Codificação de Vídeo

De uma forma geral, um vídeo é a representação de várias imagens que vão sendo projetadas num determinado período de tempo. À quantidade de imagens projetadas por segundo dá-se o nome de tramas ou frames por segundo (fps). Quantas mais imagens forem passadas por segundo melhor será a qualidade do vídeo e mais realista parecerá. Normalmente os vídeos trabalham com a mesma cadência da Televisão, que é de 25 tramas por segundo.

 

No entanto, maior qualidade também implica um maior número de bits e de informação a transmitir, o que acaba por se tornar desvantajoso e impraticável. Supondo que um vídeo com resolução de 720x576, sem qualquer compressão, teria 1,35MB por trama. Com 25 fps, ter-se-ia um fluxo de dados de 33,75MB/s, ou seja, noventa minutos de filme neste formato consumiriam 182,25 GB.  Se um vídeo estiver no seu formato mais simples sem qualquer compressão, significa que o vídeo está codificado no formato PCM (Pulse Code Modulation).

 

Uma forma de diminuir o tamanho do vídeo é, obviamente, diminuir o número de imagens projetadas por segundo. Mas apesar de o tamanho do vídeo diminuir, a sua qualidade também irá diminuir, podendo haver quebras dos movimentos, parecendo assim menos realista.

 

Outra forma de diminuir o tamanho do vídeo sem ter de descurar da qualidade é, de certa forma, eliminar das tramas informações que já foram anteriormente projetadas, isto é, eliminar dados que sejam considerados redundantes. Por exemplo, supondo que o vídeo que se quer transmitir é apenas uma pessoa a falar e que esteja parada. Na primeira trama, a imagem é projetada completamente, mas na segunda trama como existem componentes que são iguais à trama anterior, estas são retiradas. Se é apenas a boca da pessoa que se está a mexer, somente a área da boca será codificada na segunda trama (Ver exemplo da Figura 1). Desta forma, permite economizar uma grande quantidade de espaço, com pouco ou nenhum efeito negativo sobre a qualidade visual, já que apenas a primeira trama precisa de estar completa, pois as restantes só têm o que é diferente da anterior.

 

Este tipo de técnicas de compressão só são possíveis de se concretizar através da aplicação de um algoritmo ao vídeo de origem, de forma a criar um arquivo compactado pronto para transmissão ou armazenamento. Para reproduzir o arquivo compactado, um algoritmo inverso é aplicado para produzir um vídeo que apresenta praticamente o mesmo conteúdo do vídeo original. O tempo necessário para compactar, enviar, descompactar e exibir um arquivo é denominado latência. Quanto mais avançado o algoritmo de compressão, maior será a latência. Estes tipos de algoritmos designam-se por codec’s (encoder/decoder).[1],[2]

 

Os codec’s dividem-se essencialmente em dois tipos:

Compressão com perda de dados (lossy): é um método de compressão, em que a informação é comprimida, e ao descomprimir essa informação é diferente da original, mas é suficientemente "parecida" para que seja de alguma forma útil. Este é o tipo de compressão mais utilizado. [9]

Compressão sem perda de dados (lossless): é um método de compressão, em que a informação é comprimida, e ao descomprimir essa informação é igual à original. Este tipo de compressão normalmente gera arquivos codificados com baixas taxas de compressão em relação aos formatos com perdas, pois são entre 2 a 3 vezes menores que os arquivos originais. São muito utilizados pela indústria do cinema, pois mantêm o som ou imagem originais.[9]

 

Com o desenvolvimento da codificação de vídeo, atualmente existem três tipos principais de tramas:

Tramas do tipo I (Intra): são tramas codificadas apenas tendo em conta a redundância espacial, e não dependem das tramas que a rodeiam; [7]

Tramas do tipo P (Predicted): são tramas codificadas usando predições de tramas I ou P descodificadas anteriormente; [7]

Tramas do tipo B (Bi-directionally): são tramas codificadas com predição bidirecional (anteriores e posteriores). As tramas B nunca são usadas para predição. [7]

As tramas apresentam uma determinada sequência, estando essa apresentada na Figura 2.

Compressão de Vídeo