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SUBSECRETARA DE EDUCACIN SUPERIOR DIRECCIN GENERAL DE EDUCACIN
SUPERIOR TECNOLGICA
INSTITUTO TECNOLGICO
DE CD.GUZMAN
INSTITUTO TECNOLGICO DE CD GUZMN
TESIS
TEMA:
SUPERVISIN Y MONITORIZACIN REMOTA
VISUAL / AUDITIVA A TRAVS DE RED IP
PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
PRESENTA:
ALEJANDRO CRDENAS NEZ
DIRECTOR DE TESIS:
FRANCISCO MANUEL GONZLEZ SOLARES
Cd. Guzmn Jalisco, Mxico a Diciembre de 2011
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2
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3
RESUMEN
SUPERVISIN Y MONITORIZACIN REMOTA VISUAL / AUDITIVA A TRAVS
DE
RED IP.
El objetivo de esta tesis est orientado a la generacin de un
sistema de Software
que sea capaz de capturar y transmitir video de una o varias
cmaras a travs de la LAN
(Local Area Network o red de rea local por sus siglas en ingls)
e Internet para monitorear
diferentes espacios (casa, oficina, escuela, guardera, etc.) con
el objetivo de que adems de
vigilar de forma remota, sea capaz de grabar de forma manual o
bien de forma automtica
cuando ocurra un evento relacionado con la deteccin de
movimiento y/o ruido.
En la actualidad las personas tienen la necesidad de observar en
tiempo real lo que ocurre
en otros lugares para tomar decisiones al respecto.
En la tesis se estudian los diferentes codificadores y
decodificadores de audio y video, as
como los protocolos para transmitir audio y video por red
IP.
Se consider que este producto y/o servicio, debe ser de bajo
costo y asequible a cualquier
persona que desee monitorear un lugar en particular.
Actualmente existen pocas empresas que ofrecen sistemas de
monitoreo a travs de
Internet, siendo muy alto el costo de servicios de video
streaming en tiempo real, por lo que
resulta ser inaccesible para el consumidor comn,
El avance en la capacidad y velocidad de transmisin de video y
audio en el sector de las
telecomunicaciones est provocando que aparezcan en el mercado
nuevas y ms eficaces
soluciones de vdeo vigilancia.
El sistema se compone elementalmente de dos partes: Software y
Hardware, el objetivo de
la tesis radica en la parte del software que se encargar
bsicamente de procesar y
comprimir la informacin para ser transmitida por LAN y por
Internet usando VPN (Virtual
Private Network o red privada virtual por sus siglas en ingls),
ya que el resto de los
componentes de hardware, sern adquiridos dentro de los que se
ofrecen en el mercado,
solo se controlar y adaptar su manipulacin a travs del software
que se desarrolle el cual
ser llamado posteriormente como Ojovigilante 1.0.
-
4
NDICE GENERAL.
ANTECEDENTES
...............................................................................................................
8
DEFINICIN DEL PROBLEMA.
.........................................................................................
9
JUSTIFICACIN.
..............................................................................................................
11
OBJETIVO.
........................................................................................................................
12
HIPTESIS........................................................................................................................
12
Limitaciones y delimitaciones.
...........................................................................................
12
MARCO DE REFERENCIA.
..............................................................................................
13
MTODO.
..........................................................................................................................
15
DESARROLLO.
.................................................................................................................
17
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO
.................... 41
1.1.- FORMATOS DE IMAGEN.
...........................................................................................
41 1.1.1.- Introduccin.
...........................................................................................
41
1.1.2.- Tipos de Imgenes.
................................................................................
41
1.1.3.- Formato JPEG.
.......................................................................................
43
1.1.4.- Formato
BMP..........................................................................................
44
1.1.5.- Formato GIF.
..........................................................................................
44
1.1.6.- Formato TIFF.
.........................................................................................
44
1.1.7.- Formato
PNG..........................................................................................
45
1.2.- Formatos de audio.
...................................................................................................
46
1.2.1.- Introduccin.
...........................................................................................
46
1.2.2.- Formato MP3.
.........................................................................................
49
1.2.3.- Formato RA.
...........................................................................................
50
1.2.4.- Formato WAV.
........................................................................................
50
1.2.5.- Formato GSM 6.10.
................................................................................
51
1.2.6.- Windows Media Audio (WMA).
..............................................................
52
1.3.- FORMATOS DE VIDEO.
.........................................................................................
53
1.3.1.- Introduccin.
...........................................................................................
53
1.3.2.- Formato AVI.
...........................................................................................
55
1.3.3.- Formato Mpeg.
.......................................................................................
57
1.3.4.- Formato Microsoft Video 1.
....................................................................
60
1.3.5.- Formato Cinepak by radius.
...................................................................
60
-
5
1.3.6.- Formato Intel Indeo 5.05.
.......................................................................
61
1.3.7.- Formato Microsoft RLE.
.........................................................................
61
1.3.8.- Formato Windows Media Video (WMV).
................................................ 61
1.3.9.- Formato H.261.
.......................................................................................
62
1.3.10.- Formato H.263.
.....................................................................................
63
1.3.11.- Formato H.264.
.....................................................................................
63
1.3.12.- Conclusiones.
.......................................................................................
64
CAPITULO 2. ESTNDARES DE VIDEOCONFERENCIA.
..................................................... 67
2.1.- INTRODUCCIN.
.....................................................................................................
67
2.2.- ESTNDAR H.320. VIDEOCONFERENCIA SOBRE RDSI.
................................... 67
2.3.- ESTNDAR H.321. VIDEOCONFERENCIA SOBRE ATM.
.................................... 69
2.4.- ESTNDAR H.322.
...................................................................................................
70
2.5.- ESTNDAR H.323.VIDEOCONFERENCIA SOBRE REDES UTILIZANDO
TCP/IP.
...........................................................................................................................................
70
2.6.- ESTNDAR H.324. VIDEOCONFERENCIA SOBRE POTS.
.................................. 72
2.7.- ESTNDAR H.310. VIDEOCONFERENCIA SOBRE ATM MPEG-2.
................... 73
2.8.- CONCLUSIONES.
....................................................................................................
73
CAPITULO 3. H. 323. VIDEOCONFERENCIA SOBRE REDES UTILIZANDO
TCP/IP. ......... 75
3.1.- INTRODUCCIN.
.....................................................................................................
75
3.2.- DESCRIPCIN OFICIAL DEL H. 323.
.....................................................................
76
3.3.- ESTRUCTURA DEL H. 323.
.....................................................................................
77
3.4.- IMPORTANCIA DEL H. 323.
...................................................................................
78
3.5.- IMPLEMENTACIN DE LOS PRODUCTOS H.323.
............................................... 79
3.6.- ARQUITECTURA H.323.
..........................................................................................
80
3.6.1.- Terminales.
.............................................................................................
81
3.6.2.- Gateways.
...............................................................................................
82
3.6.3.- Gatekeepers.
..........................................................................................
83
3.6.4.- Unidad Control Multipunto (MCU).
......................................................... 86
CAPITULO 4. STREAMING.
.....................................................................................................
90
4.1.- INTRODUCCIN.
.....................................................................................................
90
4.2.- STREAMING BAJO DEMANDA.
..............................................................................
91
4.3.- STREAMING EN VIVO.
............................................................................................
91
4.4.- FORMATOS DEL STREAMING MEDIA.
.................................................................
92
-
6
4.5.- STREAMING MEDIA UNICAST.
..............................................................................
93
4.6.- STREAMING MEDIA
MULTICAST...........................................................................
94
4.7.- DISTRIBUCIN DE CONTENIDO.
..........................................................................
96
4.8.- FUNCIONAMIENTO DEL STREAMING.
.................................................................
99
4.9.- VENTAJAS DE STREAMING.
..................................................................................
99
4.10.- TECNOLOGAS STREAMING.
............................................................................
100
4.10.1.- Componentes de las tecnologas Streaming.
.................................... 101
4.10.2.- Servidores de Streaming.
...................................................................
101
4.11.- CONCLUSIN.
.....................................................................................................
108
CAPITULO 5. RTSP Y RTP.
...................................................................................................
110
5.1.- INTRODUCCIN.
...................................................................................................
110
5.2. - RTSP (REAL TIME STREAMING PROTOCOL).
.................................................. 110
5.3.- CARACTERSTICA DEL RSTP.
.............................................................................
