Este documento trata sobre la historia y desarrollo del video digital. Explica que el video digital permite almacenar, procesar y transmitir datos de video en formato digital en lugar de analógico. Detalla algunos de los primeros formatos digitales como Sony D-1 en 1986 y cómo llegó a consumidores a través de QuickTime de Apple. También describe estándares como MPEG y formatos como DVD, incluyendo sus especificaciones y tipos.

1. Video digitalYerko Bravo Chávez

2. VideoEn el Diccionario de la Real Academia Española, la palabra se registra con acento en la “i”, es decir, vídeo, pero en el presente artículo el término se escribirá sin acento por ser la forma de uso más generalizada en ChileEtimológicamente, la palabra video proviene del latín video, vidi, visum; y significa “ver”.

3. Video digitalSistema de almacenamiento, procesado o transmisión de datos en forma digital, en lugar de analógicaLos primeros sistemas de almacenamiento eran analógicosLas primeras aplicaciones con video digital eran para corregir bases de tiempo y efectos digitalesSe digitalizaba el video para su procesado y finalmente se regresaba a analógicoFinales de los 70’s: Bosch, Ampex y RCA desarrollaron las grabadoras digitales de video, pero no fueron comercializadas

4. Video digital1986: Sony D-1, almacenados en cinta, digitalmente, en medio analógico de banda altaCaro, sólo usado por las cadenas de televisiónEventualmente reemplazado por un formato comprimido: Digital Betacam, aún ampliamente utilizado

5. Video digitalLlegó a los consumidores en la forma de QuickTime, por AppleInicialmente, de baja calidadRequería equipo digitalizador caroMPEG1 y MPEG2: mejores esquemas de compresión y equipo más rápido = mayor calidadProliferación de sistemas de video digital: almacenamiento y transmisión

6. Formatos básicos de capturaEntrelazadoExploración de campo con líneas pares y campo con líneas impares, conformando un cuadro60 campos por segundo, 30 cuadros por segundo (25 en PAL)Más barato y menor parpadeoProgresivoExploración progresiva del cuadro completo en una sola exploración29.97 (30/1.001) campos por segundo (25 en PAL)Más caro ya que para reducir el parpadeo emplea circuitos especializados.La imagen es mejor

7. Video digital: ediciónEl video digital permite la edición-no-lineal medianteEquipo especializado, por hardwareComputadoras, por softwareFinal Cut Pro (Apple)Adobe PremiereSony VegasInicialmente, el video digital fue utilizado para TV, pero no para películas, porque no tenía la calidad necesaria.Si el video está comprimido, se puede editar sin pérdidas (adicionales) mientras se preserven las tramas (cuidado con el manejo de los diferentes tipos de tramas).

8. Video digital: ventajasPermite la visualización inmediata, sin procesamiento (químico)Las cintas pueden ser reutilizadas muchas veces (a diferencia del film)El medio es considerablemente barato:US$3 por una cinta MiniDV de una horaUS$1000 por minuto de film de 35mm, sin procesamientoExisten muchos canales de distribución: TDT, HDTV, DBS (satélite), Internet, DVD, Blu Ray, etc.

9. Compresión de video digitalExisten muchos formatos de compresión disponibles, siendo los más conocidos:MPEG1, utilizado en VCDMPEG2, utilizado en DVD, DBS, Super-VCDMPEG4, utilizado en InternetH.264 (MPEG4 Parte 10, o AVC)

10. Moving Picture Experts GroupGrupo de trabajo de ISO/IEC, a cargo del desarrollo de estándares de codificación de audio y videoPrimera reunión fue en Mayo de 1988, en Ottawa, CanadáMiembros procedentes de:IndustriasUniversidadesCentros de investigaciónDesarrollos:MPEG1, MPEG2, MPEG3 (abandonado), MPEG4, MPEG7 y MPEG21

