Fundamentos de Audio y Video Digital: Formatos, Compresión y Flujo de Bits

Fundamentos de Audio y Video Digital

1. Flujo de la Señal de Audio

Representación del proceso de transformación de la señal desde la fuente hasta el receptor:

1. Cantante
2. Micrófono (Señal Analógica)
3. PC (Señal Eléctrica / Señal Binaria 0,1)
4. Equipo Reproductor (Señal Eléctrica)
5. Auriculares (Señal Analógica)

2. Principios de la Compresión de Audio

1. Hay sonidos que no pueden ser captados por el oído humano y otros que son captados mejor que otros. Si se eliminan aquellos sonidos que el oído no puede percibir claramente (fenómeno conocido como psicoacústica), se logra reducir el tamaño de la canción sin perder demasiada calidad en el sonido.

2. Una canción de 3 minutos grabada en un CD (formato sin comprimir) ocupa aproximadamente 10 veces más que en formato MP3 (comprimido).

3. Componentes y Vías del Altavoz

Un altavoz consta generalmente de 2, 3 o 4 vías, cada una especializada en un rango de frecuencia:

• Frecuencias altas: Tweeter
• Frecuencias medias: Midrange
• Frecuencias bajas o graves: Woofer
• Frecuencias bajas en todos los rangos posibles: Subwoofer

4. Formatos de Audio Digital

WAV (Waveform Audio File Format)

Archivos de forma de onda. Es un formato sin compresión de datos. No suele utilizarse en Internet, ya que ocupa mucho espacio y es lento de descargar. Todos los programas de reproducción y edición de audio reconocen este formato. Dentro del WAV destaca el CD-Audio, que es un estándar de calidad con 16 bits, estéreo y una frecuencia de muestreo de 44.100 Hz.

MP3 (MPEG-1 Audio Layer III)

Es un formato comprimido con pérdidas, que elimina los sonidos que el oído humano no es capaz de diferenciar. Se obtienen archivos que ocupan aproximadamente una décima parte de su original WAV, lo que ha permitido su uso masivo en Internet y el almacenamiento de grandes cantidades de música.

5. Flujo de Bits en Video (Bitrate)

El flujo de bits (bitrate) indica la cantidad de bits de información que se transmite en el video. Se mide en bits por segundo (bits/s). Cuanto mayor sea la cantidad de información por segundo, mejor será la calidad del video y mayor espacio ocuparán los archivos. Los archivos de video pueden tener distintos tipos de flujo de bits:

Flujo Constante de Bits (CBR)

Se utiliza en películas que tienen poco movimiento y pocos cambios de plano, ya que los fotogramas son muy parecidos entre sí.

Flujo Variable de Bits (VBR)

Se utiliza en películas con mucho movimiento y muchos cambios de plano, ya que los fotogramas son muy distintos entre sí.

8. Contenedores Multimedia Comunes

Algunos de los contenedores multimedia más utilizados son:

• MP4: Vídeo en formato MPEG (1, 2 o 4) y sonido en formato MP3.
• AVI: Combina habitualmente vídeo en formato DivX o XviD con sonido en formato MP3.
• MPG: Vídeo en formato MPEG-1 o 2 y sonido MP3.
• ASF: Propiedad de Microsoft, con vídeo WMV y sonido WMA.
• FLV (“Flash Video”): Formato de archivo usado para transmitir vídeo en Internet (usando Adobe Flash Player). Se ha propagado como formato en páginas como YouTube, debido a su buena relación tamaño/calidad.

9. Estándares de Compresión de Video (Codecs)

MPEG (Moving Picture Expert Group)

Es un formato de compresión con pérdidas. Consiste en eliminar fotogramas intermedios que son muy similares a sus adyacentes. Dependiendo de su calidad, se han establecido tres niveles:

• MPEG-1: También llamado Video CD, fue creado para introducir vídeo en un CD-ROM (se utiliza en video-CD) y ofrece una calidad similar a la del antiguo VHS.
• MPEG-2: Ofrece mejor resolución que el anterior y se emplea en DVD.
• MPEG-4: A diferencia de los anteriores, no existe un único formato, sino muchos, debido al desarrollo de múltiples CODECS (Codificadores-Decodificadores) entre los que cabe destacar WMV (Windows Media Video) de Microsoft, DivX (que es un programa compresor de vídeo de pago), o su versión libre de código abierto XviD.

M-JPEG (Motion JPEG)

Cada fotograma es comprimido con el método utilizado en imágenes JPEG, por lo que ninguno de ellos es descartado (al contrario que en MPEG).