizado para streaming de vídeo y que admite varios canales de audio y bitrate variable.
• Matroska Video: (Extensión: .mkv) Códec de compresión de Matroska. Ofrece una excelente relación compresión-calidad, funciona muy bien en la codificación de vídeos de alta definición y admite múltiples canales de sonido surround.
• RealVideo: (Extensión: .rv) Se asocia al contenedor de vídeo RealMedia. Logra bastante compresión con una calidad aceptable, y se usa sobre todo en portales de vídeos en internet y en plataformas online de streaming.
• Otros formatos: Existen otros códecs de vídeo, como los derivados de DivX y Xvid, y los que se emplean en algunos reproductores portátiles y en los teléfonos móviles, que suelen emplear 3GP.

El Sonido en el Vídeo Digital

Los vídeos obtenidos con una cámara MiniDV graban el sonido en PCM, que ofrece la máxima calidad. Al convertirlos a un códec más manejable, el audio se recodifica, normalmente a MP3, AC3 o AAC, aunque se pueden usar otros formatos. MP3 ofrece una calidad aceptable, pero para películas HD es mejor emplear AC3 o AAC, que permiten usar más canales y ofrecen una fidelidad muy superior, que resulta más adecuada para sonido surround.

Derechos Digitales

DRM: (Digital Rights Management) Se trata de información integrada en los archivos que incluye datos acerca del propietario y ciertas limitaciones. Se emplea en la venta de música y películas en internet y en el alquiler online, como el que ofrecen Carrefour o Filmax.

Extensiones de archivo comunes:

• MINI DV (extensión: .avi)
• QUICKTIME (extensión: .mov)
• MPEG-2 (extensión: .mpg)
• MPEG-4 (extensión: divx/xvid)