Trabajo de investigación, Survey Paper. Explicación.

1. José Ortiz
Técnicas de compresión de datos
para la televisión digital.

2. Agenda
 Introducción
 Estructura de la televisión digital
 Compresión de video.
 MPEG 2/4
 AVS
 Compresión de audio.
 MPEG
 AC3
 Compresión de datos.
 Conclusiones
 Referencias

3. Introducción
 Existe un auge de las tecnologías
digitales, y como era de esperarse la
televisión se ha unido.
 El incremento en las capacidades de
procesamiento (Ley de More) y las
notables mejoras que proveen los
sistemas digitales sobre los sistemas
analógicos ha llevado al mundo a una
verdadera era digital.

4. La compresión
 Sin embargo, la mayoría de las ventajas
de las tecnologías de comunicación
digitales en especial de las trasmisiones
por difusión (broadcast) dependen de la
capacidad de compresión que se tenga
sobre información enviada.
 Pues hay que recordar que el medio por
el que se transmite bien sea
aire, cable, fibra óptica, etc. Tiene
limitaciones.

5. Tecnologías
 Es ahí donde los algoritmos de
compresión tienen una importancia
capital, ya que permiten reducir las
necesidades de ancho de banda para
las transmisiones sin comprometer la
calidad del flujo de información que se
envía. En concreto para las la televisión el
video y el audio.

6. ESTRUCTURA DE LA TELEVISIÓN
DIGITAL

7. Capas
 Compresión de video-El principios básicos
de los algoritmos de compresión de vídeo
es mantener una calidad de la imagen .
 Compresión de audio- Los principios
básicos de la compresión MPEG-2 de
audio y compresión de audio Dolby AC-
3, que aunque muy parecidas tienen una
gran diferencia en el número de canales
que soportan

8. Capas
 Los datos – Son datos arbitrarios que se
pueden enviar, desde y hacia los
televisores, posiblemente información de
subtítulos o datos de aplicaciones instaladas
en los dispositivos de recepción.
 Información de sistema- Implica información
que se requiere para mantener la
presentación de
contenidos, navegación, programación, etc.

9. Capas
 Temporización y sincronización-Se
requiere mecanismos para la
sincronización con la fuente de
informacion en el decodificador de esta
manera que la capa de presentación
(video, audio, etc.) puede sincronizar los
distintos componentes

10. Capas
 Paquetización-La segmentación y
encapsulación de flujos de datos elementales
en paquetes de transporte.
 Multiplexación-La combinación de flujos de
transporte que contienen
audio, vídeo, datos, y la información del
sistema.
 Banda base de transmisión- la difusión de
vídeo digital (DVB), interfaz serie asíncrona
(ASI), Redes de fibra óptica síncrona
(SONET), modos de transferencia asíncrono
(ATM) y el protocolo de Internet (IP).

11. Capas
 Transmisión de banda ancha-La carga útil
de la transmisión digital debe ser
modulada antes de que pueda ser
entregado por un sistema de cable
analógico o llevada al espacio
radioeléctrico. QAM, PCM.

12. Compresión de Video
 La compresión de video usando la
transformada discreta del coseno se ha
trasformado en un estándar
prácticamente debido a que todos los
algoritmos de compresión lo usan. En
definitiva con una u otra variación todos
siguen el mismo proceso de compresión.

13. MPEG2

14. Tramas
 En cuanto al formato al formato de estas
tramas, los PES son tiene máximo
64kb, son de tamaño variable, los
campos de cabecera incluyen ID del
flujo, tamaño de la trama, secuencia de
sincronización y datos.

15. Funcionamiento
 MPEG2 usa bloques de 8 pixeles x 8
pixeles para comprimir a cada bloque
aplicara la transformada discreta del
coseno con el fin de cambiar la
concentración de coeficientes de los
pixeles a la frecuencia, de forma análoga
a la transformada de Fourier.

16. Bloques

17. DCT

18. Transformada del coseno

19. Cambio de Dominio

20. Cuantificación

21. Bit Stream

22. Huffman

23. Resumen

24. El movimiento
 Hasta ahora solo se ha explicado cómo funciona
la compresión de una imagen, que sería
equivalente a JPEG. Pero otra parte importante
de MPEG es el movimiento. La forma de
compresión del movimiento de MPEG, es
mediante predicción del movimiento, y se realiza
mediante la clasificación de tipo de frames
enviado en los tipos:

 I: Intra-Coded, Frames completos.
 P:Predictivily-Coded, Vectores de dirección.
 B:Bidireccional formados de los anteriores.

25. GOP

26. Vectores de predicción

27. MPEG4
 Macrobloques

28. MPEG4
 Bloques variables

29. MPEG
 Movimiento optimizado

30. AVS
 Es considerado como el reemplazo de
MPEG, es un estándar originado en
China. Se estructura de la siguiente
forma:

31.  Como se observa la
estructura es muy
parecida a MPEG.
 Con la inclusion de los
Slice que son tiras de
bloques .
 Las capas de
secuencias, imagens y
Slices comienzan con
códigos de inicio que
permiten al decodificador
encontrarlos dentro del
flujo de bits.

