ITU-R BT 1687-1 SPANISH-2006 Video bit-rate reduction for real-time distribution of large-screen digital imagery applications for presentation in a theatrical environment《应用于剧院环境的大.pdf

1、 Rec. UIT-R BT.1687-1 1 RECOMENDACIN UIT-R BT.1687-1 Reduccin de la velocidad binaria de vdeo para la distribucin*en tiempo real de aplicaciones de imgenes digitales en pantalla grande destinadas a la exhibicin en grandes salas (Cuestin UIT-R 15/6) (2004-2006) Cometido La presente Recomendacin trata

2、 sobre la reduccin de la velocidad binaria de vdeo para la distribucin en tiempo real de aplicaciones de imgenes digitales en pantalla grande (LDSI, large screen digital imagery) destinadas a la exhibicin en grandes salas e incluye ejemplos de velocidades binarias de seales comprimidas utilizando MP

3、EG-2 y MPEG-4/AVC empleadas en aplicaciones de LSDI. En la Recomendacin UIT-R BT.1680 se definen los sistemas de imgenes digitales LSDI en banda base. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que conviene que la distribucin y la exhibicin de programas de imgenes digitales en pan

4、talla grande (LSDI) mantenga el contenido creativo y la calidad de la imagen del original de distribucin1en la medida en que lo permitan las condiciones previstas de exhibicin del programa; b) que la Recomendacin UIT-R BT.1680 recomienda sistemas de imgenes digitales que cumplen los requisitos de la

5、s aplicaciones LSDI para exhibiciones en grandes salas y que deben utilizarse en la distribucin de dichas aplicaciones; c) que en la distribucin de las aplicaciones LSDI es necesario aplicar una reduccin de la velocidad binaria a las seales de programa, a fin de conservar dicha velocidad binaria y d

6、e esta manera reducir el tiempo y el costo de la transmisin, sin que ello afecte adversamente a la calidad del programa que percibe el espectador; d) que el sistema de visin humano tiene una resolucin muy superior para los detalles de luminancia que para los detalles de color; e) que el Grupo ISO/CE

7、I JTC 1/SC 29/WG 11 ha efectuado y documentado amplios estudios sobre la velocidad binaria requerida para dar una compresin de vdeo transparente2con diversos algoritmos de compresin y varios sistemas de imgenes3; *La UIT define la distribucin de la siguiente manera: Envo de programas de televisin cu

8、ando no se prev ningn otro procesamiento post-produccin. 1La expresin original de distribucin se utiliza aqu para indicar la copia principal del programa que se obtiene del original terminado tras haberlo adaptado (en contenido y en calidad) al medio de distribucin. 2La UIT define la reduccin transp

9、arente de la velocidad binaria como un proceso de reduccin de la velocidad binaria que no afecta a la calidad subjetiva de la secuencia de sonido o de imagen. 3Vase por ejemplo el Documento ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 MPEG2003/N6231, diciembre de 2003, Waikoloa Report of The Formal Verification Tests

10、on AVC (ISO/IEC 14496-10 ITU-T Rec. H.264). 2 Rec. UIT-R BT.1687-1 f) que esos ensayos han confirmado que la codificacin MPEG-2 en MPHL con un codificador4optimizado a 20 Mbit/s es virtualmente transparente a la calidad de la fuente para los sistemas de imagen que se indican en la Recomendacin UIT-R

11、 BT.1680, con una velocidad de imgenes de 25 30 Hz y exploracin progresiva o entrelazada; g) que la compresin de vdeo MPEG-2 est muy extendida hoy en da y cumple con la poltica en materia de patentes de la UIT; h) que recientemente se cre un nuevo sistema de compresin de vdeo derivado de MPEG-2 deno

12、minado MPEG-4/AVC (vase la Recomendacin UIT-T H.264) y que ofrece, aun utilizando los cdecs bsicos, una eficacia de compresin que es cerca del doble que la de MPEG-2; j) que muy recientemente se elaboraron algunas extensiones del sistema original de codificacin de fuente MPEG-4/AVC denominadas exten

