H.264 es el nuevo estándar de vídeo digital de alta definición, y por buenos motivos. Para entregar la misma calidad de vídeo, un "codec" (codificador/descodificador) basado en el estándar H.264 comprime los archivos de vídeo digital ocupando sólo la mitad del espacio que el estándar MPEG-2 utilizado en discos DVD. Esto significa que puedes disfrutar de excelente vídeo de alta definición sin sacrificar velocidad ni rendimiento.
¿Qué es H.264?
En DivX Plus®, el vídeo emplea el estándar H.264, un formato digital avanzado que permite codificar eficientemente vídeo de alta definición. ¿Por qué el estándar H.264 es tan bueno? Para no extendernos demasiado en detalles técnicos, resumiremos explicando que H.264 es una colección de potentes funciones que permiten reproducir vídeo de alta calidad con tasas de transferencia de datos muy reducidas. DivX Plus permite crear, disfrutar y compartir impresionantes vídeos HD de alta definición del mismo modo que se hace con vídeo DivX® de definición estándar. Esto incluye operaciones tales como la creación de bibliotecas personales en disco duro, la grabación de archivos en discos ópticos o la transferencia de archivos a dispositivos DivX Plus mediante lápices USB, o incluso su transmisión a visitantes de páginas web, mediante DivX Plus Web Player.
El estándar H.264 es el claro sucesor que reemplazará a algunos de los actuales formatos habituales, como DV, el estándar empleado por muchas cámaras de vídeo de gran consumo, y MPEG-2, el estándar para vídeo en DVD, así como algunos tipos de televisión por cable y de difusión digital.
¿Por qué DivX Plus?
El estándar H.264 tiene en cuenta el hecho de que diferentes tipos de dispositivos descodificadores pueden tener requisitos y prestaciones individuales. Por ejemplo, comparados con los ordenadores de sobremesa, los dispositivos móviles pueden tener resoluciones de pantalla más bajas, menos memoria interna y menos capacidad de cálculo, así como funciones para prolongar la vida útil de la batería. Podemos condicionar sustancialmente los requisitos de reproducción seleccionando las mismas funciones de flujo de bits del estándar H.264 utilizadas durante la creación del contenido. DivX Plus HD contiene un equilibrado conjunto de funciones desarrolladas en colaboración con nuestros socios fabricantes, que proporcionan elevados niveles de compresión e interoperabilidad con una enorme variedad de dispositivos, como reproductores de DVD, reproductores de Blu-ray, televisores digitales, descodificadores de televisión y otros.
¡Prepárate, que lo que viene es serio!
Una nota de precaución antes de proceder: Si sólo te interesa conocer la información general de H.264 y saber por qué pensamos que es tan bueno, esperamos que los párrafos anteriores te hayan ayudado. Pero si deseas profundizar en los intrincados detalles técnicos de la compresión de vídeo y de los adelantos que el estándar H.264 aporta al oscuro arte de la codificación de vídeo, te dedicamos las 1.000 palabras siguientes.
Fundamentos de la compresión
de vídeo digital
El vídeo digital se comprime para economizar espacio, tanto en su ancho de banda al transmitirlo como en su tamaño al almacenarlo en el soporte correspondiente. Un codec (contracción del término inglés "compressor/decompressor") se encarga de codificarlo y descodificarlo. En el caso de DivX, se trata de tomar una secuencia de vídeo sin procesar (también denominado vídeo en bruto o "raw video" en inglés), transformarla en una serie de bits denominada secuencia de bits ("bitstream"), para luego volver a transformar dicha secuencia en vídeo en bruto. Si perfeccionamos las técnicas de codificación y descodificación integradas en el codec, podremos transmitir vídeo de mayor calidad utilizando el mismo ancho de banda que antes. Es lógico que tanto los codificadores como los descodificadores sean cada vez más complejos, puesto que deben mantenerse a la altura de la creciente capacidad de procesamiento de datos de los ordenadores.
Un codificador H.264 reduce la cantidad de información necesaria para reproducir el vídeo entrante, ya que aprovecha la redundancia de la información visual que va codificando, tanto espacialmente (dentro del mismo cuadro) como temporalmente (entre cuadros sucesivos). En el sentido temporal, un codificador procesa cada cuadro subdividiendo la imagen que éste contiene en una cuadrícula de bloques. A continuación, busca esos mismos bloques en los cuadros anteriores o siguientes y compara sus texturas, una técnica conocida como estimación del movimiento. Por cada coincidencia suficiente detectada por el codificador, para reproducir posteriormente la textura de cada bloque, un descodificador sólo necesitará un vector que apunte a la textura de referencia coincidente y una breve información para corregir cualquier pequeña diferencia de textura. En el sentido espacial, cuando la estimación del movimiento no proporciona coincidencias suficientes, un codificador puede utilizar la textura de bloques próximos dentro del mismo cuadro para predecir la textura de cada bloque y sólo almacenará la diferencia entre la predicción y la textura real. Aunque este método es más eficiente que almacenar directamente la textura completa, es más costoso que el método de estimación del movimiento. Los codificadores H.264 actúan como compresores “lossy” (término inglés que significa “con pérdida de información”); su objetivo no es reproducir cada cuadro original de forma exacta, sino elegir el método óptimo para reducir la tasa de transferencia de datos, preservando la calidad visual en la medida de lo posible. Con los ajustes adecuados, las diferencias pueden ser imperceptibles, incluso con niveles de compresión próximos a 100:1 con respecto al vídeo no procesado.