32. Intra predicción

33. Audio
 Hay dos principales contendientes para
la compresión de audio: compresión de
audio MPEG y Dolby AC-3

34. MPEG
 MPEG-1 Layer 2, también conocido como
Musicam, se especifica en la norma ISO / IEC IS
13818-3.
 Ofrece audio de calidad cercana al CD usando
una técnica llamada sub-banda de codificación.
 Compresión de audio MPEG se utiliza principalmente
en Europa y es utilizado por la mayoría de los
proveedores de televisión satelital en los Estados
Unidos.
 La compresión de audio MPEG es un sistema de dos
canales, pero puede codificar una señal de Dolby
Pro-Logic, que incluye dos canales adicionales para
altavoces traseros y central.

35. AC-3
 Dolby AC-3 es un sistema más avanzado de
compresión de audio. Fue seleccionado
como el sistema de compresión de audio
para la televisión digital en América del Norte
y se especifica por Norma ATSC A/52.
 Codifica hasta seis canales discretos:
izquierda, derecha, centro, izquierda
trasera, trasera derecha, y los altavoces sub-
woofer. El canal de subwoofer lleva sólo las
frecuencias bajas y se conoce comúnmente
como un canal 0.1, ya que tiene una gama
de frecuencias tan limitado.

36. AC-3
 AC-3 5,1 distribuye la capacidad del enlace
de transmisión disponible entre los canales 5.1
a fin de que más bits se utilicen para esos
canales que contienen más información en
cualquier.
 Este método hace que sean multiplexados
estadísticamente los canales.
 Además que ha sido elegido como el
sistema de audio para la radiodifusión digital
terrestre y DVD en los Estados Unidos.

37. Datos
 Muchas aplicaciones requieren una ruta de
comunicaciones de datos desde el set-top a
la estación de televisión. La Parte 6 del
estándar MPEG-2 (ISO IEC 13818-6) describe
paquetes de datos pueden ser segmentados
en MPEG-2 en paquetes de transporte con
cabecera para poder ser transportados al
set-top.
 Como se vio anteriormente MPEG2 y MPEG4
provee mecanismos de envió de paquetes
de información arbitrarios que pueden ser
aprovechados por estos servicios.

38. Conclusiones
 Existen muchos estándares en cuanto a la
televisión, aunque todos en esencia
ocupan más o menos la misma lógica
para cumplir su objetivo, sin embargo
pequeños cambios en los
parámetros, nuevas consideraciones en
los algoritmos, modulaciones diferentes
marcan la diferencia.


39. Conclusiones Video
 En cuanto a la compresión de video, lo
más destacable es la utilización de la
transformada discreta del coseno que
ayuda en gran medida a la compresión
al cambiar al dominio de la frecuencia a
la matriz de pixeles.

40. Conclusiones Audio
 La compresión de audio, no es más que
una simplificación de la compresión de
video, y en parte sigue el mismo
proceso, pero el número de canales que
se logren comprimir, velocidades de
muestreo, etc. Marcan la pauta de cual
es mejor.

41. Conclusiones
 En cuanto a datos por lo general solo se
usan los mismos canales que se provee
en los servicios de video y audio. Ya que
en definitiva la transmisión de video y
audio no son más que datos, y por tanto
resulta fácil incluir información arbitraria
en los canales.

42. Estándares Ecuador
 Para el caso específico de Ecuador se
adoptó el estándar ISDB-T o también
conocido como Nippon-Brasileño. Que
consiste de en compresión de video
MPEG4, como ya vimos MPEG4 establece
una considerable mejora sobre MPEG2

43. Conclusión
 La compresión multimedia es un tema
muy amplio ya que existen un gran
número de variantes para cada
algoritmo de compresión. Sin embargo se
ha abordado los principales estándares
que se están usando para la televisión
digital mencionando brevemente su
principio de funcionamiento y ventajas.

44. Referencias
 Michael Adams. 2001. Digital Broadcast Technologies, Cisco
Press, Indianapolis, EEUU. Disponible en:
 http://www.ciscopress.com/articles/article.asp?p=106971

 Ing. Roberto Lauro, Argentina, Norma MPEG 2 ISO 13818 disponible en:
 http://www.canalnuevemendoza.com.ar/cuadernos/2011/c04/MPEG2y4.pdf

 Dr. Anil Kokaram, Digital Video Processing MPEG2 for Digital disponible en:
 http://www.mee.tcd.ie/~sigmedia/pmwiki/uploads/Teaching.4S1b/handout1
1_4s1.pdf

 Wen Gao, Cliff Reader, AVS - The Chinese Next-Generation Video Coding
Standard disponible en:
 http://www.avs.org.cn/reference/AVS%20NAB%20Paper%20Final03.pdf