13、siones de la gama de fidelidad (FRExt), que ofrecen una eficacia de codificacin an mayor y soportan la codificacin del sistema de imgenes de 1080/1920p a 50 y 60 cuadros/s; k) que la utilizacin del sistema de codificacin de fuente MPEG-4/AVC puede resultar conveniente para las aplicaciones LSDI, ya

14、que requiere una velocidad binaria neta menor para la distribucin de programas de LSDI, a pesar que los cdecs de MPEG-4/AVC son ms complejos y podra por lo tanto esperar que fueran algo ms costosos; l) que MPEG-4/AVC permite una gran flexibilidad en la eleccin de los parmetros de codificacin de imag

15、en tales como el muestreo 4:4:4, 10 12 bits/muestra y velocidades de cuadro superiores a 72 Hz; m) que varios pases estn implementando actualmente servicios para la presentacin de programas LSDI destinados a la exhibicin en grandes salas o que prevn implementarlos en el futuro prximo, recomienda 1 q

16、ue las primeras implementaciones de las aplicaciones LSDI para la exhibicin en grandes salas utilicen una seal de vdeo de banda de base digital que se ajuste a la Recomendacin UIT-R BT.1680 en las interfaces de entrada y de salida de la cadena de distribucin LSDI; 2 que, dada la mayor resolucin del

17、sistema visual humano a la luminancia que a los detalles de color, se utilice preferentemente la codificacin vdeo 4:2:0 o preferentemente la codificacin vdeo 4:2:2 para la distribucin de programas LSDI destinada a la exhibicin en grandes salas; 3 que, como la seal de programa LSDI no pasar normalmen

18、te por nuevas etapas de postprocesamiento creativo de la imagen tras su distribucin, debe darse prioridad a la utilizacin de la reduccin de la velocidad binaria intertrama para la distribucin de programas LSDI y su exhibicin en grandes salas, ya que ofrece una mayor eficacia de compresin que la codi

19、ficacin interior a la trama; se reconoce que, cuando se requiere la insercin del programa local (EDL o lista de representacin) es preferible la codificacin interior a la trama y que el valor mnimo de la velocidad binaria de vdeo puede ser superior; 4 que, como la reduccin de la velocidad binaria uti

20、lizada en el canal de distribucin debe ser virtualmente transparente a la calidad de la copia original de distribucin en las condiciones de presentacin previstas, debe considerarse a corto plazo el mtodo de reduccin de la velocidad 4La expresin codificador optimizado se utiliza aqu para indicar un c

21、odificador que cumple la MPEG-2 implementado con circuitos y que incorpora soluciones avanzadas, optimizado respecto al codificador del modelo de referencia MPEG-2 TM5 que se implementa con programacin y que fue aceptado por el Grupo ISO/CEI JTC 1/SC 29/WG 11 como referencia de calidad. Rec. UIT-R B

22、T.1687-1 3 binaria intertrama MPEG-2 a MPHL (HiQ) y a una velocidad binaria neta mnima de vdeo del orden de 20 Mbit/s para la distribucin en tiempo real de programas LSDI destinados a la exhibicin en grandes salas (la utilizacin de la codificacin 4:2:2 HL exigir una velocidad binaria ligeramente sup

23、erior); 5 que la utilizacin del mtodo de reduccin de la velocidad binaria MPEG-4/AVC se debe tambin considerar como una alternativa interesante, en particular si se desea utilizar una velocidad binaria neta mucho menor para la distribucin de programas LSDI y es factible utilizar cdecs algo ms comple

24、jos; NOTA 1 La Recomendacin UIT-T H.264 se puede descargar electrnicamente en la direccin: http:/www.itu.int/md/R03-SG06-C-0211/es. 6 que debe analizarse, en su debido momento, la posibilidad de utilizar los cdecs de compresin incluso ms eficaces que puedan aparecer en el futuro, si cumplen la polti

25、ca de patentes de la UIT y son probados exhaustivamente, se encuentran enteramente disponibles y preferentemente funcionan con cdecs MPEG-2 y MPEG-4/AVC. Apndice 1 (Informativo) Ejemplos de parmetros y herramientas mnimas para codificar en la fuente algunos miembros de sistemas de imgenes de la fami

