En la compresión de video moderna, existen tres tipos fundamentales de fotogramas, o imágenes: fotogramas I, fotogramas P y fotogramas B. Un fotograma I es una imagen completa y autocontenida, mientras que los fotogramas P y B son fotogramas parciales que solo almacenan los cambios de otros fotogramas, que es como se logra la compresión. Los fotogramas P predicen hacia adelante a partir de un fotograma anterior, y los fotogramas B predicen en ambas direcciones a partir de fotogramas pasados y futuros.
El principio fundamental detrás de estos tipos de fotogramas es la eliminación de la redundancia temporal. Al almacenar una imagen completa (fotograma I) y luego solo describir lo que se mueve o cambia en los fotogramas subsiguientes (fotogramas P y B), un códec de video puede reducir drásticamente el tamaño del archivo sin una pérdida perceptible de calidad.
La base: Fotogramas I (Intra-codificados)
La imagen autocontenida
Un fotograma I, o fotograma intra-codificado, es una imagen completa. Puede pensarlo como una imagen JPEG o BMP estándar incrustada dentro del flujo de video.
Contiene todos los datos necesarios para mostrarse por sí mismo y no depende de la información de ningún otro fotograma.
El ancla del flujo de video
Debido a que son autocontenidos, los fotogramas I sirven como puntos de acceso aleatorio, o anclas, dentro de un archivo de video. Cuando busca un nuevo punto en un video, el reproductor busca el fotograma I precedente más cercano para comenzar a decodificar.
También se utilizan al comienzo de nuevas escenas o después de cambios visuales significativos.
Tamaño y calidad
Los fotogramas I utilizan la menor cantidad de compresión en comparación con otros tipos de fotogramas. Como resultado, son los más grandes en tamaño de archivo pero proporcionan la base de mayor calidad a partir de la cual se construyen otros fotogramas.
La mirada hacia adelante: Fotogramas P (Predichos)
Almacenar solo los cambios
Un fotograma P, o fotograma predicho, es un fotograma parcial que aumenta la eficiencia de la compresión. Funciona codificando solo las diferencias entre sí mismo y el fotograma I o P que lo precedió.
Cómo funciona la predicción
En lugar de almacenar una imagen completamente nueva, un fotograma P esencialmente contiene instrucciones como: "Tome el bloque de píxeles de esta ubicación en el fotograma anterior y muévalo aquí". Esta instrucción se llama vector de movimiento.
También almacena datos para cualquier nueva información de imagen que no estuviera presente en el fotograma de referencia.
La ganancia de eficiencia
Debido a que los fotogramas P solo almacenan cambios y vectores de movimiento, son significativamente más pequeños en tamaño de archivo que los fotogramas I, formando una parte crítica de la estrategia de compresión.
La referencia bidireccional: Fotogramas B (Bidireccionales)
El fotograma más eficiente
Un fotograma B, o fotograma predicho bidireccional, ofrece el nivel más alto de compresión. Lleva el concepto de predicción un paso más allá al referenciar datos tanto de un fotograma precedente como de un fotograma subsiguiente.
Interpolando los huecos
Al mirar hacia atrás y hacia adelante, un fotograma B puede ser increíblemente eficiente. Por ejemplo, si un objeto se cubre temporalmente y luego reaparece, un fotograma B puede interpolar eficazmente su posición utilizando datos tanto de antes como de después de la obstrucción.
El nivel más alto de compresión
Esta referencia bidireccional hace que los fotogramas B sean el tipo de fotograma más pequeño y eficiente, lo que permite la mayor reducción en el tamaño del archivo de video.
Comprendiendo las compensaciones
Compresión vs. Carga de CPU
Existe una compensación directa entre la eficiencia de la compresión y el costo computacional. Los fotogramas I son los más fáciles de decodificar, mientras que los fotogramas B son los más exigentes porque el decodificador debe mantener los fotogramas pasados y futuros en la memoria para reconstruir la imagen.
Es por eso que las aplicaciones de transmisión con muy baja latencia a veces evitan los fotogramas B para reducir el retraso de decodificación.
Capacidad de búsqueda y resistencia a errores
Una secuencia larga de fotogramas P y B entre fotogramas I se denomina Grupo de Imágenes (GOP). Un GOP largo da como resultado un tamaño de archivo más pequeño, pero puede hacer que la búsqueda sea menos precisa.
Además, un error en un fotograma I o P puede corromper la visualización de todos los fotogramas subsiguientes que dependen de él hasta que aparezca el siguiente fotograma I.
Tomar la decisión correcta para su objetivo
Comprender estos tipos de fotogramas le permite tomar decisiones informadas al codificar video.
- Si su enfoque principal es la edición profesional o el archivo: Utilice una mayor proporción de fotogramas I (un GOP corto) para garantizar una búsqueda precisa cuadro por cuadro y minimizar la pérdida de calidad.
- Si su enfoque principal es la transmisión en vivo de baja latencia: Confíe principalmente en fotogramas I y P, a menudo evitando por completo los fotogramas B para minimizar el retraso de procesamiento en el lado del espectador.
- Si su enfoque principal es la máxima compresión para la entrega o el almacenamiento: Emplee GOPs más largos con múltiples fotogramas B entre fotogramas I y P para lograr el tamaño de archivo más pequeño posible.
En última instancia, dominar la interacción entre los fotogramas I, P y B le brinda control directo sobre el equilibrio crítico entre la calidad del video, el tamaño del archivo y el rendimiento de la reproducción.
Tabla resumen:
| Tipo de fotograma | Descripción | Característica clave | Caso de uso principal |
|---|---|---|---|
| Fotograma I | Imagen autocontenida y completa | Mayor calidad, mayor tamaño de archivo, sirve como punto de acceso aleatorio | Edición de video, archivo, cambios de escena |
| Fotograma P | Predice cambios de fotogramas anteriores | Menor tamaño de archivo, utiliza vectores de movimiento para la compresión | Transmisión general, compresión eficiente |
| Fotograma B | Referencia tanto a fotogramas pasados como futuros | Menor tamaño de archivo, mayor compresión, pero requiere más procesamiento | Máxima compresión para almacenamiento o entrega |
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