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ıllı H.264MPEG-4 AVC wiki: info, historia y vídeos

  H.264MPEG-4 AVC 

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H.264 o bien MPEG-cuatro parte diez es una regla que define un códec de vídeo de alta compresión, desarrollada de manera conjunta por el ITU-T Vídeo Coding Experts Group (VCEG) y el ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG). La pretensión del proyecto H.264/AVC fue la de crear un estándar capaz de administrar una buena calidad de imagen con tasas binarias de forma notable inferiores a los estándares anteriores (MPEG-dos, H.263 o bien MPEG-cuatro parte dos), aparte de no acrecentar la dificultad de su diseño.

Para asegurar un diligente desarrollo de exactamente la misma, la ITU-T y la ISO/IEC acordaron unirse para desarrollar de forma conjunta la próxima generación de códecs de vídeo. El Joint Vídeo Team (JVT) estaba formado por especialistas del VCEG y MPEG y nació en el mes de diciembre de dos mil uno con la meta de llenar el desarrollo técnico del estándar cara dos mil tres. La ITU-T planificó adoptar el estándar bajo el nombre de ITU-T H.264 y también ISO/IEC bajo el nombre de MPEG-cuatro Parte diez Códec de Vídeo Avanzado (AVC) y de acá brotó el nombre híbrido de H.264/MPEG-cuatro AVC. Para comenzar a programar el código del nuevo estándar adoptaron las próximas premisas:

• La estructura DCT + Compensación de Movimiento de las versiones precedentes era superior a otros estándares y por esto no había ninguna necesidad de hacer cambios esenciales en la estructura.

• Algunas formas de codificación de vídeo que habían sido excluidas anteriormente debido a su dificultad y su alto costo de implementación se volverían a examinar para su inclusión pues la tecnología VLSI había sufrido un adelanto notable y una bajada de costos de implementación.

• Para permitir una libertad máxima en la codificación y eludir limitaciones que comprometan la eficacia, no se contempla sostener la compatibilidad con reglas precedentes.

El empleo inicial del MPEG-cuatro AVC estuvo enfocado cara el vídeo de baja calidad para videoconferencia y aplicaciones por Internet, basado en ocho bits/muestra y con un muestreo ortogonal de 4:2:0. Esto no daba salida al empleo de este códec en entornos profesionales que demandan resoluciones más elevadas, precisan más de ocho bits/muestra y un muestreo de 4:4:4 o bien 4:2:2, funciones para la mezcla de escenas, tasas binarias más elevadas, poder representar ciertas unas partes de vídeo sin pérdidas y usar el sistema de color por componentes RGB. Por esta razón brotó la necesidad de programar unas extensiones que aguantasen esta demanda. Tras un año de trabajo intenso brotaron las “extensiones de gama de fidelidad” (FRExt) que incluían:

• Sustento de un tamaño de transformada adaptativo.
  
• Sustento de una cuantificación con matrices escaladas.
  
• Sustento de una representación eficaz sin pérdidas de zonas concretas.

Este conjunto de extensiones llamadas de "perfil alto" son:

• La extensión High que acepta 4:2:0 hasta ocho bits/muestra.
  
• La extensión High-diez que acepta 4:2:0 hasta diez bits/muestra.
  
• La extensión High 4:2:2 que acepta hasta 4:2:2 y diez bits/muestra.
  
• La extensión High 4:4:4 que acepta hasta 4:4:4 y doce bits/muestra y la codificación de zonas sin pérdidas.

A continuación podemos ver una tabla con más especificaciones sobre estos perfiles en contraste con el perfil original:

OriginalHighHigh 10High 4:2:2High 4:4:4slices I y PSÍSÍSÍSÍSÍslices BNOSÍSÍSÍSÍslices SI y SPNONONONONOimágenes de referencia múltiplesSÍSÍSÍSÍSÍfiltro "deblocking"SÍSÍSÍSÍSÍcodificación CAVLCSÍSÍSÍSÍSÍcodificación CABACNOSÍSÍSÍSÍordenación flexible de macrobloques (FMO)SÍNONONONOordenación arbitraria de slices (ASO)SÍNONONONOslices redundantes (RS)SÍNONONONOpartición de datos (DP)NONONONONOcodificación entrelazadaNOSÍSÍSÍSÍformato 4:2:0SÍSÍSÍSÍSÍformato monocromo (4:0:0)NOSÍSÍSÍSÍformato 4:2:2NONONOSÍSÍformato 4:4:4NONONONOSÍ8 Bits/píxelSÍSÍSÍSÍSÍ9 y diez Bits/píxelNONOSÍSÍSÍ11 y doce Bits/píxelNONONONOSÍtransformada 8x8NOSÍSÍSÍSÍmatrices de cuantificaciónNOSÍSÍSÍSÍcuantificación Cb y Cr separadasNOSÍSÍSÍSÍcodificación sin pérdidasNONONONOSÍOriginalHighHigh 10High 4:2:2High 4:4:4

H.264/MPEG-cuatro AVC no supone una enorme tecnología respecto a las reglas de codificación de vídeo precedentes. Las diferencias se pueden localizar a pequeña escala sobre el principio general de codificación (predicción, transformada, cuantificación, etcétera). La clave de ello es la menor cuantía de información que se precisa guardar en los vídeos codificados a través de este códec.