110
5.4.- PROPIEDADES DEL PROTOCOLO RTSP.
.......................................................... 112
5.5.- VENTAJAS DE RTSP.
............................................................................................
113
5.6.- DESVENTAJAS DE RTSP.
....................................................................................
114
5.7.- RTSP VS. HTTP.
....................................................................................................
114
5.8.- RTP (REAL TIME PROTOCOL).
............................................................................
115
5.9.- RTCP (REAL TIME CONTROL PROTOCOL).
...................................................... 115
5.10.- TRANSMISIN EN TIEMPO REAL.
....................................................................
116
CAPITULO 6. TRADUCCIN DE DIRECCIN DE RED.
...................................................... 120
6.1.- INTRODUCCIN.
..................................................................................................
120
6.2.- TRADUCCIN DE DIRECCIONES (NAT).
............................................................
120
6.3.- MANIPULACIN DE CABECERAS.
......................................................................
126
6.4.- NAT CON MLTIPLES DIRECCIONES.
..............................................................
128
6.5.- CONCLUSIN.
......................................................................................................
128
CAPITULO 7. TCP Y UDP.
.....................................................................................................
130
7.1.- INTRODUCCIN.
...................................................................................................
130
7.2.- ARQUITECTURA TCP/IP.
......................................................................................
130
7.3.- PROTOCOLOS TCP/IP.
.........................................................................................
132
7.4.- CARACTERSTICAS DE TCP/IP.
.........................................................................
132
7.5.- EN QUE SE UTILIZA TCP/IP.
................................................................................
134
7.6.- PROTOCOLO UDP.
................................................................................................
134
-
7
7.6.1.- Encabezado de UDP.
...........................................................................
140
7.6.2.- Formato del mensaje UDP.
..................................................................
141
7.7.- CONCLUSIN.
.......................................................................................................
142
CAPITULO 8. REDES PRIVADAS VIRTUALES (VPN).
........................................................ 145
8.1 INTRODUCCIN.
.....................................................................................................
145
8.2. PROTOCOLO PPTP.
...............................................................................................
152
8.3. PROTOCOLO L2TP.
................................................................................................
154
8.4. PROTOCOLO
IPSEC...............................................................................................
155
8.5. PROTOCOLO
MPLS................................................................................................
160
8.6.
CONCLUSIN..........................................................................................................
160
PRUEBAS Y RESULTADOS
..................................................................................................
161
BIBLIOGRAFA.
.......................................................................................................................
164
GLOSARIO.
.............................................................................................................................
166
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8
ANTECEDENTES
La videovigilancia es cada vez ms necesaria debido al gran nmero
de robos y
maltrato a nios y ancianos por lo que los sistemas de
videovigilancia han evolucionada
enormemente en los ltimos aos.
El avance en la capacidad y velocidad de transmisin de video y
audio en el sector de
las telecomunicaciones est provocando que aparezcan en el
mercado nuevas y ms
eficaces soluciones de vdeo vigilancia.
La utilizacin de sistemas de vigilancia han crecido
exponencialmente en la ltima
dcada, la preocupacin por la seguridad (especialmente como
consecuencia de los delitos
de robo y abuso de confianza cometidos frecuentemente) hace que
se necesiten sistemas de
videovigilancia mas eficaces e inteligentes.
Actualmente los sistemas de videovigilancia no pueden ni deben
basarse slo en la
observacin directa de lo que las cmaras estn capturando, Sino de
un software que en
base a eventos como deteccin de movimiento realice tareas
automticamente como grabar
video.
A finales de los aos noventa, muchos centros de investigacin en
todo el mundo
desarrollaron algunos algoritmos informticos sobre el
procesamiento de vdeo inteligente y
disearon sistemas especficos para aplicaciones de seguridad.
Otro hecho que contribuy al avance de la videovigilancia de
forma notable fue que
en 1997, la Agencia de Investigacin de Proyectos Avanzados de
Defensa (DARPA) iniciara
un proyecto de tres aos para desarrollar un sistema de
Monitorizacin y Vigilancia de vdeo
(VSAM). El objetivo del proyecto VSAM fue el desarrollo de
tecnologa automtica de anlisis
de vdeo para su uso en aplicaciones urbanas y militares.
Recientemente, en uno de sus informes el analista Simon Harris
del IMS Research,
argumenta que el uso de los sistemas de vdeo inteligente es
sumamente urgente. Dice:
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9
Los operadores de CCTV estn siendo sobrecargados con un
contenido de vdeo que no pueden vigilar de forma eficiente. Los
experimentos han demostrado que despus de 22 minutos, los
operadores que visualizan simultneamente varios monitores de vdeo
pueden pasar por alto acciones peligrosas que suceden en las
escenas vigiladas. Necesitamos vdeo inteligente para mejorar la
efectividad de los sistemas de vigilancia y aliviar la carga de los
operadores. Borrmart, (Ed.). Seguritecnia, Revista independiente de
seguridad.
DEFINICIN DEL PROBLEMA.
Una de las aplicaciones ms usada en estos das es la vigilancia
de la vivienda, con
una cmara IP. Es decir una cmara cuyo video y audio podemos
acceder desde cualquier
lugar en el que tengamos acceso a Internet
Actualmente existen en el mercado, pocas empresas que ofrecen
sistemas de
monitoreo a travs de Internet, siendo muy alto el costo de
servicios de video streaming en
tiempo real, por lo que resulta ser inaccesible para el
consumidor comn, por lo cual. Lo que
se pretende con el presente proyecto est directamente
relacionado con el desarrollo de un
sistema de monitoreo visual y auditivo en tiempo real por LAN y
por Internet usando VPN
(Virtual Private Network, red privada virtual por sus siglas en
ingls) tambin se har bajo
demanda, es decir, solicitar video previamente grabado para
descargarlo y visualizarlo
localmente. Resultando un producto que sea funcional y de bajo
costo, para que de esta
manera pueda ser adquirido por aquellas personas que requieran
de este tipo de servicios.
Una de las razones principales en que est fundamentado el origen
de este
problema, reside bsicamente en el hecho de que en la actualidad
existe un auge cada vez
mayor de personas que laboran o permanecen fuera de su hogar
durante largas jornadas
que van desde el alba hasta despus del anochecer ya sea debido a
la ubicacin de su lugar
de trabajo o bien a que viajan continuamente como parte de su
misma tarea.
Actualmente las personas trabajan en lugares muy distantes de
donde viven lo que impide a
mucha gente estar cerca de sus familiares y/o propiedades, por
horas, das, semanas y
hasta meses. Esta ausencia por periodos prolongados de un lugar
especfico, representa sin
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10
duda alguna, una maravillosa oportunidad para identificar
aquellos que se dedican a cometer
ilcitos en contra de terceros, ya que contando con la
identificacin de casas habitacin o
negocios en donde no hay moradores y/o vigilancia de forma
frecuente, disponen del tiempo
necesario para efectuar sus tropelas.
Uno de los ejemplos ms representativos de este tipo de sucesos
es el robo a casas
habitacin y negocios, el cual se efecta con mayor ndice de
frecuencia durante los fines de
semana y/o periodos vacacionales. Eso es tan solo un ejemplo de
lo que podra ser evitado
con el uso de un proyecto como el que aqu se pretende realizar;
aunque tambin, es
necesario mencionar el hecho de que existen otros muchos lugares
en donde podra ser
aplicado, ya que como es de todos conocido a travs de los medios
informativos, se
encuentran los actos relacionados con el robo de infantes que se
dan en hospitales, los
cuales son sustrados de manera ilcita por personas ajenas a la
institucin; de igual forma
se han dado a conocer los hechos relacionados al maltrato a que
son sometidos algunos
infantes dentro de las instalaciones de casas habitacin e
instituciones de cuidado infantil, en
donde, segn se ha reportado a travs de los medios de
comunicacin, la forma en que
dichos menores son abusados por parte del personal a quienes los
padres les confan a sus
hijos.
Por consecuencia, se tiene como objetivo el realizar la
construccin de un sistema,
que pueda ser utilizado por parte del usuario que en potencia es
vulnerable a sufrir los
efectos de hechos como los arriba mencionados. Solo que debe de
tomarse en
consideracin que este producto y/o servicio, debe ser de bajo
costo y asequible a cualquier
persona que se pueda considerar as misma dentro de ese grupo
mencionado, para que
desde cualquier sitio en que se encuentre y desde su computadora
personal, pueda realizar
una revisin ocular (a travs de una cmara) del lugar que le es de
inters y as poder
constatar que sus propiedades o infantes se encuentran de
acuerdo a lo deseado.