11. MPEG1Se buscaba un estándar para poner video en CDsTasa de transferencia requerida: 1.5Mb/s352x240, 29.97 fps352x288, 25 fpsSólo video progresivoUtilizado en VCDCalidad equivalente a una cinta VHSLa capa 3 de audio es utilizada para música (MP3)Partes:1: Sincronía y multiplexado de audio y video2: Video, codec de compresión de video no-entrelazado3: Audio, codec de compresión de audio, con tres capas de complejidadMP1, o MPEG-1 Parte 3 Capa 1MP2, o MPEG-1 Parte 3 Capa 2MP3, o MPEG-1 Parte 3 Capa 34: Procedimientos de prueba5: Software de referencia

12. MPEG2Un estándar para video con mayor calidad que MPEG1Utilizado para TV:Transmisión en aire terrestreCableDBSDVDHDTVCada aplicación utiliza de MPEG2 lo que requiereSe han desarrollado perfiles de utilización de MPEG2 tales como:MP@ML (720x480,30; 720x576,25) 9.8Mb/s: DVDMP@H14 (1920x1080,30; 1280x720,60) 80Mb/s: ATSC (1080i, 720p) HDTVLa sección de video es semejante a la de MPEG1, pero soporta video entrelazado

13. MPEG2, compresión de videoLos siguientes mecanismos son utilizadosReducción de datos sobre color, pues la vista es más sensible a intensidadTramas I: compresión espacial (redundancia) y supresión de detalles, con bloques de 8x8 pixeles a los que se les aplica la transformada cosenoTramas P: se construyen a partir de tramas I: sólo se expresan las diferenciasTramas B: se construyen a partir de la trama P e I precedentes. Nunca son usadas como referencia. Presentan la mayor compresión posible.Una serie de tramas (GOP) puede ser:IBBPBBPBBPBB-I...

14. MPEG2, compresión de audioMétodos:Codificación de baja velocidad: MPEG-1 Capa 1,2,3Codificación multicanal hasta 5.1 canalesMPEG-2 AAC

15. MPEG2, patentesLas especificaciones de MPEG-2 están cubiertas por 640 patentes, propiedad de 20 corporaciones y una universidad, por lo que se deben pagar regalías por su uso a la MPEG Licensing Association.

16. MPEG3Se pretendía definir una nueva especificación para TV de alta definiciónSe dieron cuenta que no era necesaria, pues MPEG2 era suficienteFue abandonado

17. MPEG4Uso principal:Flujos de medios audiovisualesDistribución en CDTransmisión bidireccional por videófonoTVToma características de MPEG-1 y MPEG-2, incorporando otros estándares comoVRML (modelos 3D)Archivos compuestos orientados a objetosGestión de derechos digitalesInteractividad avanzadaNo hay sistema que implemente todas las características de MPEG4, se aplican perfiles y niveles

18. MPEG4, partes1: Sistemas: Describe la sincronización y la transmisión simultánea de audio y vídeo.2: Visual: Un códec de compresión para elementos visuales (video, texturas, imágenes sintéticas, etc.). Uno de los muchos perfiles definidos en la Parte 2 es el Advanced Simple Profile (ASP).3: Audio: Un conjunto de códecs de compresión para la codificación de flujos de audio; incluyen variantes de Advanced Audio Coding (AAC) así como herramientas de codificación de audio y habla.4: Conformidad: Describe procedimientos para verificar la conformidad de otras partes del estándar.5: Software de referencia: Formado por elementos de software que demuestran y clarifican las otras partes del estándar.6: Delivery Multimedia Integration Framework (DMIF).7: Software optimizado de referencia: Contiene ejemplos sobre cómo realizar implementaciones optimizadas (por ejemplo, en relación con la Parte 5).8: Transporte sobre redes IP: Especifica un método para transportar contenido MPEG-4 sobre redes IP.9: Hardware de referencia: Provee diseños de hardware que demuestran implementaciones de otras partes del estándar.10: Advanced Video Coding (AVC): Un códec de señales de vídeo técnicamente idéntico al estándar ITU-T H.264.12: Formato para medios audiovisuales basado en ISO: Un formato de archivos para almacenar contenido multimedia.13: Extensiones para el manejo y protección de Propiedad Intelectual (IPMP).14: Formato de archivo MPEG-4: El formato de archivo de contenedor designado para contenidos MPEG-4; basado en la Parte 12.15: Formato de archivo AVC: Para el almacenamiento de vídeo Parte 10, basado en la Parte 12.16: Animation Framework eXtension (AFX).17: Formato de subtítulos (en elaboración - el último avance en su revisión data de enero de 2005).18: Compresión y transmisión como flujo de fuentes tipográficas (para fuentes OpenType).19: Flujos de texturas sintetizadas.20: Representación liviana de escenas (LASeR).21: Extensión de MPEG-J para rendering (en elaboración - el último avance en su revisión data de enero de 2005).