El estándar H.264 ofrece mejoras sustanciales de rendimiento sobre sus predecesores. Por ejemplo, un DVD puede albergar una película de dos horas comprimida con el sistema de codificación MPEG-2 (habitualmente utilizado para vídeo en DVD). Pero con el codec H.264 pueden almacenarse hasta cuatro horas de vídeo. La codificación H.264 empleada por DivX Plus es aún más eficiente que el popular codec DivX 6, basado en el estándar MPEG-4 ASP, predecesor de H.264.
¿Qué novedades incorpora el estándar H.264?
La implementación de H.264 en el formato DivX Plus aporta una serie de nuevas características que mejoran los niveles de calidad y compresión de imágenes con respecto al codec DivX 6 (ASP):
Filtro antibloques
La eliminación de bloques es una técnica que pretende eliminar efectos no deseados en la imagen descodificada. Consume muchos recursos de CPU. El descodificador DivX ASP utiliza el filtro antibloques como técnica de procesamiento posterior para mejorar la calidad durante la reproducción, si bien la aplica opcionalmente, dependiendo de la disponibilidad de tiempo de la CPU. Mientras que en ordenadores rápidos se obtiene la mejor imagen posible, los ordenadores más lentos tienen que prescindir de este procesamiento posterior para garantizar una reproducción más suave y sin titubeos. Por el contrario, la especificación H.264 prevé la aplicación del filtro antibloques en cada cuadro, tanto al codificar como al descodificar. El resultado es una codificación más eficiente, ya que se reduce la presencia de ruido en los cuadros de referencia, pero obviamente no existe la posibilidad de desactivar el filtro antibloques para aumentar el rendimiento de la reproducción en sistemas más lentos.
Más imágenes de referencia:
Ambos estándares ASP y H.264 utilizan la estimación del movimiento para codificar eficientemente cada cuadro, reconstruyendo nuevos cuadros mediante el desplazamiento de texturas desde cuadros adyacentes ya descodificados. Según el estándar ASP, las únicas referencias intercuadros permitidas son a cuadros siguientes o anteriores, y los cuadros que utilizan ambas referencias no pueden servir a su vez como referencias. Estas restricciones son importantes para dispositivos más antiguos, porque limitan la memoria necesaria para descodificar cualquier secuencia y reducen el número de cuadros de referencia en los que un codificador puede consumir tiempo de búsqueda durante la estimación del movimiento. El estándar H.264 amplía sustancialmente el sistema de imágenes de referencia, permitiendo que un solo cuadro establezca referencias a muchos cuadros anteriores y siguientes y admitiendo todos los tipos de cuadros como imágenes de referencia.
Estimación del movimiento con una precisión de un cuarto de píxel
Cuando el codificador DivX ASP busca bloques en cuadros anteriores y siguientes, evalúa los vectores de movimiento con una precisión de hasta medio píxel. Las búsquedas de medio píxel se pueden ejecutar rápidamente durante la codificación. También la reconstrucción de texturas a partir de vectores de movimiento con una precisión de medio píxel se ejecutan a gran velocidad durante la reproducción. H.264 utiliza una precisión de un cuarto de píxel para la detección de movimiento, lo que conlleva tiempos de búsqueda más largos durante la codificación y complica las reconstrucciones de texturas durante la reproducción. Sin embargo, a pesar de estos requisitos de procesamiento más elevados, su predicción más exacta produce cuadros más nítidos y aumenta la eficiencia de codificación.
Bloques más pequeños, predicción mejorada
Tanto ASP como H.264 utilizan 16x16 píxeles como tamaño fundamental de sus bloques. En ASP, los bloques pueden subdividirse en cuatro particiones de 8x8 píxeles, pero H.264 permite subdividir los bloques en unidades de 4x4 píxeles. La reducción del tamaño de los bloques resulta beneficiosa en regiones de resolución espacial baja, haciéndola particularmente útil para definiciones estándar y contenidos móviles. H.264 también ofrece mucha más flexibilidad en la predicción intracuadros, de modo que, si la estimación del movimiento falla o los cuadros clave están cifrados, la textura de los bloques se puede almacenar más eficientemente que con el estándar ASP.
¿Qué tiene de especial la implementación del estándar H.264 en DivX Plus?
Es un error muy común pensar que H.264 es un formato con una única forma. Los diferentes perfiles de H.264 presentan diferentes conjuntos de características que no necesariamente son subconjuntos de otras. Esto causa problemas de interoperabilidad. Queremos unificar el formato H.264 en una sola entidad para que los usuarios puedan crear y reproducir sus medios digitales en sus cámaras de vídeo, reproductores multimedia portátiles y televisores, de manera directa y natural. Los elevados niveles de compresión y escalabilidad del formato H.264 nos permiten cumplir nuestra promesa de una verdadera experiencia cinematográfica en su ordenador, en su salón y en sus dispositivos móviles. ¿Aún estás ahí? Visita DivX Labs para mantenerte al corriente de lo que ocurre en la comunidad de DivX.