El sistema se compone elementalmente de dos partes: Software y
Hardware, el
objetivo de la tesis radica en la parte del software que se
encargar bsicamente de
procesar el video y transmitirlo por red IP.
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11
Los componentes de hardware, sern adquiridos dentro de los que
se ofrecen en el
mercado, segn las necesidades particulares.
JUSTIFICACIN.
En la actualidad las personas tienen la necesidad de saber que
esta ocurriendo en
tiempo real en otro lugar que es de su inters personal o de su
propiedad, entre los cuales se
pueden mencionar los siguientes ejemplos:
En la oficina: Para verificar que los empleados cumplan
realmente con sus funciones o bien para controlar el tiempo que
invierte el personal en desarrollar la actividad para la
que fue contratado y el nmero de visitas que recibe durante el
transcurso de la jornada
laboral y todas las actividades relevantes al cuidado de los
bienes materiales.
Educacin: Seguridad y monitorizacin remota de reas de recreo de
colegios, pasillos,
aulas y salas, as como seguridad de los edificios. Para evitar
actos de vandalismo o
incluso evitar la venta de drogas a estudiantes.
Transporte: Monitorizacin remota de estaciones de tren y vas,
autopistas, aeropuertos,
etc. Para evitar actos de terrorismo e identificar a los
delincuentes.
Administracin: En aplicaciones de vigilancia de seguridad, a
menudo integradas con sistemas de control de accesos nuevos o
existentes. Para garantizar el acceso a
personas autorizadas.
En casa: para detectar posibles intrusos a la hora que ellos
(los propietarios) se
encuentran ausentes, para verificar el estado y trato que tiene
el infante que se deja al
cuidado de otra persona.
En la guardera: para ver el trato y cuidados que reciben los
nios, as como el
comportamiento que tienen los mismos.
Industria: Monitorizacin de procesos de fabricacin, almacenes,
para supervisar las actividades de los obreros, verificar controles
de nivel, etc.
En los bancos: para detectar posibles actos delictivos en que
puedan incurrir sus
propios empleados.
En el hospital: para evitar el robo de nios por parte de
personal no autorizado.
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12
En cualquier lugar que se desee verificar el orden, como son el
caso de los accesos a
las empresas, almacenes, etc.
Por lo anterior, es que con el presente proyecto, se pretende
desarrollar un sistema,
el cual ser capaz de permitir verificar las situaciones antes
descritas.
OBJETIVO.
Disear un sistema de videovigilancia para procesar y transmitir
video en tiempo real
por LAN que sea eficiente y de bajo costo, de esta manera las
personas pueden estar ms
tranquilas al cuidar sus bienes y el bienestar de su
familia.
HIPTESIS.
Con el uso del software denominado Ojovigilante 1.0 se podrn
vigilar en tiempo
real los lugares donde sea instalado, para cuidar bienes
inmuebles, el abuso y maltrato de
infantes y personas de la tercera edad.
.
LIMITACIONES Y DELIMITACIONES.
LIMITACIONES.
El sistema de videovigilancia slo funciona en ambiente windows
(windows 98,
windows milenium, windows 2000, windows XP).
DELIMITACIONES.
El sistema no puede evitar robos slo graba la evidencia y
desalienta a cometer
ilcitos mediante el uso de alarmas sonoras.
El sistema no tiene reconocimiento de rostros humanos.
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13
MARCO DE REFERENCIA.
Para el desarrollo e implementacin del presente proyecto, se
contemplan todos los
elementos que formarn parte del mismo, ya que del uso y
acoplamiento que se realice con
ellos se podr obtener un resultado con mayor o menor grado de
confiabilidad.
Adems, se debe de tomar en consideracin que dentro del mundo
computacional las
aplicaciones que pueden ser realizadas o llevadas a la prctica,
dependen en demasa en:
las necesidades de los usuarios en potencia, los adelantos
tecnolgicos que se realicen en el
rea de electrnica de estado slido y de comunicaciones.
En la seccin correspondiente a la forma en que se habr de
entablar la
comunicacin va remota, se incluir una investigacin detallada
sobre el protocolo TCP
(Transfer Control Protocol por sus siglas en ingles o Protocolo
de Control de Transferencia)
/IP (Internet Protocol por sus siglas en ingles o Protocolo de
Internet) y el UDP (User
Datagram Protocol por sus siglas en ingles o Protocolo de
Datagramas de Usuario).
Sus caractersticas tales como:
o Funcionamiento en el modelo OSI. o Diferencias en el
encabezado de datos. o Ventajas y desventajas de ambos
protocolos.
Adems los protocolos HTTP (Hipertext Transfer Protocol por sus
siglas en ingls o
Protocolo de transferencia de Hipertexto),
RTP (Real Time Protocol por sus siglas en ingls o Protocolo de
Tiempo Real), y
RTSP (Real Time Streaming Protocol por sus siglas en ingls o
Protocolo de flujos en
Tiempo Real).
De igual forma, se requiere de una investigacin relacionada con
los formatos de imgenes,
Audio y video.
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14
Servicio de video vigilancia en el mercado. Una investigacin
hecha sobre las empresas que ofrecen servicio de videovigilancia
nos
indica lo siguiente:
Telmex (Video Vigilancia Administrada) Servicio de video
monitoreo basado en tecnologa
IP.
Esta empresa ofrece servicio de video vigilancia con un cobro
mensual por cmara.
La cual ofrece los siguientes beneficios.
Reduce al mximo la inversin en equipamiento.
Mejora la eficiencia operativa.
Monitorear y supervisar de manera confiable, la operacin de su
empresa.
Seguridad en su operacin y en el resguardo de su informacin.
Simplifica cualquier investigacin o anlisis de las imgenes en
vivo o grabadas.
Permite atender proactivamente incidentes, en lugar de
reaccionar ante ellos.
Integra y utiliza equipos ya existentes, protegiendo las
inversiones ya realizadas y
bajando costos.
La renta del servicio le permitir una actualizacin permanente
tanto en software y
hardware, bajo las polticas de contrato.
Servicio de visualizacin remota 1, 2, 4 y 7 CPS (cuadros por
segundo) con 120
horas de grabacin centralizada por cmara.
Diseo y configuracin de la solucin de acuerdo a necesidades del
cliente.
Se requiere el servicio RPV Multiservicios Uninet de Telmex
(Servicio de Transporte), el cual
se disea y se cobra por separado.
Es un servicio exclusivo para clientes Infinitum que te permite
monitorear tu casa a travs de
Internet mediante el uso de cmaras IP compatibles.
ServiGuard.
Al igual que Telmex se debe pagar una renta mensual por cmara
instalada.
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15
Avantel.
Tambin con este servicio se debe pagar una renta mensual por
cmara instalada.
Video Guardin.
Es una empresa mexicana que ofrece servicio de video vigilancia
incluye el software y el hardware.
MTODO. Para llevar a cabo el diseo del sistema de
videovigilancia se investigarn las
diferentes tcnicas y tecnologas existentes como son:
Protocolos de transmisin de audio y video.
o Caractersticas. o Ventajas. o Desventajas.
Algoritmos de codificacin y decodificacin.
o Caractersticas. o Ventajas. o Desventajas.
Hardware disponible en el mercado.
Sistemas de videovigilancia existentes en el mercado
Para desarrollar el software del proyecto, se utilizar el
lenguaje de programacin Visual
Basic 6.0, as como HTML y JavaScrip para la interfaz en
Internet.
Para crear un sistema de videovigilancia se investigarn los
estndares de seales
digitales de audio y video (formatos de imagen, audio y video),
estndares de
videoconferencia, videoconferencia sobre IP, mtodos de
streaming, protocolos RTSP y
RTP, traduccin de direccin de red (NAT), protocolo TCP y UDP,
redes privadas virtuales
(VPN). Para determinar las posibilidades de desarrollar un
sistema de videovigilancia IP.
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16
Se har una investigacin de sistemas de videovigilancia
existentes en el mercado
para conocer sus caractersticas (servicios, precio, etc.)
Para de esta manera determinar si es conveniente desarrollar un
sistema de videovigilancia
mejor y a bajo costo.
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DESARROLLO DEL PROYECTO.
El proyecto se desarrollo en lenguaje Visual basic 6.0.
