Computadores y Comunicaciones. Tema 6: Aplicaciones Multimedia

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1 Computadores y Comunicaciones Tema 6: Aplicaciones Multimedia Febrero, 2011 Jorge Juan Chico Julián Viejo Cortés Departamento de Tecnología Electrónica Universidad de Sevilla Usted es libre de copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra y de hacer obras derivadas siempre que se cite la fuente y se respeten las condiciones de la licencia Attribution-Share alike de Creative Commons. Puede consultar el texto completo de la licencia en Objetivos Comprender los fundamentos de la representación digital de imágenes, audio y video Conocer los principales formatos de codificación de datos multimedia Comprender la importancia de los algoritmos de compresión en los formatos multimedia Saber visualizar, reproducir y editar datos multimedia mediante las aplicaciones adecuadas 2

2 Contenidos Gráficos Mapas de bits Dibujo vectorial Audio Video Contenedores y codecs 3 Mapas de bits Los ordenadores componen imágenes mediante el dibujo de puntos de distinto color llamados "pixel" El color de cada punto se codifica con un número binario de un número determinado de bits. El número de bits empleado se llama "profundidad de color". Ej. 8 bits, 16 bits, 24 bits (color verdadero). pixel 4

3 Mapas de bits Codificación del color Un determinado color se forma componiendo tres colores primarios en distintas intensidades: ROJO (R), VERDE (G) AZUL (B) Con 24 bits: 8 bits para cada color, 256 valores ( ) R G B negro blanco rojo intenso amarillo azul claro naranja 6

4 Mapas de bits. Canales de color canal rojo canal verde canal azul 7 Mapas de bits. Formatos La mayor parte de los formatos emplean compresión Compresión sin pérdidas Emplean algoritmos similares a los usado para comprimir otros tipos de datos Ratio típico: 2 a 1 (depende de la imagen) Ej: gif, png Compresión con pérdidas Emplean algoritmos que aprovechan la correlación espacial en el color de los bits, modificando la imagen de forma poco perceptible Ej: transformada discreta de cosenos (DCT) Ratio de compresión/fidelidad configurable (típico 10 a 1) Especialmente adecuado para imágenes naturales (fotografía) Ej: jpeg (jpg) 8

5 Mapas de bits. Aplicaciones Fotografía digital almacenamiento procesamiento retoque fotográfico Sistemas de teledetección Postproducción de cine Ej: The Gimp Dibujo artístico Ej: The Gimp, GNU Paint, Tux Paint 9 Dibujo vectorial Gráficos creados como conjunto de formas geométricas círculos, rectángulos, líneas, cadenas de texto,... Descripción mediante lista de propiedades forma color tamaño coordenadas Pueden describirse gráficos complejos con pocos datos Transformaciones geométricas rápidas y sin pérdidas de calidad SVG (Scalable Vector Graphics): formato que aspira a convertirse en un estándar universal de gráficos vectoriales 10

6 Dibujo vectorial. Aplicaciones Dibujo artístico Dibujo técnico Creación de iconos, logos, etc. Composición: cartelería, folletos, etc. 11 Contenidos Gráficos Mapas de bits Dibujo vectorial Audio Video Contenedores y codecs 12

7 Audio. Codificación A t El sonido se representa por una curva de amplitud (presión, señal eléctrica, etc.) frente al tiempo. Codificación digital: Muestreo: se toma el valor de la señal a intervalos regulares. Frecuencias típicas de muestreo (Hz): 11025, 22050, Cuantización: la amplitud se representa con un número determinado de bits. Ej. 8, 16 bits. 13 Audio. Codificación La calidad será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo y el número de bits por muestra Ejemplo: calidad CD: 44100Hz, 16 bits/muestra 14

8 Audio. Formatos La mayor parte de los formatos emplean compresión Compresión sin pérdidas Emplean algoritmos similares a los usado para comprimir otros tipos de datos, pero aprovechando la correlación temporal de los datos Ratio típico: 2 a 1 (depende de la imagen) Ej: flac Compresión con pérdidas Emplean algoritmos que reducen o eliminan las componentes del audio que se consideran poco perceptibles para la audiencia, reduciendo así el volumen de datos necesario para representar la onda de audio. Ratio de compresión/fidelidad configurable (típico 10 a 1) Ej: MPEG Audio Layer 3 (MP3), Ogg vorbis, Dolby AC3, Contenidos Gráficos Mapas de bits Dibujo vectorial Audio Video Contenedores y codecs 16

9 Vídeo. Codificación El vídeo digital consiste en una sucesión de imágenes (fotogramas) digitales a un determinado ratio (ej: 25 fps -frames per second-) El bit rate sin compresión es muy elevado Ej: DVD PAL 720x576 pixel, 25fps: 29,7 MB/s = MB/h Todos los formatos prácticos emplean compresión Fotogramas intra-codificados: dentro de cada fotograma (redundancia espacial), similar al jpeg. Fotogramas predictivos: entre fotogramas (redundancia temporal): fotogramas sucesivos suelen ser similares. Se codifican: cambios de posición (desplazamientos) cambios de orientación (rotaciones) cambios de brillo nuevos pixel Ratio de compresión típico: 200 a 1 17 Vídeo. Codificación I B B B P B B B P B B B I predictive-coded frame bidirectionally-predictive-coded frame intra-coded frame 18

10 Vídeo. Formatos La mayoría de los formatos en uso han sido promovidos por el Moving Pictures Expert Group (MPEG) en forma de estándares MPEG-1: usado en los VCD. Define también formatos de audio como el MPEG audio layer 3 (MP3) MPEG-2: usado en DVD, SVCD, TDT (DVB), HDTV,... MPEG-4: usado sobre todo en ordenadores y reproductores domésticos. Posible uso en HD-DVD, Blu-ray. Implementaciones: divx, xvid,... Los formatos MPEG están protegidos por patentes que obligan al pago de derechos en países que permiten patentes de software Otros formatos: Theora: formato libre de patentes de calidad similar a MPEG-4. Empleado a menudo con audio Vorbis Dirac: formato y algoritmo de calidad similar a MPEG-4 producido por la BBC. Presentado en enero de Se espera mejore la calidad respecto a MPEG Vídeo. Contenedores y codecs Contenedor: formato para almacenar datos de video y audio mezclados, independientemente de la forma de codificarlos Ej: MPEG, VOB, AVI, OGG,... Codec: módulo software que implementa un algoritmo para codificar y/o decodificar video Ej: divx (MPEG-4), xvid (MPEG-4), Theora, Dirac,... Algunos contenedores se usan de forma frecuente con determinados codec. Ej: AVI: divx+mp3, xvid+ac3,... MPEG: mpeg2+mp2, mpeg2+mp3,... OGG: Theora+Vorbis 20

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