Tema 2 REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN MULTIMEDIA

Transcripción

1 Tema 2 REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN MULTIMEDIA

2 Principios de la Digitalización Propiedades de una señal analógica Análisis de Fourier

3 El ancho de banda (bandwidth ) es la frecuencia máxima menos la mínima. Indica las frecuencias que utilizan determinadas tipos de señales También determina la cantidad de información que puede emitir un medio de transmisión

4 Codificador (Encoder) La conversión de una señal analógica a una señal digital se realiza a través de un circuito electrónico conocido como codificador de señal (signal encoder) Para determinar la velocidad de Muestreo (sampling rate) se utiliza el teorema de Nyquist f m (sps) = 2 f h

5 El intervalo de cuantificación o cuantización (quantizer) q va a representar la digitalización de la amplitud siendo n en número de bits utilizado para representar cada muestra. q = (2 A máx )/ 2 n La elección de este intervalo influye en la precisión del muestreo

6 Decodificador (decoder) En necesario transformar la señal digital en analógica para su reproducción La mayoría de las aplicaciones multimedia que utilizan audio y video deben codificar y decodificar simultáneamente. A esta combinación es lo que se llama audio/video CODEC

7 Representación de Texto Tres tipos de texto Texto no formateado Texto formateado Hipertexto Texto no formateado Código ASCII : 7 bits para codificar cada carácter 2 7 códigos diferentes Caracteres imprimibles Caracteres de control Formato Separadores transmisión

8 Representación de Texto Texto Formateado La representación incluye una secuencia de caracteres para controlar el formato Una opción importante es lo que se llama WYSIWYG (What-you-see-is-what-you-get)

9 Representación del Texto Hipertexto Tipo de texto formateado que divide en páginas y se referencia mediante hiperenlaces ( URL ) Lenguaje más usado es el HTML que es un subconjunto del SGML. También se utiliza una mejora del HTML que se llama XML, que le añade un contenido semántico (tags) a la información de las páginas WEB

10 Representación de la Imagen Existe un gran número de programas que permiten la generación de gráficos Una imagen se representa mediante una matriz bidimensional de los pixels que la componen. El número de pixels viene determinado por la resolución de la imagen (640x480) Cada pixel tiene un rango de colores asociado, que depende de número de bits utilizado 8 bits permite tener a cada pixel 256 colores diferentes. Todos los objetos de una imagen está formados de un conjunto de líneas conectadas Cada objeto tiene varios atributos: Forma (shape) Tamaño (posiciones de los pixels de la frontera) El color del borde Editar una imagen significa modificar estos atributos Renderizado (rendering) se llama a la operación de rellenar una figura

11 xisten dos tipos de representación: Bajo nivel: almacenamiento del valor de los pixels, bitmap. Alto nivel: lenguaje que describe la imagen, GIF (Graphical interchage format) y TIFF (tagged image file format)

12 Representación de la imagen Documentos digitalizados Son producidos por un scanner incluido en máquinas de fax. Cada página es escaneada de dcha. a izq., de arriba abajo y produce como resultado un conjunto de líneas La resolución aprox. es de 8 pixels (o pels) por mm. Sólo se utiliza un bit para representar el pixel 0 pixel blanco 1 pixel negro Imágenes digitalizadas Se utiliza más de un bit para digitalizar cada elemento de la imagen (a partir de 8 bits, lo que nos permite representar 256 niveles de grises).

13 Representación de imágenes Principios del color El ojo humano percibe un único color cuando se mezclan un conjunto de colores formado por tres colores considerados primarios. En realidad, todo el espectro de colores (gama de colores) puede generarse mediante la mezcla, en diferentes proporciones, de los tres colores primarios rojo (red R), verde (green G) y azul (blue B). La técnica utilizada para llevar a cabo esta mezcla puede ser: Aditiva: El color negro se genera cuando el porcentaje de los colores primario es 0. Sustractiva: Los tres colores primarios son el cian (cyan C), el magenta (magenta M) y el amarillo (yellow Y).

14 Representación de Imágenes Profundidad del pixel El número de bits por pixel Determina el número de colores que es posible representar 12 bits : 4 bits por color primario, 4096 colores diferentes 24 bits : 8 bits por color primario, 16 millones de colores diferentes El ojo humano no puede discriminar en ese rango de colores, por lo que se utiliza un subconjunto de este rango. Los colores (valor de los tres colores primarios) seleccionados se almacenan en una tabla. Los colores son indexados por el valor de pixel Esta tabla se conoce como CLUT (Color Look-up Table)