Utilizando una red de rea local (LAN
) con tres computadoras:
- Pentium II a 300 mhz con windows 98
- Pentium 4 a 1.3 ghz con windows 2000
- Laptop pentium 4 a 2.4 ghz con windows xp sp2
- Un switch Linksys.
- Conexin a Internet a 2 mbs.
- y tres cmaras web.
La interfaz para internet se desarrollo utilizando HTML, ASP y
JavaScript utilizando IIS
(Internet Information Server) como servidor web.
Interfaz para ver el sistema va internet.
Para poder utilizar el navegador web y acceder al sistema de
videovigilancia es necesario
que se activen las opciones de activex en el navegador.
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18
INTERFACES DEL SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIA. Pantalla
principal.
Esta es la interfaz principal en donde se muestran cuatro
pantallas, las dos pantallas
superiores pueden transmitir video local y remoto y las dos
pantallas inferiores son slo para
video remoto.
- La pantalla superior-izquierda es para conectar la cmara local
principal y es la nica que
puede transmitir video por la red.
Conectar a direccin IP. Aqu se introduce la direccin IP del
servidor de video al cual
desea conectarse para poder acceder a la cmara.
Contrasea. Algunos servidores de video tienen contrasea para
enviar video teclee aqu la contrasea de lo contrario se negar el
servicio de transmisin.
Botn (Conectar). Una vez que haya tecleado la direccin IP y la
contrasea oprima este
botn, la peticin se enviar al servidor y si es correcto empezar
a recibir video.
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19
Cmaras locales y remotas. En este cuadro se encuentran todas las
cmaras disponibles
para recibir video, elija la cmara que desea con la contrasea y
haga clic en el botn
conectar.
Cmara principal.
Interfaz que muestra lo que esta transmitiendo la cmara
principal
Caja de texto para elegir tamao de imagen. En esta caja se
encuentran todos los
tamaos de imagen soportados por la cmara conectada.
Alarma video. Seleccione este cuadro haciendo click dentro del
el, si desea que la pantalla
active la alarma de deteccin de movimiento.
Alarma audio. Seleccione este cuadro haciendo click dentro del
el, si desea que la pantalla
active la alarma de deteccin de audio.
Mover cmara. Muestra una interfaz para mover la cmara al ngulo
deseado.
Grabar Video. Muestra una interfaz para grabar video.
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20
Zoom. Muestra una interfaz para hacer zoom a la imagen.
Propiedades. Muestra una interfaz para aplicarle varias
propiedades a la imagen como
(brillo, contraste, matiz, etc.).
Desconectar. Desconecta la cmara principal (si existen clientes
recibiendo video les manda un mensaje de desconexin).
Grabar audio y video.
Con esta interfaz podemos grabar video en formato WMV o AVI
hasta que se oprima
el botn Parar captura o durante el tiempo indicado en minutos y
segundos.
Cuando se graba en formato WMV puede elegir el perfil de
grabacin, es decir las
caractersticas predefinidas con las que se grabar como son:
tamao de la imagen, cuadros
por segundo, codificador de audio y video.
La grabacin en formato AVI ser con el codec de audio y video que
tengamos configurado
en el sistema de videofigilancia.
-
21
La grabacin por alarma siempre ser en formato WMV con el perfil
y el tiempo
seleccionado.
Para la grabacin remota el cliente manda una solicitud para
iniciar la grabacin de video, el
servidor empieza a grabar el video, cuando el cliente manda la
solicitud de terminar
grabacin de video el servidor enva va TCP una copia del archivo
grabado.
Capturar imgenes en formato JPG.
Con esta interfaz se puede grabar una imagen en cualquier
momento para copiarla al
portapapeles o grabarla en un archivo, se hace doble click sobre
la pantalla y aparecer la
interfaz, para refrescar la imagen basta con dar click sobre
ella. En la deteccin de audio o movimiento se manda una imagen va
FTP para verla
posteriormente si est activa la opcin de envio, tambin se puede
mandar un aviso junto
con la imagen por SMTP sobre el evento ocurrido.
-
22
Configurar propiedades del video.
Con esta interfaz podemos configurar las propiedades de video e
imagen de nuestra cmara
como son: brillo, contraste, matiz, saturacin, nitidez, gama,
habilitar color, equilibrio de
color, luz de fondo, ganancia, etc.
Agregar cmaras remotas.
-
23
Esta interfaz nos permite agregar, eliminar o modificar nuevas
cmaras, el sistema una vez
que se inicia busca cmaras conectadas en un rango de IPs, despus
busca las cmaras
que tenemos dadas de alta en el sistema.
Visor de fotografas.
Esta interfaz nos permite ver las imgenes grabadas manualmente o
por alarmas.
Control de cmara PTZ (Pan, Tilt, Zoom).
Esta interfaz nos permite manipular la cmara para ver el ngulo
deseado, horizontal, vertical
y acercamiento.
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24
Pan la cmara permanece en una misma posicin, pero gira sobre su
mismo eje, barriendo
todo el campo visual.
Tilt es un movimiento vertical de la cmara en la que la cmara
apunta hacia arriba o hacia
abajo desde una ubicacin fija.
Chat de voz y escritura.
Esta Interfaz sirve para realizar una comunicacin escrita y oral
con otros clientes
conectados, tambin puede enviar archivos por TCP. Seleccione el
usuario para chatear. En este cuadro aparecen todos los
usuarios
conectados, tambin aparece el usuario Todos si elige este
usuario le enviar el mensaje a
todos los clientes conectados.
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25
Computadora remota IP. Aqu veremos los mensajes que nos son
enviados.
Computadora local. En este cuadro escribimos los mensajes que
enviaremos al usuario
que indiquemos.
Botn (Enviar archivo). Muestra una interfaz para poder enviar un
archivo a otra computadora.
CHAT DE VOZ. Conectar con IP. Si conoce la IP y esta no aparece
en la lista de cmaras escriba aqu la IP
y presione el botn Marcar/Colgar.
Lista de cmaras. Nos muestra todas las cmaras con las que
podemos comunicarnos elija
una y presione el botn Marcar/Colgar.
Cuando se presiona el botn Marcar el sistema lanza una peticin
de comunicacin, si es
aceptada el botn cambia la leyenda a Colgar, para hablar
mantenga presionado el botn
con la imagen de celular.
Transferir archivo.
-
26
Esta interfaz nos permite enviar un archivo a otra computadora
por TCP.
Elegimos la IP o la computadora remota y presionamos el botn
conectar, buscamos el
archivo que queremos enviar, y presionamos el botn Enviar
archivo.
El sistema la usa automticamente si esta habilitada la opcin
Transferir archivo grabado
por alarma a otra computadora esto es con fines de respaldo y de
seguridad ya que podran
destruir la evidencia en el equipo local.
Correo electrnico (SMTP).
Con esta interfaz podemos mandar un correo electrnico
manualmente, el sistema tambin
la utiliza para enviar un archivo de video al detectar audio y/o
movimiento al destinatario que
le indiquemos.
El sistema enva automticamente un archivo de video si esta
habilitada la opcin Enviar
correo electrnico si detecta movimiento esto con fines de
respaldo y seguridad.
El servidor SMTP debe ser un servidor vlido de correo,
generalmente nuestro proveedor de
internet nos otorga este servicio, aunque actualmente existen
estos servicios gratuitos como
los que otorga Hotmail, Yahoo, Gmail entre otros.
-
27
Transferencia remota de archivos (FTP).
Con esta interfaz podemos enviar un archivo manualmente, para
alojarlo en un servidor
remoto va FTP.
El sistema enva automticamente un archivo de video al detectar
audio y/o movimiento si
esta habilitada la opcin Subir video local a Internet.
Datos de conexin. Nos pide el servidor FTP donde alojaremos
nuestro archivo de video,
el usuario y contrasea de autenticacin.
Tipo de conexin. Modo activo. Se llama modo activo porque la
transmisin de datos es iniciada como proceso distinto desde el
servidor, hacia el puerto que le hemos indicado.
Modo pasivo. En modo pasivo es siempre el programa cliente el
que inicia la conexin con el
servidor.
Tipo de transferencia. Binaria. Este tipo es usado cuando se
trata de ficheros comprimidos, ejecutables para PC,
imgenes, archivos de audio, archivos de video.
