ITU-R BR 1356 SPANISH-1998 User Requirements for Application of Compression in Television Production《影视制作中压缩应用的用户需求》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BR.1356 1 RECOMENDACIN UIT-R BR.1356*Requisitos de usuario para aplicacin de la compresin en la produccin corriente*de televisin digital de definicin convencional y su archivo*(Cuestiones UIT-R 238/11 y UIT-R 239/11) (1998) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) qu

2、e los nuevos soportes de almacenamiento en disco incidirn previsiblemente en todas las reas de la produccin de televisin, a saber, la edicin no lineal, la produccin en directo y el almacenamiento de archivos a corto y medio plazo; b) que esta tecnologa ofrece ventajas significativas en trminos de fl

3、exibilidad de explotacin, flujo de produccin y automatizacin de la extraccin muy superiores, por lo que resulta muy atractiva para la mejora de los estudios actuales y el diseo de instalaciones de estudio completamente nuevas; c) que la utilizacin econmica y ms rpida de la tecnologa de almacenamient

4、o jerrquico, junto con las redes de interconexin permitir efectuar operaciones interactivas y multiusuario, a pesar del coste de una reduccin significativa de la velocidad binaria de la seal de vdeo sujeta al proceso mencionado; d) que ya han llegado al mercado una serie de esquemas de reduccin de l

5、a velocidad binaria mutuamente incompatibles que pretenden lograr un almacenamiento de datos econmico, as como distintos formatos de ficheros y protocolos de interconexin de red para el intercambio de seales, lo cual puede poner en peligro el funcionamiento entre equipos individuales y estudios dist

6、antes de fabricantes diferentes; e) que se considera especialmente importante y urgente la realizacin de estudios sobre esquemas de compresin para el almacenamiento y archivo de datos de televisin, lo que redundar en beneficio de las entidades de radiodifusin, incluyendo las de los pases en desarrol

7、lo, lo cual queda patente por las contribuciones recibidas del UIT-D, la WBU y algunas administraciones, recomienda 1 que los algoritmos de compresin y los esquemas de transporte se basen en Normas Abiertas. Ello implica que todas las partes interesadas dispongan de una base justa y equitativa de _

8、*La Comisin de Estudio 6 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2001 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. *Por produccin corriente se entiende la produccin/postproduccin que tiene por finalidad lograr una calidad casi transparente a une velocidad binari

9、a de la seal de vdeo comprimida de aproximadamente 50 Mbits/s. *El alcance de esta Recomendacin se limita a los sistemas de 525 y 625 lneas con entrelazado y a los esquemas de compresin de vdeo que utilizan velocidades binarias de 50 Mbit/s o inferiores (excluyendo el audio) y una resolucin de codif

10、icacin de un cuadro de TV o superior. En el Apndice A de esta Recomendacin figura una descripcin didctica general de los algoritmos de compresin que pueden utilizarse en la produccin de televisin, as como algunos ejemplos de aplicacin. 2 Rec. UIT-R BR.1356 los conocimientos necesarios para aplicar e

11、stas normas. La disponibilidad en el mercado de circuitos y/o algoritmos para la codificacin y decodificacin del soporte lgico puede dar a los usuarios la confianza necesaria para la adopcin de mtodos de compresin particulares; 2 que se ha de minimizar el nmero de mtodos y parmetros de compresin par

12、a cada aplicacin de produccin de televisin definida de forma precisa, a fin de maximizar la compatibilidad y la capacidad de interfuncionamiento; 3 que debe disponerse de mtodos de verificacin del cumplimiento para los que fabrican equipos conforme a las normas, para los algoritmos y los esquemas de

13、 transporte y para los usuarios que adquieren e instalan equipos fabricados conforme a dichas normas. Las entidades de normalizacin deben adoptar normas sobre los mtodos de verificacin del cumplimiento que sirvan de apoyo a las necesidades de los fabricantes y los usuarios; 4 que un esquema de compr

14、esin nico utilizado con distintos parmetros de compresin a lo largo de la cadena debe ser decodificable con un decodificador nico; 5 que conviene desarrollar un decodificador comn (mltiple) que permita utilizar ms de una familia de compresin; 6 que la integracin de la compresin de vdeo en sistemas m

15、s complejos debe efectuarse a travs de interfaces normalizadas. El trnsito por el mtodo de la Recomendacin UIT-R BT.601, es decir, el de decodificacin y recodificacin, debe ser el mtodo por defecto de concatenacin de seales de vdeo comprimidas utilizando tcnicas y/o parmetros distintos; 7 que el esq

16、uema de compresin elegido no debe impedir la utilizacin de infraestructuras basadas en la interfaz digital serie (SDI) de la Recomendacin UIT-R BT.656; 8 que deben continuar examinndose los temas relacionados con la capacidad de interfuncionamiento y deben desarrollarse normas con las que se puedan

17、lograr niveles de calidad predecibles en la realizacin de aplicaciones especficas; 9 que deben disearse trenes binarios que lleven seales comprimidas, de forma que pueda drseles un formato y un empaquetado para el transporte por el mayor nmero posible de tipos de circuitos y redes de comunicacin; 10

