2.- La compresión de vídeo y el streaming, conceptos de bit rate, frame rate y métodos de compresión

¿Porqué existen los formatos de compresión?

En primer lugar porque una hora de vídeo a pantalla completa sin comprimir son 115.200 MB. Incluso aunque capturemos a resolución 352x288 necesitaremos 8 MB/s, una cantidad considerable teniendo en cuenta que nos harían falta 28 GB por cada hora de captura, más el espacio necesario para realizar la edición del vídeo capturado. Así pués, es obvio que se hace necesaria la intervención de formatos de compresión.

En segundo lugar, porque algunos de estos formatos de compresión nos van a propiciar el streaming o lo que es lo mismo, la descarga por flujo del vídeo. Hasta la aparición del streaming en 1995, la reproducción de contenido multimedia desde internet necesariamente implicaba tener que descargar completamente el archivo a disco. La tecnología streaming permite cargar contenidos multimedia como la música y los vídeos sin necesidad de esperar a que éstos se descarguen al disco duro completos. Para ello se descarga cierta cantidad de información para permitir su iniciación almacenándola en una porción de memoria que llamamos buffer, y mientras nosotros visualizamos esa información, el fichero sigue descargándose de forma transparente. En difinitiva, el streaming nos permite ver y oír en tiempo real audíos y vídeos.

Conceptos de Bitrate, frame rate y métodos de compresión

Sin entrar en detalles profundos sobre streaming, debemos tener en cuenta antes de empezar a comprimir cualquier película que nos venga en gana a formato FLV, ciertos conceptos que es bueno analizar antes de ponernos a preparar nuestra web con contenido de vídeo en Flash.

El Bit Rate (en español velocidad binaria, cadencia, tasa o flujo de bits) define el número de bits que se transmiten por unidad de tiempo a través de un sistema de transmisión digital o entre dos dispositivos digitales. Así pues, el bit rate es la velocidad de transferencia de datos.

Habitualmente el bitrate se mide en Kbps o Kilobits por segundo. Si dividimos entre 8, nos sale el bitrate en KBps (KiloBytes por segundo). Por poner un ejemplo, si tenemos un vídeo que va a 600 Kbps, divido entre 8 y me sale 75 KBps, lo que quiere decir que cada segundo de ese vídeo me ocupará 75 KB. Multiplicando por los segundos que dure, obtendré el tamaño que ocupa. Por ejemplo si el vídeo dura una hora, 3600 segundos, al multiplicar 75*3600 me salen 270000 KB, es decir, 263.7 MB (recuerda que 1024 KB = 1 MB). Son matemáticas muy básicas, así que ¡sin miedo.

El Frame Rate (Velocidad/Flujo de vídeo) indica el número de fotogramas por segundo (fps) para reproducir vídeo. En general, debe introducirse un valor que coincida con los fps del vídeo final o valores inferiores para procesar archivos de previsualización con más rapidez.

Cuando se cambie este valor, asegurarse de que el nuevo valor es divisible por el valor original. Por ejemplo: si su valor original era de 29'97, puede reducirse a 14'985, o si era de 30, se puede reducir a 15 o a 10. Si se elige un valor que es diferente del que tenía el vídeo original, el resultado puede reproducirse con distorsiones o desincronismos entre el audio y la imagen.

Jason R. Dunn en su artículo “Compresión de vídeo digital” explica esta interesante exposición de las técnicas de compresión de vídeo utilizadas normalemente:

Se pueden utilizar muchos métodos y estrategias diferentes para comprimir los archivos multimedia digitales hasta un tamaño práctico. Éstos son algunos de los más comunes:

Compresión de audio psicoacústica

La palabra psicoacústica suena complicada, pero sólo significa “la forma en que el cerebro interpreta el sonido”. Todas las formas de audio comprimido utilizan potentes algoritmos para desechar la información de audio que no podemos oír. Por ejemplo, si grito con todas mis fuerzas y al mismo tiempo zapateo ligeramente con el pie, se oirá mi voz pero probablemente no se oirá el zapateo. Si nos deshacemos del sonido del zapateo, habrá menos información y un tamaño de archivo más pequeño pero, a efectos prácticos, sonará igual.

Compresión de vídeo psicovisual

La compresión de vídeo psicovisual es similar a su equivalente en audio. En lugar de desechar el audio que non podemos oír, los modelos psicovisuales descartan los datos que los ojos no necesitan. Un clip sin comprimir que muestra una silla en la misma ubicación durante 60 segundos repite los mismos datos de esa silla en cada fotograma. Con la compresión de vídeo psicovisual, los datos de la silla de un fotograma se almacenan y vuelven a utilizar en los fotogramas posteriores. Este tipo de compresión, llamado “redundancia de datos estadísticos” es uno de los trucos matemáticos que utilizan WMV, MPEG y otros formatos de vídeo para comprimir el vídeo al tiempo que conservan una buena calidad.

Compresión sin pérdidas

El término sin pérdidas significa “sin pérdida de datos”. Cuando se comprime un archivo en el modo sin pérdidas, se conserva el 100 por cien de los datos, de forma similar a cuando se comprime un documento en un archivo zip (el archivo del documento se reduce de tamaño pero todas las palabras siguen estando ahí cuando lo descomprime). Puede guardar vídeo sin pérdidas una y otra vez sin perder ningún dato, la compresión sólo concentra los datos en un espacio más pequeño. La compresión sin pérdidas ahorra menos espacio porque sólo puede comprimir los datos hasta que no le quede más remedio que desechar información.

Compresión con pérdidas

La compresión con pérdidas desecha los datos para conseguir una velocidad de bits inferior. La compresión psicoacústica y la compresión psicovisual son tecnologías con pérdidas que consiguen archivos más pequeños con menos datos que los archivos originales. Y cada vez que guarda un archivo con un formato de archivo con pérdidas, se desechan más datos, incluso aunque lo guarde con el mismo formato. Una buena regla práctica es la de utilizar un formato con pérdidas sólo como paso final del proyecto.