-
28
ASCII. Adecuado para transferir ficheros que slo contengan
caracteres imprimibles (ficheros
ASCII, no ficheros resultantes de un procesador de texto), por
ejemplo pginas HTML.
Reproductor de video.
Interfaz para reproducir el video grabado o recibido de otras
cmaras.
Eliminar videos almacenados.
Con esta interfaz puede eliminar los videos histricos que ya no
desee conservar y tener
ms espacio en disco duro.
-
29
Configurar cmara remota.
Esta interfaz es muy especial y nos pide clave de acceso para
poder utilizarla, con
ella podemos configurar muchas de las propiedades de las cmaras
remotas como:
cambiar de cmara para transmitir video, Codificador de audio y
video, apagar y encender
cmara, apagar el sistema de videovigilancia, sensibilidad de
deteccin de audio y
movimiento, programar hora de deteccin automtica, activar
alarmas de audio y
movimiento, etc.
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30
Configurar servidor web IIS.
Si deseamos transmitir por Internet es necesario crear y
configurar el servidor web IIS
(Internet Information Server), debemos tener instalado el
servidor web, entramos a esta
interfaz y presionamos el botn Crear directorio virtual si
existe un servidor web, se crea el
servicio con xito de lo contrario nos indica que no existe un
servidor web instalado..
Eliminar registros de sucesos.
Cuando ya no queramos el histrico de registros de sucesos
entramos a esta interfaz y
presionamos el botn Eliminar registros.
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31
Opciones del panel 1.
Clientes conectados. Muestra los clientes que estn
recibiendo video.
Clientes Web. Muestra los clientes conectados va
Internet.
Sensibilidad de movimiento. Ajuste la sensibilidad del 0 al 100
entra ms alto el valor ms movimiento se
necesita para que se active la alarma.
Sensibilidad de audio. Igual que la sensibilidad de
video, 0 al 100.
Grabar video local por alarma. Si est habilitada
graba un archivo de video en formato WMV con una
duracin indicada en segundos.
Grabar audio en video. Si est habilitada graba audio
y video de lo contrario slo graba video.
Subir video a Internet. Si est habilitada sube el video
grabado por alarma a un sitio FTP.
Enviar correo electrnico si detecta movimiento. Si
est habilitada manda un correo electrnico, indicando
la cmara y el suceso ocurrido.
Grabacin contina cmara 1. Si est habilitada graba el video de
forma continua en archivos de una hora
cada uno.
Grabar video remoto por alarma. Si est habilitada le indica al
servidor de video del cual estamos conectados
que si se activo una alarma nos mande una copia del
video grabado. Seguir movimiento de personas. Esta opcin es muy
especial si est habilitada le indica a
todos los servidores que si detectan movimiento le transmitan
video en tiempo real, de esta
manera cuando una persona va pasando por las cmaras de video
estas empiezan a
mandar video al solicitante.
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32
Opciones del panel 2.
Entrada de video. Muestra todas las entradas de video
que tiene la tarjeta.
Codificador de video. Muestra todos los codificadores de
video instalados en el sistema operativo.
Dispositivos de audio. Muestra todos los dispositivos de
audio conectados en la computadora.
Entrada de audio. Muestra todos los dispositivos
conectados para enviar audio.
Codificador de audio. Muestra todos los codificadores de
audio instalados en el sistema operativo.
Tipo de audio. Podemos elegir si queremos audio mono o
stereo de 8 o 16 bits, la frecuencia es de 8000, 11025,
22050 y 44100 Hz.
Activar alarmas de audio y movimiento. Si est habilitada, se
activan las alarmas a la hora indicada, si las
alarmas no estaban activadas y se desactivan a la hora
indicada si las alarmas estn configuradas como
desactivadas.
Cuadros por segundo. Puede elegir los cuadros por segundo a los
cuales transmitir video
en un rango de 5 a 30 cps. Entre mayor sea el valor ms ancho de
banda consumir.
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33
Opciones del panel 3.
Elija una opcin. En este cuadro se encuentran todas las
interfaces manejadas por el sistema, elija una dando click.
Activa sistema al iniciar windows. Si est habilitada el sistema
de videovigilancia empezar a funcionar al
encender la computadora.
Mostrar fecha en video. Si desea que la fecha se grabe en
la transmisin de video habilite est opcin.
Duracin de la alarma de audio. Indique aqu la duracin
de la alarma de audio en segundos.
Archivo de audio. Elija el archivo que se reproducir al
activarse la alarma de audio.
Datos de la cmara. Escriba los datos de su cmara de video, la
direccin IP es tomada de la computadora, el
nombre y ubicacin de la cmara.
Posicin de la imagen. Si la cmara permite esta funcin
puede elegir la posicin de la imagen.
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34
Estructura funcional del sistema.
Para conectarse al sistema de videovigilancia hay dos formas:
-Tener instalado el sistema de videovigilancia en la
computadora.
- Mediante un navegador de Internet (Internet Explorer).
En la primera forma se tiene acceso al 100% de la funcionalidad
del sistema, si no se tiene
instalado el sistema y se entra mediante un navegador web solo
podr usar las opciones
bsicas del sistema.
Servidor y Cliente 1
Servidor y Cliente 2
Cmara 1 Cmara 2
Cliente 4 Cliente 3
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35
Anlisis y pruebas de codificadores de video.
El sistema utiliza los codificadores y decodificadores de video
y audio que tiene
instalado el sistema operativo, tambin podemos instalar
manualmente otros codificadores
que queramos para que sean utilizados por el sistema de
videovigilancia.
Los codificadores de video ms comunes de windows son:
o Microsoft MPEG-4 video codec V1 o Microsoft MPEG-4 video codec
V2 o Microsoft MPEG-4 video codec V3 o Microsoft Windows Media
Video 9 o Microsoft Video 1 o Indeo video 5.1.0 o Indeo video 5.10
compression filter o Intel indeo video R.3.2 o Intel indeo video
4.5 o Intel I.263 Video Driver 2.55.016 o Codec intel IYUV o
Cinepak codec by radius o Microsoft RLE o DVVideo encoder o VP60
Simple Profile o VP61 Advanced Profile o VP62 Heightned Sharpness
Profile o X264-H264/AVC encoder
A continuacin veremos las principales caractersticas y los
resultados de los codificadores
de video en una grabacin de 15 segundos, 5 cuadros por segundo,
352 x 288 pixeles y
velocidad de transmisin 128 kbs.
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36
Resultados de las pruebas a los codecs de video ms
populares.
Codec de video Tamao Promedio En 5 muestras
Calidad Conclusin
Microsoft MPEG-4 video codec V1 495 Kb Excelente Ideal para
transmitir stream por Internet.
Microsoft MPEG-4 video codec V2 475 Kb Excelente Ideal para
transmitir stream por Internet.
Microsoft MPEG-4 video codec V3 470 Kb Excelente Ideal para
transmitir stream por Internet.
Microsoft Windows Media Video 9 148 Kb Excelente Ideal para
transmitir por internet por el tamao.
Microsoft Video 1 2682 Kb Regular No se recomienda para
transmitir por internet.
Indeo video 5.1.0 460 Kb Bueno Aceptable para transmitir por
internet.
Indeo video 5.10 compression filter 440 Kb Bueno Aceptable para
transmitir por Internet.
Intel indeo video R.3.2 500 Kb Bueno Aceptable para transmitir
por Internet.
Intel indeo video 4.5 510 Kb Bueno Aceptable para transmitir por
Internet.
Intel I.263 Video Driver 2.55.016 178 Kb Bueno Aceptable para
transmitir por Internet.
Codec intel IYUV 11960 Kb Bueno Por el tamao no se recomienda
para transmitir por Internet.
Cinepak codec by radius 1450 Kb Bueno Cumple para transmitir por
Internet.
Microsoft RLE 6468 Kb Mala Mala calidad y un tamao demasiado
alto.
DVVideo encoder 9122 Kb Regular No es ideal para Internet, por
el tamao, y porque aplica zoom.
VP60 Simple Profile 170 Kb Excelente Ideal para transmitir por
Internet, se necesita instalar manualmente el codec.
VP61 Advanced Profile 165 Kb Excelente Ideal para transmitir por
Internet, se necesita instalar manualmente el codec.
VP62 Heightned Sharpness Profile 165 Kb Excelente Ideal para
transmitir por Internet, se necesita instalar manualmente el
codec.
x264-H264/AVC encoder 172 Kb Excelente Ideal para transmitir por
Internet.