18、 que se empleen mtodos adecuados de codificacin del canal y de proteccin contra errores, cuando sea necesario; 11 que los sistemas de compresin se diseen de forma que en su funcionamiento normal, las relaciones de temporizacin de la seal (por ejemplo, sincronismo labial audio/vdeo) y la sincronizaci

19、n presentada a las entradas del codificador se reproduzcan en las salidas del decodificador; 12 que los retardos de la seal experimentados en el proceso de compresin (codificacin/decodificacin) se limiten a duraciones que resulten prcticas para las aplicaciones especficas de produccin de televisin;

20、13 que debe preverse el envo de la informacin seleccionada del intervalo vertical analgico por el sistema de compresin, aunque no necesariamente vaya comprimida con la seal de vdeo. Debe preverse el envo de partes seleccionadas del grupo metadatos a travs de un trayecto transparente de forma sncrona

21、 con los datos de vdeo y de audio; 14 que con el esquema de compresin elegido para los dispositivos que emulan los magnetoscopios se pueda efectuar la reproduccin de imgenes en modo de repeticin de secuencias para identificar el contenido y la reproduccin de imgenes en modos por pasos y de cmara len

22、ta para seleccionar puntos de edicin; Rec. UIT-R BR.1356 3 15 que las interfaces de red y los dispositivos de almacenamiento puedan aceptar las opciones de velocidad binaria variable (VBR) y de velocidad binaria constante (CBR); 16 que los dispositivos de almacenamiento permitan la grabacin y la rep

23、roduccin de trenes de programas de televisin y ficheros como datos en vez de efectuar una decodificacin hasta la seal de banda de base para grabar y recodificar en la reproduccin; 17 que la estrategia de compresin elegida para la televisin normalizada sea ampliable a las aplicaciones de alta definic

24、in para poder disponer de elementos comunes en la fase de transicin. NOTA 1 La Recomendacin UIT-R BR.1357 enumera una serie de trminos especializados que se utilizan frecuentemente en el contexto de los nuevos sistemas de produccin de televisin. APNDICE A Informe sobre la utilizacin de la compresin

25、en la produccin de televisin Introduccin La compresin digital de seales de vdeo est en el centro de la tecnologa de los nuevos sistemas de produccin de programas de televisin del futuro, pues permite el almacenamiento de programas en servidores a los que se puede acceder de manera prcticamente insta

26、ntnea y que permiten la utilizacin simultnea por mltiples usuarios. Estas caractersticas tienen la ventaja de mejorar la eficacia operativa y reducir el coste de la produccin, la post-produccin y la reproduccin de programas de televisin. El Informe identifica una serie de parmetros que definen las c

27、aractersticas bsicas de los distintos esquemas de compresin y ampla su repercusin en la calidad de la imagen y en el margen post-produccin, en una serie de aplicaciones que normalmente se presentan en la produccin de televisin distribuida. PARTE A Aspectos de la compresin 1 Compresin digital para la

28、s seales de vdeo 1.1 Calidad de la imagen La seleccin de los parmetros del sistema de comprensin tiene una influencia significativa en la calidad general de la imagen. Estas alternativas de parmetros de compresin deben optimizarse para mantener la calidad de la imagen, al tiempo que se encajan los d

29、atos de imagen en la anchura de banda o en el espacio de almacenamiento disponibles. Segn las aplicaciones especficas, se pueden optimizar las distintas combinaciones de parmetros de compresin. Los parmetros del sistema de compresin que deben considerarse son: los mtodos de codificacin subyacentes,

30、la estructura de muestreo de la codificacin, el preprocesamiento, las velocidades de datos y la estructura del grupo de imgenes (GOP) utilizada. Al elegir los parmetros del sistema de compresin, tambin se debe tener en cuenta la interaccin entre las alternativas de parmetros. Por ltimo, deben consid

31、erarse aspectos especiales del funcionamiento tales como la edicin de trenes binarios o el empalme de nuevos contenidos con un tren binario de llegada. 4 Rec. UIT-R BR.1356 1.1.1 Mtodo de codificacin El mtodo de codificacin es la alternativa de compresin ms importante. En la cadena de produccin y di

32、stribucin de televisin hay cuatro mtodos de compresin principales: Perfil Principal MPEG-2 a Nivel Principal (MPML), Perfil MPEG-2 4:2:2 a Nivel Principal (4:2:2ML), JPEG de movimiento y DV. Todos estos mtodos de codificacin se basan en la transformada discreta del coseno (DCT) y utilizan la normali

33、zacin y cuantificacin de los coeficientes de la transformada, seguidas de la codificacin de longitud variable. Los mtodos MPEG incluyen la estimacin del movimiento y la compresin en su grupo de tcnicas. Se obtiene de esta manera una mejor eficacia de codificacin, a expensas de un mayor coste en cuan

34、to a memoria y periodo de procesamiento. Los modos JPEG de movimiento y DV estn orientados a la trama, con lo que se minimiza el coste de la codificacin, si bien estos mtodos orientados a la trama no aprovechan la eficacia de codificacin de la estimacin y la compensacin del movimiento entre tramas.