15 Representación de Imágenes Proporción de la pantalla (Aspect Ratio): Proporción entre el ancho y la altura de la pantalla: 4/3 16/9 Se llama frame al conjunto de líneas horizontales que constituyen una imagen en un monitor (625 líneas en europa) Las características de los estándares de representación gráfica son las siguientes (resoluciones de pantalla): VGA, res. 640x 480x8, 256 col., mem Kb XGA, res. 640x 480x16, 64K col., mem Kb res. 1024x 768x8, 256 col., mem Kb SVGA, res. 800x 600x16, 64K col., mem. 960Kb res. 1024x 768x8, 256 col., mem Kb res. 1024x 768x24, 16M col., mem Kb Las cámaras digitales y los scanners están basados en un dispositivo llamado CCD ( charge-coupled device). A cada celda de adquisición de luz se le llama foto-sensor. EL formato más utilizado es el TIFF para fotografía electrónica (TIFF/EP)

16 Existen tres métodos m para obtener el color de cada foto-sensor: Un primer método m hace una interpolación n de los valores RGB de los 8 pixels vecinos. Se usa en cámaras c domésticas. El segundo método m se basa en la utilización n de un filtro por cada color que se almacena en tiempos separados. Se usa en cámaras c profesionales. El tercer método m tiene un CCD por cada color básico b y los trata independientemente. Se utiliza en imágenes de mucha calidad y para el

17 Digitalización de la Voz Se utiliza el mecanismo llamado PCM (pulse code modulation), Recomendación ITU-T G.711 El esquema general: El sistema es un digitalizador tradicional, salvo en la cuantificación que no es lineal. En amplitudes bajas la cuantificación es mayor que en las altas, porque el oído humano es más sensible a las bajas. Esto lo realiza el compresor y el descompresor. Utiliza 5 bits de cuantificación.

18 Digitalización de la Música Utiliza el estándar CD-DA ( Digital Audio ) Características: 44.1 Ksps, a la señal se le hace un muestreo cada 23 microsegundos La cuantificación es de 16 bits, intervalos La velocidad del canal en estéreo es Mbps Audio sintetizado Estándar MIDI ( Music Instrument Digital Interface ). Almacena los acordes de cada instrumento que interviene en la canción. Ocupa poco espacio

19 Representación de audio Se consideran dos tipos de señales de audio: la producida por la voz, y la música de alta fidelidad. El ancho de banda típico de la voz va de los 50 Hz. a los 10 KHz., según el teorema de Nyquist necesitamos 20Ksps muestras, y una cuantificación de 12 bits. El ancho de banda de la música va entre los 15 Hz. a los 20 KHz, necesitamos 40 Ksps muestras, y una cuantificación de 16 bits. Si es estéreo necesitamos dos señales.

20 Represetnación del Vídeo El vídeo se aplica en las aplicaciones de entretenimiento, las interpersonales, y las interactivas. Cada una necesita una calidad de video diferente. Difusión de televisión Sistema utilizado en Europa es el PAL, con 625 líneas 50 Hz. y en USA el NTSC con 525 líneas 60 Hz. Las propiedades de las señales de color son las siguientes: brillo ( brightness ): cantidad de luz, variación entre el color negro y el blanco color ( hue ): determina la frecuencia y longitud de onda que define a cada color saturación ( saturation ): determina la viveza del color, va de tonos pastel al rojo chillón. El término Luminancia ( Y ) se refiere al brillo y la Cromináncia se refiere al color y la saturación. La señal resultante de mezcla de la luminancia y la cromináncia es el video compuesto. En el sistema PAL el video compuesto tiene estos valores: Y = R G B U = ( B Y ) V = ( R Y ) (Donde Y es el valor de luminancia; R, G, B son los valores de cada color; U es el valor de la cromináncia azul; y V es el valor de la cromináncia roja)

21 Representación del Vídeo Vídeo Digital Utilizado en estudio de grabación. Estándar CCIR-601. Los formatos de digitalización más comunes son: Formato 4:2:2, realiza una digitalización de 13.5 MHz. de la luminancia ( Y ) y 6.75 MHz. en los valores de cromináncia ( U y V ). Las muestras se realizan 4 Y, 2 U y 2 V ( 4:2:2). Resolución es de Y = 720x576, U = V = 360 x 576 Formato 4:2:0, igual que el anterior, aunque disminuye a la mitad las muestras de la cromináncia. Resolución Y = 720x576, U = V = 360 x 288 Formatos de televisión digital ( HDTV ), pantalla es de 16/9, resolución 1920 x Utilizan formato 4:2:2 y 4:2:0 SIF ( source interface format ), calidad similar a la de un video doméstico ( VCR ). Utiliza la mitad de refresco 30 Hz, con escaneo progresivo. Formato 4:1:1. Resolución Y = 360x288, U = V = 180 x 144 CIF ( common interface format ), se utiliza en aplicaciones de video conferencia. Utiliza la mitad del refresco 30 Hz, igual que el SIF. Se utilizan mejoras de resolución como: 4CIF ( Y= 720x576; U=V=360x288) 16CIF ( Y= 1440x1152; U=V=720x576) QCIF ( quarter CIF ), aplicaciones de video-teléfono. Refresco de 15 Hz. y resolución Y=192x144; U=V=90x72