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37
Los codecs Cinepak y los de la familia Indeo son muy comunes en
las versiones de windows
y tienen una calidad aceptable para transmitir stream por
internet.
Los codificadores Microsoft MPEG-4 video codec versin V1, V2 y
V3 tambin tienen una
alta calidad de compresin y se encuentran presentes en las
versiones de windows con la
aplicacin windows media player.
Los codificadores VP60 Simple Profile, VP61 Advanced Profile y
VP62 Heightned Sharpness
Profile generan un video de tamao reducido con una calidad
aceptable, el inconveniente es
que hay que instalarlos manualmente, ya que no vienen en las
versiones del sistema
operativo windows.
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Anlisis y pruebas de codificadores de audio.
Los codificadores de audio ms comunes de windows son:
o IAC2 o IMA ADPCM o PCM o ACELP.net o Windows Media Audio V1 o
Windows Media Audio V2 o Microsoft G.723.1 o Ley A CCITT o Ley u de
CCITT o AC-3 ACM Codec o MPEG Layer 3 o Vorbis encoder
A continuacin veremos las principales caractersticas y los
resultados de los codificadores
de audio en una grabacin de 15 segundos.
Codec de audio Tamao Promedio En 5 muestras
Calidad Velocidad de transmisin
IAC2 415 Kb Buena 32 Kbps
IMA ADPCM 626 Kb Buena 128 Kbps
PCM 325 Kb Buena 32 Kbps
ACELP.net 295 Kb Buena 8 Kbps
Windows Media Audio V1 265 Kb Buena 8 Kbps
Windows Media Audio V2 270 Kb Buena 13 Kbps
Messenger audio codec 255 Kb Buena 6 Kbps
-
39
Microsoft G.723.1 405 Kb Buena 64 Kbps
Ley A CCITT 410 Kb Buena 64 Kbps
Ley u CCITT 275 Kb Buena 16 Kbps
MPEG Layer 3 515 Kb Excelente 128 Kbps
Vorbis encoder 510 Kb Excelente 128 Kbps
Todos los codificadores de audio tuvieron un buen desempeo
tomando en cuenta la
velocidad de transmisin.
Los codificadores que transmiten a 128 Kbps fueron:
o IMA ADPCM tamao promedio 626 Kb. o MPEG Layer 3 tamao promedio
515 Kb. o Vorbis encoder tamao promedio 510 Kb.
Si se tiene ancho de banda suficiente se recomienda MPEG Layer 3
y Vorbis encoder.
Si no tiene suficiente ancho de banda se recomienda un
codificador con una velocidad
menor de transmisin de 16 Kbps como:
o Windows Media Audio V1 tamao promedio 265 Kb, 8 Kbps. o
Windows Media Audio V2 tamao promedio 270 Kb, 13 Kps.
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CAPITULO 1.
ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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41
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO
1.1.- FORMATOS DE IMAGEN.
1.1.1.- Introduccin.
Existe una amplia gama de formatos de video como son: bmp, gif,
jpg, etc. Pero no
todos estos formatos son adecuados para una web, debido a que
pueden ocupar mucha
memoria o a que no son compatibles con algunos navegadores.
Eso hace difcil el escoger el formato adecuado a las necesidades
del usuario. A
partir del trabajo con herramientas grficas, el desarrollo de
formatos se ha enfocado a la
capacidad y calidad de la compresin de los archivos, ya que el
archivo de imagen debe ser
comprimido, porque el espacio que ocupar y su tiempo de
transferencia sern menores, la
combinacin ideal residen en buena calidad de la imagen y tamao
reducido de archivo, y,
los formatos ms cercanos a esos estndares, son: GIF y JPEG, lo
que es debido a las
opciones de compresin que utilicen.
1.1.2.- Tipos de Imgenes.
Para manipular los datos de un archivo de imagen, existen dos
modos o formatos que
permiten visualizarlas, stos son: mapas de bits y
vectoriales.
Mapas de Bits.
Las imgenes de mapa de bits (bitmaps) estn formadas por una
rejilla de celdas. A
cada una se le denomina pxel y se le asigna un valor de color y
luminancia propios. Al ver
un conjunto de celdas, se crea la ilusin de una imagen de tono
continuo. El pxel es una
unidad de informacin y puede ser muy pequeo (0.1 mm.) o muy
grande (1 cm.).
Cuando se crea una imagen de mapa de bits se genera una rejilla
especfica de
pxeles y al modificar su tamao, se transforma simultneamente la
distribucin y coloracin
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
-
42
de los pxeles, y los objetos de la imagen, se deforman por la
prdida o ganancia de
pxeles que los definen. Por lo cual, las imgenes de mapa de bits
se crean con un tamao
determinado y pierden calidad si se modifican sus
dimensiones.
Imgenes Vectoriales.
Los elementos constituyentes del vector, en una imagen
vectorial, son las curvas de
Bzier (desarrolladas por Pierre Bzier por encargo de la empresa
Renault); cada una se
define por los puntos: inicial y final de la curva (nodos o
puntos de anclaje) y dos de control
(manecillas o manejadores), estos ltimos sirven para definir la
forma de la curva y no
aparecern en la imagen final, y, para modificar la curva slo se
tiene que mover alguno de
los nodos.
Estas curvas muy estilizadas y verstiles, son fciles de manejar,
ya que adoptan
curvaturas muy suaves (casi lneas rectas) o muy fuertes (curvas
complejas) que pueden
adaptarse a infinitud de formas (por ejemplo iconos y logotipos)
siendo tiles en el diseo y
manipulacin de fuentes de texto.
En la imagen vectorial, cada objeto esta definido por sus
propias frmulas matemticas
y se puede manipular independientemente y cada objeto esta
dividido en elementos
independientes, por lo que no hay que modificar todo el objeto
sino slo una parte,
controlando con gran precisin la forma, orientacin y ordenacin
de los elementos de la
imagen. La imagen vectorial tambin acepta la insercin de
bitmaps, ya sea para rellenos de
formas, o bien, como elementos separados. Sin embargo, se tiene
la posibilidad de exportar
los grficos vectoriales a formatos estndar de mapa de bits.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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43
Los grficos vectoriales son muy eficaces en el manejo de texto,
ya que admiten
fuentes TrueType que son reconocidas como objetos vectoriales. A
cada letra se le pueden
asignar contornos editables y descomponer el texto en objetos.
De esta manera, ya no har
falta tener instalada la fuente para seguir editando los
contornos, porque ya no sern
tratadas como fuentes.
1.1.3.- Formato JPEG.
El formato Joint Photographic Experts Group (JPEG por sus siglas
en ingls o
Conjunto de Grupos de Expertos en Fotografa) se utiliza
normalmente para mostrar
imgenes de tono continuo en documentos de lenguaje marcado como
hipertexto (HTML) en
World Wide Web (WWW) y otros servicios electrnicos. El formato
admite los modos de color
CMYK, RGB y escala de grises. A diferencia del formato GIF,
conserva toda la informacin
del color de la imagen RGB, aunque comprime el tamao del archivo
mediante la eliminacin
selectiva de datos.
Al abrir una imagen con formato JPEG, se descomprime
automticamente; un nivel
elevado de compresin produce una baja calidad de imagen, un
nivel bajo, una calidad
mejor. En la mayora de los casos, al comprimir una imagen
utilizando la opcin de calidad
mxima, se obtiene un resultado muy parecido al original.
JPEG es un estndar ISO (Internacional Standard Organization por
sus siglas en
ingls o Organizacin Internacional de Estndares) aprobado en 1992
para la compresin de
imgenes fijas con y sin prdida de informacin. El estndar se
desarroll para facilitar la
transmisin y almacenamiento de archivos de imgenes estticas. Una
imagen de alta
resolucin y de alta calidad fcilmente puede necesitar 75 Mbytes
o ms de espacio en
disco.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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44
1.1.4.- Formato BMP.
El formato BMP (BitMaP por sus siglas en ingls o Mapa de Bits)
es el formato de las
imgenes de Windows. Su uso fue muy extendido, pero los archivos
son muy grandes dado
la escasa compresin que alcanzan.
Admite los modos de color RGB, color indexado, escala de grises
y mapa de bits.
Puede escoger entre los formatos de Microsoft Windows o de OS/2
y especificar una
profundidad de bit para la imagen. En imgenes de 4 y 8 bits con
formato Windows, tambin
se puede especificar la compresin RLE.