Tipos de imágenes

Podemos localizar exactamente las mismas imágenes que en las reglas precedentes (Imágenes I, P y B) y 2 nuevas, la SP (Switching P) y la SI (Switching I) que sirven para codificar la transición entre 2 flujos de vídeo. Dejan, sin mandar imágenes intra muy costosas en tiempos de procesamiento, pasar de un vídeo a otro usando predicción temporal o bien espacial como anteriormente, mas con el beneficio que dejan la reconstrucción de valores concretos precisos de la muestra si bien se empleen imágenes de referencia diferentes o bien un número diferente de imágenes de referencia en el proceso de predicción.

Compensación de movimiento

El proceso de compensación de movimiento es diferente de las reglas precedentes pues plantea una enorme pluralidad de formas y de particiones de bloques. Cara la compensación de movimiento, cada macrobloque, además del tamaño original (16x16 pixeles), puede ser descompuesto en subbloques de dieciseis x ocho, ocho x dieciseis o bien ocho x ocho pixeles. En este último caso, es posible desarticular por su parte cada subbloque de ocho x ocho pixeles en particiones de ocho x cuatro, cuatro x ocho o bien cuatro x cuatro pixeles. Ya antes, el estándar más novedoso introducía particiones de 8x8. Esta pluralidad de particiones da una mayor precisión en la estimación, a lo que se aúna una precisión que puede llegar hasta una cuarta parte de pixel.

Es una aproximación a la DCT (transformada prudente del coseno) que viene usándose en vídeo mas con las próximas particularidades:

• Tamaño: 4x4 pixeles (8x8 en los perfiles FRExt).
  
• Coeficientes enteros: lo que deja eludir los fallos de redondeo frecuentes en la DCT tradicional (factores irracionales) y asegurar un ajuste perfecto entre la transformación directa y la inversa.
  
• Precisión finita: Otra consecuencia conveniente de la característica precedente es que se puede calcular sin sobrepasar los dieciseis bits de precisión.
  
• Eficiencia: Se puede incorporar solamente a través de sumas y desplazamientos binarios.

Cuantificación

Cada paso del factor de cuantificación (QP) acrecienta un doce con cinco por ciento el intervalo de cuantificación, lo que equivale a duplicarlo por cada seis pasos. El rango activo del QP ha aumentado con respecto a reglas precedentes, pues los valores van de 0 a cincuenta y uno. Los macrobloques se cuantifican usando un factor de control que puede mudar adaptándose al bloque por cada bit auxiliar (partiendo de ocho bits, cincuenta y dos pasos). Además de esto, para poder lograr los mejores resultados visuales la cuantificación de la crominancia es más esmerada que la de luminancia.

Filtro de "deblocking"

H.264 asimismo integra un filtro antibloques que mejora la eficiencia de compresión y la calidad visual de las secuencias de vídeo suprimiendo efectos indeseables de la codificación como por poner un ejemplo el efecto de bloques.

Exploración de los coeficientes

Existen 2 modos de exploración de los factores transformados: "zigzag" y "zigzag inverso". El segundo modo de exploración deja particularmente la lectura del macrobloque en sentido opuesto para poder marchar con la codificación entrópica adaptativa.

Codificación entrópica

La codificación entrópica se puede efectuar de 3 formas diferentes. Un primer procedimiento empleado es el conocido UVLC (Universal Variable Length Coding). Este género de codificación es usado para codificar la enorme mayoría de los elementos de sincronización y cabeceras. Los otros 2 métodos son usados para codificar una buena parte del resto de elementos sintácticos (factores, vectores de movimiento). Las codificaciones usadas para esta labor están basadas en VLC (Variable Length Coding) de forma adaptativa, de este término nace el CAVLC (Context Adaptative Variable Length Coding) y el CABAC (Context Adaptative Binary Arithmetic Coding).

Adaptación a la red

Conceptualmente los algoritmos están divididos en 2 capas: una primera capa de codificación de vídeo VCL (Vídeo Coding Layer) que se encarga de representar de forma eficaz el contenido de vídeo y una capa de adaptación a la red NAL (Network Abstraction Layer) que está dirigida más particularmente a amoldar el formato de datos de vídeo al soporte de transmisión.

Algoritmos para la prevención de pérdidas

La ordenación flexible de macrobloques (FMO) y la ordenación arbitraria de slices (ASO) son técnicas para remodelar la representación de las zonas esenciales (macrobloques) si bien asimismo pueden ser empleadas para otros objetivos.

La partición de datos (DP) da la capacidad de separar los elementos de sintaxis más esenciales de los menos esenciales en bultos de datos diferentes, dejando el empleo de protección de fallo dispar (UEP).

El algoritmo de slices redundantes (RS) deja a un codificador mandar una representación suplementaria de una zona de imagen que puede ser utilizada si la representación primaria es corrompida o bien perdida.

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