26、lia LSDI descritos en la Recomendacin UIT-R BT.709, utilizando MPEG-4/AVC (Recomendacin UIT-T H.264) En este Apndice se sugieren algunos ejemplos de parmetros y herramientas mnimas del mtodo de codificacin de la fuente MPEG-4/AVC (Recomendacin UIT-T H.264) que podran utilizarse para comprimir varios

27、 miembros de los sistemas de imgenes de la familia LSDI especificados en la Recomendacin UIT-R BT.709-5 (Parte 2). El Apndice tambin da indicacin de las velocidades binarias necesarias para el transporte virtualmente transparente de dichas seales una vez realizada la codificacin de fuente. 4 Rec. UI

28、T-R BT.1687-1 Miembro de la familia de la Rec. UIT-R BT.709 Herramientas mnimas y parmetros de MPEG-4/AVC Velocidad binaria para el transporte virtualmente transparente 1 920 1 080 24/25p Nivel 4 Herramientas de codificacin Alto 10 Principales herramientas de perfil X Formato cromtico 4:2:0 X Profun

29、didad de bit de muestra de 8 bits X Adaptabilidad transformada 8 8 contra 4 4 X Matrices de cambio de escala de cuantificacin X Control QP independiente para CBy CRX Formato de vdeo monocromtico X Profundidad de bit de muestra de 9 y 10 bits X Formato cromtico 4:2:2 Profundidad de bit de muestra de

30、11 y 12 bits Formato cromtico 4:4:4 Transformada de color residual Codificacin predictiva sin prdidas 9-11 Mbit/s Calidad de contribucin 7-10 Mbit/s Calidad de distribucin 1 920 1 080 60/50i Nivel 4 Herramientas de codificacin Alto 4:2:2 Principales herramientas de perfil X Formato cromtico 4:2:0 X

31、Profundidad de bit de muestra de 8 bits X Adaptabilidad transformada 8 8 contra 4 4 X Matrices de cambio de escala de cuantificacin X Control QP independiente para CBy CRX Formato de vdeo monocromtico X Profundidad de bit de muestra de 9 y 10 bits X Formato cromtico 4:2:2 X Profundidad de bit de mue

32、stra de 11 y 12 bits Formato cromtico 4:4:4 Transformada de color residual Codificacin predictiva sin prdidas 10-15 Mbit/s Calidad de contribucin 8-12 Mbit/s Calidad de distribucin Rec. UIT-R BT.1687-1 5 Miembro de la familia de la Rec. UIT-R BT.709 Herramientas mnimas y parmetros de MPEG-4/AVC Velo

33、cidad binaria para el transporte virtualmente transparente 1 920 1 080 60/50p Nivel 4.2 Herramientas de codificacin Alto 4:2:2 Principales herramientas de perfil X Formato cromtico 4:2:0 X Profundidad de bit de muestra de 8 bits X Adaptabilidad transformada 8 8 contra 4 4 X Matrices de cambio de esc

34、ala de cuantificacin X Control QP independiente para CBy CRX Formato de vdeo monocromtico X Profundidad de bit de muestra de 9 y 10 bits X Formato cromtico 4:2:2 X Profundidad de bit de muestra de 11 y 12 bits Formato cromtico 4:4:4 Transformada de color residual Codificacin predictiva sin prdidas 1

35、8-20 Mbit/s Formato de emisin NOTA La utilizacin de 10 bits/muestra no debe causar un incremento de velocidad binaria por encima de la necesaria para 8 bits. 1 920 1 080 24/25p Nivel 4 Herramientas de codificacin Alto 4:2:2 Principales herramientas de perfil X Formato cromtico 4:2:0 X Profundidad de

36、 bit de muestra de 8 bits X Adaptabilidad transformada 8 8 contra 4 4 X Matrices de cambio de escala de cuantificacin X Control QP independiente para CBy CRX Formato de vdeo monocromtico X Profundidad de bit de muestra de 9 y 10 bits X Formato cromtico 4:2:2 X Profundidad de bit de muestra de 11 y 1