1.1.5.- Formato GIF.
Graphics Interchange Format (GIF por sus siglas en ingls o
formato de intercambio
de grficos) es el ms utilizado para mostrar grficos de color
indexado e imgenes en
documentos de lenguaje marcado como hipertexto en la World Wide
Web y otros servicios
electrnicos. Es un formato con compresin LZW (desarrollado en
1997 por A. Lempel, J. Zif
y Terry Welch) diseado para minimizar el tamao de los archivos y
la duracin de las
transferencias electrnicas.
1.1.6.- Formato TIFF.
El formato TIFF (Tagged Image File Format por sus siglas en
ingls o formato de
archivo de imagen encadenado) fue desarrollado por Aldus
Corporation en 1986, para
guardar imgenes desde el escner y programas para creacin de
imgenes y retoque
fotogrfico, su uso se basa en imgenes de mapa de bits. Es
probablemente el formato de
mapa de bits ms verstil, seguro y con mayor soporte, ya que es
capaz de describir los
datos de una imagen desde 2 colores hasta color completo en
varios espacios de tonos.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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45
Se utiliza para intercambiar archivos entre aplicaciones y
plataformas de
computadoras y sistemas operativos. Es un formato flexible de
imgenes de mapa de bits
admitido por prcticamente todas las aplicaciones de pintura,
edicin de imgenes y diseo
de pginas. Adems, casi todos los escneres de escritorio generan
imgenes TIFF. El
formato admite archivos CMYK, RGB y de escala de grises y
archivos Lab, de color indexado
y de mapas de bits, tambin admite compresin LZW.
1.1.7.- Formato PNG.
PNG (Portable Network Graphics) es un formato grfico basado en
un algoritmo de
compresin sin prdida para bitmaps no sujeto a patentes. Este
formato fue desarrollado en
buena parte para solventar las deficiencias del formato GIF y
permite almacenar imgenes
con una mayor profundidad de color y otros importantes
datos.
El PNG es un formato grfico cada vez ms usado en lugar de GIF.
Se muestra
correctamente en los navegadores, su uso est libre de derechos y
permite una alta
compresin as como una reproduccin progresiva de imgenes con
hasta 16,7 millones de
colores.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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46
1.2.- FORMATOS DE AUDIO.
1.2.1.- Introduccin.
Existen bsicamente dos formatos que son tomados en consideracin
para ser
manipulados e incorporados como parte del mundo anlogo y
digital, los cuales son el
monoaural (o de un solo canal) y el estereofnico (o de dos
canales), lo cual implica que al
usar el formato monoarual no existe la separacin de sonido, ya
que independientemente de
si son tonos agudos o graves se conjuntan en una sola va o
canal, mientras en el formato
estereofnico, se separan los tonos agudos (por un canal) de los
graves (por el otro canal).
stos requieren por lo menos del doble de espacio que los
primeros para su manipulacin.
Los archivos de audio estreo sin comprimir y con calidad de CD
requieren unos 150
kilobytes (KB) de espacio en disco duro por cada segundo de
sonido. El tamao de un
archivo de sonido depende de la frecuencia de muestreo
(frecuencia), del nmero de bits por
muestra (calidad o riqueza del sonido) y de si el sonido es
monoaural o estereofnico. Por
ejemplo, una muestra de msica mono de 16 bits a 22 kilohertz
(kHz) requiere una velocidad
de datos de 2.65 megabytes (MB) por minuto para reproducirlo tal
como se grab
originalmente.
Comprimir un archivo de sonido mediante un codec de audio es la
mejor forma de
almacenar archivos de audio en el disco duro del equipo o
reproducir archivos de audio a
travs de una red con un ancho de banda limitado.
Hay codecs de audio para distintos usos, algunos estn
optimizados para voz,
mientras que otros son adecuados para sonidos y muestras de
msica con una velocidad de
bits de baja a alta. Los codecs de audio orientados a voz (como
DSP Group TrueSpeech o
Microsoft Groupe Spcial Mobile -GSM 6.10- por sus siglas en
francs Grupo Especial Mvil
de Microsoft) permiten una compresin eficaz de los datos de voz.
Los codecs de audio
orientados a msica (tales como Fraunhofer Institut Integrierte
Schaltungen IIS (FhG) MPEG
Layer-3 o Voxware MetaSound) permiten que el sonido con calidad
cercana al CD se
comprima a una cuarta parte de su tamao original.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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47
Existe una gran variedad de tcnicas de codificacin de audio,
muchas no
normalizadas y se emplean en diversos mbitos. Aqu slo se revisan
brevemente algunas
de las tcnicas empleadas con ms frecuencia, junto con las
tcnicas de transmisin de
imgenes, que forman parte de estndares internacionales.
Las tcnicas de codificacin de audio pueden dividirse en dos
grandes grupos: las
orientadas a sistemas de telefona (transmiten seales vocales) o
a la reproduccin o
transmisin de seales ms genricas que abarquen un espectro ms
amplio. En el primer
caso, se acepta cierta limitacin en las prestaciones del
codificador para obtener una calidad
que permita or con comodidad la voz humana. En el segundo, se
trata de optimizar los
codificadores, de manera que cualquier distorsin o ruido aadido
quede por debajo del
umbral de percepcin del odo humano.
Al igual que en las tcnicas de codificacin de vdeo, una de las
funcionalidades que
histricamente se han buscado con ms inters ha sido la compresin
de las seales, con
objeto de reducir la cantidad de informacin que es necesaria
almacenar o enviar. Sin
embargo, los factores de compresin que se consiguen son ms
limitados, debido
posiblemente a que, en este caso, no existe tanta redundancia en
la informacin.
Los sistemas de codificacin de audio con calidad musical parten
generalmente de
seales digitales obtenidas mediante el muestreo a 44.1 kHz, con
resolucin de 16 bits por
muestra de las seales originales, con lo que se consigue un
margen de frecuencias de
20Hz a 20 kHz y un margen dinmico de 90 dB, que se adapta bien a
la capacidad de
percepcin del odo humano.
Este formato, sin otra codificacin adicional, es el empleado en
los CDs y requiere un
flujo de datos de 705 kbit/s por canal. Es posible reducir este
flujo disminuyendo slo la
resolucin de las muestras, con lo que se aumenta el ruido, o la
frecuencia de muestreo, con
lo que se reduce el margen de frecuencias.
Los sistemas de codificacin de audio utilizan tcnicas para
reducir la redundancia de la
seal y emplean tcnicas psicoacsticas para eliminar los sonidos
que el odo humano no
puede percibir. En la actualidad se consigue un buen nivel de
calidad con alrededor de 1 bit
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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48
por muestra para seales vocales y 2 bits por muestra para seales
musicales.
Probablemente estos valores se reduzcan a la mitad en un futuro
no muy lejano.
Los cdecs de audio se caracterizan por los siguientes
parmetros:
Nmero de canales: un flujo de datos codificado puede contener
una o ms seales
de audio simultneamente. De manera que puede tratarse de
audiciones "mono" (un canal),
"estreo" (dos canales, lo ms habitual) o multicanal. Los cdec de
audio multicanal se
suelen utilizar en sistemas de entretenimiento "cine en casa"
ofreciendo seis (5.1) u ocho
(7.1) canales.
Frecuencia de muestreo: de acuerdo con el teorema de Nyquist
determina la
calidad percibida a travs de la mxima frecuencia que es capaz de
codificar, que es
precisamente la mitad de la frecuencia de muestreo. Por tanto,
cuanto mayor sea la
frecuencia de muestreo, mayor ser la fidelidad del sonido
obtenido respecto a la seal de
audio original. Por ejemplo, para codificar sonido con calidad
CD nunca se usan frecuencias
de muestreo superiores a 44,1 kHz, ya que el odo humano no es
capaz de escuchar
frecuencias superiores a 22 kHz.
Nmero de bits por muestra. Determina la precisin con la que se
reproduce la
seal original y el rango dinmico de la misma. Se suelen utilizar
8 (para un rango dinmico
de hasta 45 dB), 16 (para un rango dinmico de hasta 90 dB como
el formato CD) o 24 bits
por muestra (para 109 a 120 dB de rango dinmico). El ms comn es
16 bits.