19. QuickTime (Apple)Tecnología de medios desarrollado por AppleEstá compuesto por:ReproductorFramework (API para la utilización de codecs en programas)Formato de archivo .mov

20. QuickTimeAudio:Apple LosslessAIFFDigital audio16 bit (CDDA)24 bit32 bit entero y flotante64 bit flotanteMIDIMPEG-1 Layer 3 Audio (mp3)MPEG-4 AAC Audio (.m4a, m4b, m4p)QDesign MusicQualcomm Pure VoiceSun AU AudioULAW y ALAW AudioWave form audio (WAV) (quiso decir PCM)

21. QuickTimeVideo:3GPP & 3GPP2 file formatsAVI file formatBitmap (BMP) codec and file formatDV file (DV NTSC/PAL and DVC Pro NTSC/PAL codecs)Flash & FlashPix filesGIF and Animated GIF filesH.261, H.263, and H.264 codecsJPEG, Photo JPEG, and JPEG-2000 codecs and file formatsMPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4 Video file formats and associated codecs (such as AVC)Quartz Composer Composition (.qtz, Mac OS X only)QuickTime Movie (.mov) and QTVR moviesSorenson Video 2 and 3 codecsOther video codecs: Apple Video, Cinepak, Component Video, Graphics, and Planar RGBOther still image formats: PNG, TIFF, and TGACached information from streams: QTCH

22. MPEG-4 parte 2Estándar de compresión de video basada en la transformada coseno discretaIncluye perfiles que van desde cámaras de baja resolución hasta TV de alta definición

23. DivXCódec de video comprimido basado en MPEG-4 parte 2Comenzó a desarrollarse como formato para transmisión de video de alta definiciónSe dividió en dos líneas:DivX, versión comercial, aún existenteOpenDivX, versión libre y abierta, que fue suspendida, pero posteriormente continuada en XvidStage6Sitio web con repositorio de videos de alta calidad basados en el códec DivX

24. Xvid (antes XviD)Popular códecProyecto de software libre por programadores voluntarios de todo el mundo, después de que el proyecto OpenDivX fuera cerrado en julio de 2001Basado en el estándar MPEG-4 ASPEl formato fue creado como una alternativa libre a otros códecs comerciales de vídeoSu calidad y eficiencia lo han convertido en uno de los códecs más popularesLa reproducción de películas Xvid está soportada en los reproductores de DVD más modernos.Puede comprimir una película completa con una calidad cercana a la de la fuente original para que ocupe tan solo 700 MB

25. Windows Media VideoConjunto de algoritmos de compresión y descompresión, propiedad de MicrosoftIncluye versión no estandarizada de MPEG-4Se empaqueta con .avi, .asf, .wmv (si es sólo video)Incluye características de DRM (gestión de derechos digitales)Eliminables con Sidda, DRMCreep, drmdbg, drm2wmv

26. DVDFormato de almacenamiento ópticoSemejante al CD pero de mayor densidadFormato de archivos UDF (Universal Disk Format) (extensión del ISO 9660)IBM actuó como mediador entreMultimedia Compact Disc (MMCD): Philips y SonySuper Density Disc (SD): Toshiba, Time Warner, Matsushita, Hitachi, Pioneer, Thompson, JVCAcordaron SD con modificaciones que redujeron capacidad de 5GB a 4.7GB pero con mayor resistencia a arañazos

27. DVD, información técnicaDVD capa simple: 4.7GBLaser de 650nmCRCReed-SolomonModulación Eight-to-Fourteen Modulation PlusVelocidad de transferencia