35、Los MPEG y DV permiten el procesamiento adaptable al movi-miento, junto con el procesamiento intratrama. 1.1.2 Estructura de muestreo Los mtodos MPEG, JPEG de movimiento y DV pueden utilizarse con una matriz de pxels 4:2:2 como la de la Recomendacin UIT-R BT.601. Los MPEG y JPEG de movimiento pueden

36、 utilizarse con otras matrices de elementos de imagen, velocidades de trama mltiples y exploracin entrelazada o progresiva. Vase que la matriz 4:2:2 lleva un submuestreo a partir de la seal original en toda la anchura de banda (4:4:4). La matriz de elementos de imagen puede a su vez submuestrearse p

37、ara reducir los datos de la seal con un muestreo 4:2:2, lo que se utiliza normalmente para el intercambio entre sistemas. Los sistemas 4:2:2 tales como el de perfil MPEG-2 4:2:2, JPEG de movimiento 4:2:2 y DV 4:2:2 (que funciona a 50 Mbit/s) utilizan la mitad de muestras de diferencia de color por l

38、nea, en comparacin con las utilizadas en el canal de luminancia. El sistema 4:2:2 da una anchura de banda horizontal mitad en los canales de diferencia de color, comparada con la anchura de banda de luminancia y con la anchura de banda vertical total. Los sistemas 4:1:1 tales como el DV 525 utilizan

39、 un cuarto del nmero de muestras de diferencia de color por lnea, en comparacin con el nmero utilizado en el canal de luminancia. El sistema 4:1:1 reduce la anchura de banda horizontal de diferencia de color a un cuarto de la luminancia en el canal, manteniendo al mismo tiempo la anchura de banda ve

40、rtical total. Los filtros utilizados para lograr las anchuras de banda en el plano horizontal con submuestreo 4:1:1, al igual que otros filtros horizontales, cuenta generalmente con una respuesta en frecuencia plana en su banda de paso, lo que permite la traslacin al sistema 4:2:2 y desde ste sin un

41、a degradacin adicional superior a la del submuestreo 4:1:1. Los sistemas 4:2:0 tales como el DV 6251y el de Perfil Principal MPEG-2 utilizan la mitad de las muestras de diferencia de color horizontalmente y la mitad de las muestras de diferencia de color verticalmente, en comparacin con el nmero uti

42、lizado en el canal de luminancia. Los sistemas 4:2:0 mantienen por tanto la misma anchura de banda horizontal de diferencia de color que los 4:2:2 (es decir, la mitad de la del canal de luminancia), pero reducen la anchura de banda vertical de diferencia de color a la mitad de la del canal de lumina

43、ncia. No obstante, la _ 1Vase que el formato propuesto SMPTE D-7, aunque se basa en la codificacin DV utilizar muestreo 4:1:1 para los sistemas de 525 y de 625 lneas. Rec. UIT-R BR.1356 5 codificacin 4:2:0 no da generalmente una respuesta en frecuencia plana en su banda de paso vertical, con lo que

44、impide la traslacin transparente a otras formas de codificacin. En consecuencia, los sistemas que utilizan el muestreo 4:2:0 con procesamiento intermedio generalmente no mantendrn la anchura de banda total 4:2:0 de la codificacin precedente. Cuando las distintas tcnicas de codificacin de la compresi

45、n vayan concatenadas deben seleccionarse con cautela las estructuras de muestreo de la compresin. En general, la mezcla de distintas estructuras de submuestreo repercute en la calidad de la imagen, por lo que hay que reducir al mnimo la disposicin en cascada de dichas estructuras. Por ejemplo, mient

46、ras que las seales 4:1:1 4:2:0 mantienen su calidad original en el post-procesamiento 4:2:2 (anlogo al rebote de los formatos de cinta), la disposicin en cascada de seales 4:1:1 y 4:2:0 dar generalmente una calidad inferior a la de las 4:1:0. 1.1.3 Procesamiento previo de compresin Los sistemas de c

47、ompresin de vdeo presentan limitaciones inherentes de su capacidad de compresin de imgenes hasta anchuras de banda o espacios de almacenamiento finitos. Los sistemas de compresin se basan en la eliminacin de la redundancia de las imgenes, de forma que cuando stas son muy complejas (con muy poca redu

48、ndancia) puede rebasarse la capacidad de encajarlas en el espacio de datos disponible, lo que da lugar a efectos indeseados de compresin en la imagen. En estos casos, puede ser preferible reducir la complejidad de la imagen mediante otros mtodos antes del tratamiento de compresin. Estos mtodos se denominan de procesamiento previo e incluyen el filtrado y la reduccin del ruido. Cuando hay ruido en la seal de entrada, el sistema de compresin puede gastar algunos bits codificando el ruido, lo que deja un nmero inferior de stos para