¿Qué es H.264? Un nuevo estandar de video digital

DivX® 7 se basa en el estándar H.264, el formato de codificación digital más innovador para el vídeo de alta definición. ¿Por qué H.264 es un estándar tan bueno? Para no extendernos demasiado, diremos que H.264 cuenta con una tecnología excelente que permite disfrutar de una experiencia de vídeo increíble con una pequeña velocidad de bits.

Si quieres obtener más detalles, deberíamos indicarte que el control de transferencia de bits flexible de H.264 permite ofrecer vídeo de alta calidad a una gran variedad de dispositivos, desde teléfonos móviles con pocas prestaciones hasta los dispositivos Blu-ray dotados de las máximas prestaciones. Éste es el motivo por el que el estándar H.264 está llamado a sustituir los formatos que son habituales hoy en día, por ejemplo, DV, el estándar usado por muchas cámaras de vídeo domésticas, y MPEG-2, el estándar de vídeo DVD y algunos tipos de televisión por cable y difusiones digitales. Como resumen, podemos indicar que H.264 resulta adecuado para cualquier plataforma, desde dispositivos de mano a material de alta definición.

Una advertencia antes de continuar: Si sólo estás interesado en una visión general de lo que es H.264 y los motivos por los que pensamos que es tan estupendo, seguramente habremos cumplido este objetivo con la explicación ofrecida en los párrafos anteriores. Por el contrario, si te has quedado con ganas de conocer más detalles técnicos de los entresijos de la compresión de vídeo y de los avances que H.264 aporta al difícil mundo de la codificación de vídeo, los párrafos siguientes serán de tu agrado.

Compresión de vídeo digital: aspectos básicos

El vídeo digital se comprime para ahorrar espacio, independientemente del ancho de banda de que se disponga o del material multimedia de que se trate, y un codec (abreviatura de compresión-descompresión) se encarga de realizar la codificación y la decodificación. La mejora de los estándares de compresión en los que se basa un codec permite transmitir vídeo de una mayor calidad usando el mismo o un menor ancho de banda.

El estándar H.264 reduce la cantidad de información necesaria para reproducir un vídeo. Los codificadores procesan cada fotograma, subdividiendo la imagen en una cuadrícula de bloques y buscando fotogramas anteriores o futuros para cada bloque con el fin de encontrar una textura coincidente, una técnica denominada estimación del movimiento. Cuando se encuentra una textura adecuada, un decodificador puede reproducir la textura del bloque en el fotograma actual usando sólo un vector que apunta a la textura de referencia coincidente con determinada información para corregir cualquier diferencia de textura pequeña. En aquellos casos en los que la estimación del movimiento no puede encontrar coincidencias adecuadas, los codificadores utilizan la textura de los bloques cercanos en el mismo fotograma para predecir la textura del bloque y almacenar la diferencia entre la predicción y la textura real. Esto es más eficaz que almacenar la textura directamente, pero es más costoso que la estimación del movimiento. Los codificadores actúan como compresores “con pérdidas” y su objetivo no es reproducir la imagen original de una manera exacta sino elegir los medios óptimos para reducir la velocidad de los datos conservando al mismo tiempo la calidad visual de la mejor manera posible. Con unos valores adecuados, las diferencias pueden ser imperceptibles incluso cuando la compresión sobre los datos sin procesar se aproxima a 100:1.

El estándar H.264 ofrece unas mejoras sustanciales en cuanto al rendimiento en comparación con sus predecesores. Por ejemplo: un DVD estándar puede incluir una película de dos horas comprimida usando el códec MPEG-2 (el estándar habitual de las películas de DVD) y cuatro horas de películas usando un códec H.264. El nuevo códec de DivX 7 que incluye H.264 es incluso más eficaz que el códec de DivX 6, que se basa en el estándar MPEG-4 ASP, el predecesor de H.264.

¿Cuáles son las novedades de H.264?