28. Tipos de DVDPor contenidoDVD videoDVD audio (alta fidelidad)DVD datosPor capacidad de regrabadoDVD-ROM (fábrica, por prensa)DVD-R (grabable una vez)DVD-RW (regrabable)DVD-R DL (doble capa)DVD-RW DLDVD-RAM (regrabable de acceso aleatorio)DVD+RDVD+RWDVD+R DLDVD+RW DL

29. Tipos de DVDPor número de capasDVD-5: una cara, capa simple, 4.7GBDVD-9: una cara, doble capa, 8.5GBDVD-10: dos caras, capa simple, 9.4GBDVD-14: dos caras, capa simple y cara doble, 13.3GBDVD-18: dos caras, capa doble, 17.1Tamaño físicoDVD 12cmDVD 8cm (1.5GB)

30. Estándares oficialesDVD Forum:DVD-ROM/R/RW/RAMLogotipo: DVDAlliance:DVD+R/RWLogotipo: RW (posible confusión)La diferencia radica en la codificaciónSon parcialmente compatibles

31. DVD VideoVideoMPEG-2720x480 (NTSC) o 720x576 (PAL)5 Mbps, variable bitrate (máximo: 8.5Mbps)AudioLineal PCM, DTS, MPEG, Dolby Digital

32. Funcionalidades DVDSubtítulosPistas adicionales para los subtítulosSon imágenes como mapas de bitsLimitados a 4 colores, incluyendo color de transparenciaMarcadores de capítulosPermiten el desplazamiento rápidoÁngulosSecciones con diferentes ángulos o contenidos adaptados al idioma elegidoEstructuras e interaccionesPermite juegos, galerías y contenidos dinámicos

33. RestriccionesCuatro sistemas para restringir el uso de los contenidosMacrovision: para evitar duplicadosContent Scrambling System (CSS): Codificación de contenido, para evitar que programas no autorizados procesen los datosCódigos de región: para sólo permitir la reproducción de los discos en las regiones especificadasInhabilitación de operaciones: para bloquear acciones de los usuarios en ciertas secciones

34. Códigos de regiónLos discos traen indicaciones sobre la o las regiones en los que puede ser reproducido. Los reproductores DVD vienen con código de región

35. Códigos de región0 Informal, significa que puede ser "reproducido en todas las regiones"1 Bermudas, América del Norte (Excepto México y Groenlandia) y territorios estadounidenses (incluyendo Puerto Rico)2 Groenlandia, Centro y occidente de Europa, Oeste de Asia, Egipto, Sudáfrica, Japón y territorios de países europeos3 Sudeste de Asia y Corea del Sur4 América Central, América Latina (Excepto Guyana Francesa), Caribe y Oceanía (Excepto Nueva Caledonia)5 África (excepto Sudáfrica y Egipto) y norte, centro y sur de Asia6 China7 Reservado para uso futuro8 Viajes internacionales como aviones, cruceros, etc.

36. DTS (Digital Theater System / Sound / Surround)Codificación de 6 canales de audio en una sola señal comprimida Aplicaciones:CineParques temáticosJuegosSimuladoresCanales3 Laterales y central: 20-20,000 Hz2 Surround: 80-20,000 Hz1 LFE: 20-120 Hz

37. DTSNo todos los reproductores DVD lo soportanMuchas PC’s realizan la decodificación DTS por software, pero requieren hardware especial para su conexión a las bocinas correspondientesPara el cine, los datos DTS no vienen en la cinta, sino en CD-ROM separado, con un eficiente sistema de sincronía

38. Dolby Digital (AC-3)Ampliamente utilizado, pero no totalmente.Canales5 principales: central, derecho, izquierdo, posterior derecho, posterior izquierdo: 20-20,000 Hz1 LFE: 20-120 Hz

39. SDTV (Estándar Definition Television)Televisión de definición estándarDenota televisión, digital o analógica con definición estándar:NTSC, PAL, SECAM (4:3)VCD, VHS, Beta, SVCD