37、2 bits Formato cromtico 4:4:4 Transformada de color residual Codificacin predictiva sin prdidas 8-10 Mbit/s Emisin Modo de pelculas de alta calidad 6 Rec. UIT-R BT.1687-1 Adjunto 1 Informacin sobre el mtodo de codificacin de la fuente MPEG-4/AVC Sullivan y otros, 2004 La Recomendacin UIT-T H.264/MPE

38、G-4 (Parte 10), Codificacin de vdeo avanzada para los servicios audiovisuales genricos (conocida comnmente como H.264/AVC), es la ms reciente de las normas internacionales para codificacin de vdeo. Es actualmente la norma ms poderosa y actualizada y fue elaborada por el equipo mixto de vdeo (JVT) co

39、mpuesto por expertos del Grupo de Expertos en codificacin de vdeo (VCEG) de la UIT y del Grupo de Expertos en imgenes en movimiento (MPEG) de la ISO/CEI. De la misma forma como sucedi con las normas anteriores, su diseo ofrece el equilibrio ms actualizado entre eficiencia de codificacin, complejidad

40、 de implementacin y coste, teniendo en cuenta los ltimos avances de la tecnologa de diseo de integracin en muy gran escala (VLSI), como por ejemplo las unidades centrales de procesamiento, el procesamiento de seales digitales, circuitos integrados de uso especfico y disposicin de puertos programable

41、s de campo entre otros. En el proceso se cre una norma que mejoraba la eficacia de codificacin en un factor de dos como mnimo (en promedio) con respecto a MPEG-2 al tiempo que el coste se mantena a niveles aceptables. En julio de 2004, se aadi una nueva modificacin a esta norma, denominada Extension

42、es de la gama de fidelidad (FRExt, Enmienda 1), que ha demostrado una eficacia de codificacin an mayor en comparacin con MPEG-2, que podra llegar a ser de 3:1 en algunas aplicaciones importantes. A pesar de su amplia gama de aplicacin, la norma original H.264/AVC (completada en mayo de 2003) se cent

43、raba principalmente en vdeo con calidad de los programas de entretenimiento, con 8 bits/muestra y muestreo cromtico 4:2:0. Debido a las limitaciones de tiempo, en la norma no se incluy soporte para los entornos profesionales ms exigentes y el diseo no se centr en las resoluciones ms altas de vdeo. P

44、ara aplicaciones como la contribucin de programas y la edicin y postprocesamiento de estudio, puede ser necesario: Utilizar una precisin de la muestra del vdeo fuente de ms de 8 bits por muestra. Utilizar, para la representacin de color, una resolucin mayor que la que comnmente se utiliza en las apl

45、icaciones de usuario (es decir utilizar muestreo de 4:2:2 o de 4:4:4 en vez del formato de muestreo cromtico 4:2:0). Llevar a cabo funciones de edicin como la combinacin alfa (se trata de un proceso mediante el cual se combinan varias escenas de vdeo, y que es muy utilizado en los informes del tiemp

46、o en los que la imagen del periodista se superpone sobre la de un mapa o la de un grfico de radar meteorolgico). Utilizar velocidades binarias muy altas. Utilizar resolucin muy alta. Alcanzar fidelidad muy alta e incluso representar algunas partes del vdeo sin prdidas. Evitar errores de redondeo en

47、la transformacin color-espacio. Utilizar la representacin de colores rojo, verde, blanco (RGB, red, green, bleu). El proyecto FRExt dio como resultado un conjunto de cuatro nuevos perfiles conocidos colectivamente como perfiles altos: El perfil alto (HP), que soporta vdeo de 8 bits con muestreo 4:2:

48、0, se destina a usuarios finales con alta exigencia y a otras aplicaciones que utilizan una alta resolucin de vdeo sin necesidad de formatos cromticos extendidos ni de exactitud de muestra extendida. Rec. UIT-R BT.1687-1 7 El perfil alto 10 (Hi10P), que soporta vdeo 4:2:0 con hasta 10 bits de precisin de representacin por muestra. El perfil alto 4:2:2 (H422P), que soporta muestreo cromtico 4:2:2 y hasta 10 bits por muestra. El perfil alto 4:4:4 (H444P), que soporta muestreo cromtico 4:4:4, hasta 12 bit