H.264 dispone de una gran variedad de nuevas funciones que mejoran la calidad de las imágenes y la compresión frente al códec de DivX 6 (ASP):

• Desbloqueo en bucle: El desbloqueo es una técnica que hace un uso intensivo de la CPU y que sirve para intentar eliminar los artefactos bloqueantes en la imagen decodificada. El decodificador DivX ASP utiliza el desbloqueo como una técnica de postprocesamiento opcional para mejorar la calidad durante la reproducción, que normalmente se aplica en función de la disponibilidad de la CPU. Esto permite a los ordenadores rápidos ver la mejor imagen posible y a los ordenadores más lentos marcar el postprocesamiento para lograr una reproducción más suave.
  
  H.264 aplica el desbloqueo en cada fotograma durante la codificación y la decodificación. El resultado de todo esto es que la codificación gana en eficacia debido a la menor presencia de ruido en las imágenes de referencia. Sin embargo, no es posible desactivar el desbloqueo para mejorar el rendimiento de la reproducción en los sistemas más lentos.

• Estimación de movimiento de cuarto de píxel: Cuando el codificador DivX ASP busca bloques en fotogramas pasados y futuros, determina los vectores de movimiento hasta una precisión de medio píxel. Las búsquedas de medio píxel pueden realizarse rápidamente durante la codificación y la reconstrucción de la textura desde los vectores de movimiento con una precisión de medio píxel durante la reproducción.
  
  H.264 usa la precisión de cuarto de píxel para la búsqueda de movimiento y esto genera tiempos de búsqueda más largos durante la codificación además de una reconstrucción de texturas más compleja durante la reproducción. Aunque los requisitos de procesamiento son más altos, una precisión más exacta permite obtener imágenes más nítidas y una mayor eficacia.

• Tamaños de bloque más pequeños, mejor capacidad de predicción: Tanto ASP como H.264 utilizan bloques de píxeles de 16x16 como tamaños de bloques fundamentales. Con ASP, los bloques pueden subdividirse en cuatro particiones de 8x8, pero H.264 permite las subdivisiones de bloques en hasta 4x4 píxeles. Los tamaños de bloque más pequeños son beneficiosos en áreas con una resolución espacial baja y, por tanto, resultan especialmente útiles para la definición estándar y el contenido móvil. H.264 también ofrece una mayor flexibilidad en la predicción intrafotográmica, por lo que cuando falla la estimación del movimiento o los fotogramas clave están codificados, la textura puede almacenarse con una mayor eficacia que con el estándar ASP.

• Más imágenes de referencia: Los estándares ASP y H.264 utilizan la estimación del movimiento para codificar de una manera eficaz cada uno de los fotogramas, reconstruir nuevos fotogramas moviendo la textura de las imágenes que ya han sido decodificadas. Con el estándar ASP, las únicas referencias interfotograma permitidas son las que se encuentran en los fotogramas siguientes o anteriores. Los fotogramas que realizan ambas referencias no pueden funcionar como referencias por sí mismos. Estas restricciones son significativas porque limitan la memoria necesaria para decodificar cualquier transferencia además de reducir el número de fotogramas de referencia en los que un codificador puede emplear tiempo durante la búsqueda de movimiento. El estándar H.264 amplía muchísimo el sistema de imágenes de referencia ya que permite que un solo fotograma haga referencia a muchos fotogramas pasados y futuros, y todos los tipos de fotogramas sirven como imágenes de referencia. Esto da a los codificadores oportunidades de lograr una mayor eficacia ya que pueden encontrar mejores coincidencias durante la búsqueda de movimiento, pero esto también aumenta el tiempo de búsqueda. Los decodificadores también proporcionan más memoria para almacenar imágenes de referencia. Al reproducir vídeo a 1080p, se necesita seis veces más memoria por imagen de referencia que el vídeo con definición estándar.

¿Qué tiene de especial la implementación de DivX 7 de H.264?

Con frecuencia se tiene el concepto equivocado de que H.264 es un formato con una sola forma. Los diferentes perfiles de H.264 poseen diferentes grupos de características que no son subgrupos estrictos que dependan el uso del otro. Esto ocasiona problemas de interoperabilidad. Queremos unificar el formato de H.264 en una forma para que los usuarios puedan crear y reproducir el material multimedia digital en sus videocámaras, reproductores multimedia portátiles y televisores, sin ningún problema. La increíble capacidad de compresión y escalabilidad del formato de H.264 nos permite cumplir la promesa de ofrecer una verdadera visualización cinematográfica en tu ordenador, en el salón o mientras viajas.