40. EDTV (Enhanced Definition Television)Televisión con definición mejoradaTécnica que permite mejorar la calidad de la imagen de televisiónConsiste en convertir una fuente entrelazada en progresivaEvita el parpadeo de bordes y líneas causado por el entrelazadoRequiere consolas que conviertan el formato, y televisiones que permitan su despliegue progresivoLa aplicación más usual es con reproductores avanzados de DVD

41. HDTV (High Definition Television )Formato de televisión de resolución alta, en contraste con SDTV y EDTVAlgunos aparatos podrían tener relación con HDTV, por lo que hay que aclarar:HD compatible: Acepta la señal de alta definición, pero su resolución nativa no lo es, será adaptada.HD ready: Tiene entrada de datos HDMI y soporta la resolución HD (720p o 1080i), aunque no cuenta con sintonizador de canales HD (cable o TV aérea).HD full: soporta la resolución, e incluyen un sintonizador.

42. HDTV comparación

43. HDTV comparación

44. HDTV detalles técnicosRazón de aspecto 16:91920 pixels × 1080 líneas entrelazado (1080i)1280 píxeles × 720 líneas progresivo (720p)Codecs: MPEG-2, H.264, VC-1 (Windows Media Video 9)Imágenes 5 veces más definidas que SDTV

45. HDTV historiaMUSEDesarrollado por los japoneses en 1982Transmisiones continuas desde 19921035 líneas de resoluciónOcupaba 5 veces más ancho de banda que los canales estándarHD-MACEstándar digital Europeo para SDTV y HDTVNo era comprimido, por lo que consumía mucho ancho de banda (36MHz) y no fue muy utilizadoAbandonado en 1993 para dar paso a DVB

46. HDTV estándares actualesATSC. Aprovecha los transmisores NTSC y puede coexistir con canales no digitales. Norteamérica y algunos paises latinoamericanosDVB-T. También es portable, y se usa principalmente en Europa y algunos países asiáticos. DVB-T soporta HDTV pero prefieren usarlo con EDTV para acomodar un número mayor de canales.ISDB-T. También permite la transmisión de servicios multimedia. Japón y Brasil

47. HDTV grabaciónD-VHS (Data-VHS) y W-VHSD-VHS graba 28.2Mbps en cinta VHSTiVo (con DirecTV) o DVR921 y DVR942 (con DISH Network)PC con tarjeta decodificadora HDTVDisco duroCodificando con DivX o H.264Sin codificarGrabadoras BluRay o HD-DVD (guerra actual de formatos)

48. HD-DVDEstándar de video de alta definición, desarrollado por Toshiba, Microsoft y NECCaracterísticas parecidas a DVDLáser azul, 405nm1 capa: 15GB (4 horas de HD)2 capas: 30GBMPEG-2, VC1 (MS-WMV9), H264/MPEG-4 AVCProtección AACS (versión mejorada del CSS, codificación de 128 bits, ya roto) e ICT (image constraint token, evita poner video de alta definición en medio analógico)HD-DVD tiene soporte en Xbox360Se pueden producir discos que incluyen contenido DVD y HD-DVDContenidos interactivos “pop-up”

49. Blu-rayEstándar creado por Philips y SonyRespaldado por una cantidad mayor de fabricantes de computadoras y estudios que HD-DVDIncorpora ventajas especialesMayor enfoque de láser 405nmResistencia a rayonesMejor codificación que permite corregir errores y mayor compresión1 capa: 25GB2 capas: 50GBEn desarrollo discos de 100GB (firmware) y 200GBMPEG-2, MPEG-4, VC1Plataforma BD-J (Blu-ray Disc Java) para contenidos interactivos avanzadosProtección BD+ (permite cambiar dinámicamente las claves de los contenidos originales), ROM-Mark (marca de agua), ICT (igual que HD-DVD)Se pueden producir discos que incluyen contenido DVD y Blu-ray

50. Compara DVD, HD-DVD, Blu-ray

51. Gracias

52. TalleresMultimedia y MedicinaAplicaciones Científicas (Fotografía Médica)Fotografía Infrarroja