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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA estándares MPEG. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias La compresión de señales de vídeo digitales (también llamada compresión de imágenes) se ha utilizado ampliamente durante bastante tiempo. Por ejemplo, para transmitir programas de televisión de alta calidad a través de canales de televisión digital por satélite, la codificación se basa principalmente en el estándar MPEG-2. Otros estándares para el procesamiento (compresión) de señales de video y audio y dónde se implementan se describen en el material publicado. El ancho de banda relativamente bajo de los canales de televisión terrestre y la capacidad de almacenamiento relativamente pequeña de los portadores de señales digitales imponen restricciones significativas a la distribución de información de vídeo de alta calidad. Para resolver este problema, se utiliza la "compresión" de señales de video, una codificación especial que reduce la cantidad de información digital sin degradar notablemente la calidad de las imágenes reproducidas. Los estándares de codificación más utilizados actualmente se conocen como MPEG. La técnica utilizada para codificar eficientemente señales de video digital es eliminar la redundancia espacial y temporal inherente a las imágenes de video, reduciendo así la cantidad de espacio ocupado por las señales de video. Detrás de la definición ligeramente científica del concepto de “compresión” de señales de vídeo (imágenes) se esconde una operación, a primera vista, relativamente sencilla: identificar fragmentos repetidos e información redundante en una señal de vídeo y procesarlos en consecuencia. El ejemplo más simple. Si la señal de video no cambia durante un cierto período de tiempo, entonces basta con transmitirla o grabarla solo una vez, es decir, tomar una fotografía, agregando una breve explicación: “Recuerda la imagen y repite el número de veces especificado. " Los ahorros en la cantidad de información digital registrada o transmitida son evidentes. El siguiente paso es procesar imágenes cambiantes. Aquí el problema es más complicado, pero también solucionable. Se pueden comparar dos imágenes adyacentes (en el tiempo) (cuadros de señal de vídeo) y, en lugar de la segunda, no se puede transmitir el cuadro completo, sino sólo lo que ha cambiado en él en comparación con el primero. Evidentemente, la información sobre los cambios en la imagen (señal de vídeo) ocupa menos volumen que la información sobre el fotograma completo. Para imágenes que no cambian muy rápidamente, el efecto es bastante notable. Y este tipo de tramas prevalecen en la mayoría de los vídeos: los cambios radicales en los fotogramas adyacentes se producen sólo cuando cambia la trama. A esto también podemos sumarle la posibilidad de sintetizar fotogramas con estados de trama intermedios (que proviene del campo de la infografía), y esto amplía aún más las posibilidades de compresión de señales de vídeo. La simplicidad aquí es, por supuesto, evidente. La implementación práctica de la compresión de señales de video pasa por las matemáticas más complejas, circuitos integrados ultragrandes especializados, etc. Pero esto no concierne a los usuarios: solo cosechan los frutos de muchos años de arduo trabajo de especialistas de muchos países del mundo. El nombre MPEG proviene del Moving Pictures Experts Group, un grupo de trabajo creado por la Organización Internacional de Normalización y la Comisión Electrotécnica Internacional para desarrollar estándares de compresión de vídeo. Antes de la aparición del primer estándar desarrollado por este grupo, en la práctica internacional se utilizaban los estándares MPEG-1, H.261 y JPEG para comprimir señales de vídeo. El primero de ellos fue desarrollado para sistemas de telecomunicaciones y se utiliza principalmente para videoteléfonos, teleconferencias, etc. El estándar JPEG recibió su nombre de otro grupo de trabajo: el Grupo Conjunto de Expertos en Fotografía. Aunque este estándar se relaciona con la codificación de imágenes fijas, sus soluciones fueron muy importantes para el desarrollo del estándar MPEG-1, ya que mostraron formas de eliminar información espacial redundante de una señal de video sin una pérdida notable de calidad. El estándar JPEG se utiliza ampliamente en tecnología informática, cámaras digitales, faxes en color y también en Internet. El estándar MPEG-1 se creó para grabar vídeos de 74 minutos (con audio) en CD a velocidades de datos de hasta 1,5 Mbit/s. En este estándar, se procesan diez tramas adyacentes simultáneamente para eliminar la redundancia. El estándar MPEG-1 le permite comprimir la información de vídeo digital entre 100... 150 veces. El siguiente producto del grupo MPEG fue el estándar MPEG-2, que ya había sido creado para uso universal: para telecomunicaciones, transmisión y almacenamiento de información en diversos medios. Admite velocidades de transferencia de hasta 4 Mbps. La calidad de la imagen reproducida que proporciona este estándar permite su uso incluso en televisión de alta definición. El estándar MPEG-2 ya se ha adoptado para la transmisión de televisión digital (DVB - Digital Video Broadcasting) y discos de vídeo universales (DVD - Digital Versatile Disc). Una de las características de este estándar es el cambio dinámico en la tasa de transferencia de información. Esto permite una alta calidad de imagen constante a una tasa de transferencia de datos promedio relativamente baja. A una velocidad de transmisión constante, hay que aumentarla excesivamente y, por tanto, reducir la eficiencia de compresión, o elegir no muy alta y aguantar la pérdida de calidad cuando la escena cambia rápidamente. El grupo MPEG está desarrollando actualmente el estándar MP EG-4, que se define como "compresión de información inteligente" y está destinado a su uso en sistemas de telecomunicaciones (principalmente móviles y portátiles). Admitirá velocidades de transferencia de datos de hasta 64 kB/s. Aunque las tareas principales de MPEG se encuentran en el campo de la compresión de vídeo, los desarrolladores también prestan gran atención a la compresión de audio. Y esto es natural, ya que en la mayoría de los casos imagen y sonido son inseparables. Así, se han adoptado los estándares MPEG-1 Audio y MPEG-2 Audio para grabar películas de vídeo en discos DVD, que están sustituyendo a los CD. El estándar de audio MPEG-1 se creó casi simultáneamente con MPEG-2 y le permite "adjuntar" bits de información de audio estéreo a datos de video. Al mismo tiempo, su velocidad de transmisión se encuentra en el rango de 128...384 kB/s (2 canales). Este estándar se utiliza ampliamente para grabar películas de vídeo en CD, así como para la transmisión de audio digital en Europa y Canadá. El estándar de audio MPEG-2 es un “compañero” del estándar MPEG-2. Es compatible con audio MPEG-1, pero tiene una serie de adiciones funcionales necesarias para la transmisión de audio de alta calidad y la televisión de alta definición. Otro estándar desarrollado por el grupo MPEG es MPEG-2 Digital Surround. Funciona con audio Digital Surround en formato 5.1, que cuenta con tres canales frontales, dos canales traseros completos y un “subwoofer” (se llama “canal 0.1”, de ahí la designación 5.1).
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