Prdida. Algunos cdecs pueden eliminar frecuencias de la seal
original que,
tericamente, son inaudibles para el ser humano. De esta manera
se puede reducir la
frecuencia de muestreo. En este caso se dice que es un cdec con
prdida o lossy codec (en
ingls). En caso contrario se dice que es un cdec sin prdida o
lossless codec (en ingls).
El parmetro tasa de bits o bit-rate es el nmero de bits de
informacin que se procesan
por unidad de tiempo, teniendo en cuenta la frecuencia de
muestreo resultante, la
profundidad de la muestra en bits y el nmero de canales. A causa
de la posibilidad de
utilizar compresin (con o sin prdidas), la tasa de bits no puede
deducirse directamente de
los parmetros anteriores.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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49
1.2.2.- Formato MP3.
Fue creado por el Moving Picture Expert Group, (diseadores y
programadores de
normas de compresin de audio y video) trabajando bajo la
direccin de ISO (International
Standards Organization por sus siglas en ingls u Organizacin
Internacional de Estndares)
Se identifican con la extensin MP3, esta norma fue lanzada el ao
1995 a Internet,
actualmente se trabaja en el sucesor que ser el MP4 con una
compresin de 40 a 1.
La calidad de sonido del MP3 y su pequeo tamao lo ha hecho muy
popular en
Internet, su algoritmo se basa en la forma de escuchar que tiene
el odo humano, pues las
frecuencias que quedan fuera de la audicin no son registradas en
el archivo (las mayores
de 20khz y las menores de 20hz). Esto se traduce en archivos
mucho ms pequeos, sin
una perdida de la calidad del sonido.
Al usar el formato a MP3 se puede reducir la pista de un CD a un
factor de 12 a 1, (1
minuto de calidad CD en formato MP3 equivale a 1MB aprox.) pero
lo mas importante es que
no pierde calidad de sonido. Factores de incluso 24 a 1 son
aceptables.
El uso mas corriente que se la da a estos formatos es el de
almacenamiento de
msica por lo que primero se debe grabar el CD en el disco duro
del computador para luego
pasarlo al formato MP3, para esto se debe tener un Ripeers que
cumple la funcin de pasar
desde formato CDA (CD) a Wav, (existen algunos CD que no aceptan
ripeado), luego se
debe tener un encoder estos programas pasan de formato Wav a
MP3. Se debe tener en
cuenta la calidad que se desea, a mayor tamao de archivo mayor
calidad. Esto se
especfica eligiendo los Kbps (512, 256, 128, 64, 32, 20, 16),
los Khz (48000, 44100, 32000,
24000, 22050, 16000, 11025, 8000) y si es estreo o mono y como
es la calidad del Wav que
se est trabajando.
La desventaja de estos archivos es que se necesita una mquina
potente pues usan
a fondo el procesador, pues al igual que los formatos Zip deben
descomprimirse para poder
escucharse.
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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1.2.3.- Formato RA.
(Real Audio por sus siglas en ingls o Audio Real): Es el formato
ms usado en Internet por su capacidad de reproduccin en tiempo
real, esto significa que mientras el
archivo es bajado se escucha el sonido y cuando se termina de
bajar el ya fue reproducido.
Este formato fue desarrollado por RealNetworks.
Esta empresa a puesto a disposicin de los usuarios software para
recibir y enviar en
tiempo real (Tanto video como Sonido), La empresa es reconocida
como una de las mas
importantes en el mundo informtico pues a puesto a su formato RA
a la altura del Wav o del
MIDI en popularidad.
El problema mas grave que tiene es que puede cortarse la
reproduccin del audio
cuando hay interrupcin en la seal de datos, esto ocurre cuando
el usuario usa un modem
muy lento o hay mucho trfico en la red.
Real Audio desarrolla una mejora en su formato (RealSystemG2),
que incrementa la
frecuencia de audio en un 80% logrando en modem de 28,8 Kbps una
mejora en la calidad
del audio. El problema surge en el almacenaje pues producir
archivos demasiado grandes
sobretodo para el envi por correo electrnico.
Este producto puede tocar archivos antiguos de RA, Wav. Puede
ser usado por Mac y PC.
Programa Real Player para escuchar o ver videos desde Internet,
sin la necesidad de
almacenar en el disco duro. Es el ms usado por su rapidez, el
sonido tiene mejor calidad en
las versiones nuevas.
1.2.4.- Formato WAV.
(Waveform Audio File por sus siglas en ingls o Archivo de Audio
en forma de onda).
Uno de los formatos de fichero ms utilizados para almacenar
sonidos es el formato WAV.
Se trata de almacenar las muestras una tras otra (a continuacin
de la cabecera del fichero,
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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51
que entre otras cosas indica la frecuencia de muestreo), sin
ningn tipo de compresin de
datos, con cuantificacin uniforme. La sencillez de este formato
lo hace ideal para el
tratamiento digital del sonido.
El formato WAV, es un formato de archivo originario de Microsoft
Windows 3.1, tiene
normalmente la extensin Wav. Es el formato para almacenar
sonidos mas utilizado por los
usuarios de Windows, lo flexible de este formato lo hace muy
usado para el tratamiento del
sonido pues puede ser compreso y grabado en distintas calidades
y tamaos los Khz. van
desde 11025, 22050, 44100).
Aunque los archivos Wav pueden tener un excelente sonido
comparable a la del CD
(16 bits y 44,1 Khz. estreo) el tamao necesario para esa calidad
es demasiado grande
(especialmente para los usuarios de Internet) una cancin
convertida a Wav puede ocupar
fcilmente entre 20 y 30 Mb. La opcin mas pequea es grabar a 4
bits y los Khz lo mas bajo
posible, el problema es la baja calidad del sonido, los ruidos,
la esttica, incluso cortes en el
sonido, por esta razn casi siempre se usa para muestras de
sonido. La ventaja mas grande
es la de su compatibilidad para convertirse en varios formatos
por medio del software
adecuado, un ejemplo de ello es pasar de Wav a Mp3.
1.2.5.- Formato GSM 6.10.
El cdec (Microsoft Groupe Spcial Mobile GSM por sus siglas en
francs o Grupo
Especial Mbil) est diseado para la compresin eficaz de voz y
resulta adecuado para el
sonido orientado a voz con velocidades de bits de media a alta.
GSM proporciona
compresin 2:1 en tiempo real (siempre que el hardware sea lo
suficientemente rpido para
admitirlo), lo que convierte a este cdec en una buena opcin para
grabar voz con la
grabadora de sonidos. Si utiliza GSM para comprimir msica puede
obtener una calidad de
sonido deficiente. GSM es conforme a la recomendacin 6.10 del
European
Telecommunications Standards Institute (Instituto de estndares
de telecomunicacin
europeo).
El Sistema Global para las Comunicaciones Mviles (GSM) es un
sistema estndar
para comunicacin utilizando telfonos mviles que incorporan
tecnologa digital. Por ser
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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digital cualquier cliente de GSM puede conectarse a travs de su
telfono con su ordenador
y puede hacer, enviar y recibir mensajes por e-mail, faxes,
navegar por Internet, acceso
seguro a la red informtica de una compaa (LAN/Intranet), asi
como utilizar otras funciones
digitales de transmisin de datos, incluyendo el Servicio de
Mensajes Cortos (SMS).
1.2.6.- Windows Media Audio (WMA).
Windows Media Audio o WMA es un formato de compresin de audio
con prdida,
aunque recientemente se ha desarrollado de compresin sin prdida,
es propiedad de
Microsoft.
A diferencia del MP3, este formato posee una infraestructura
para proteger el Copyright y as
hacer ms difcil el "trfico ilegal" de msica.
WMA es un codec de audio con prdida basado en el estudio de la
psicoacstica. Las seales de audio que se considera que resultara
imperceptible para el odo humano son
codificadas con la resolucin reducida durante el proceso de
compresin.
WMA puede codificar las seales de audio en la muestra de hasta
48.000 veces por segundo
(48 kHz) con un mximo de dos canales (estreo).
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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53
1.3.- FORMATOS DE VIDEO.
1.3.1.- Introduccin.
En el caso del video digitalizado se hace especial hincapi en el
tema de la
compresin, ya que en el rea de la informtica siempre es un
problema el tamao que
ocupan los archivos. El programa controlador que comprime y
descomprime un archivo de
video se denomina CODEC, trmino compuesto derivado de la
expresin inglesa
compressor/decompressor, y es un algoritmo utilizado por la
tarjeta de vdeo para capturar y
almacenar el video en el disco duro del computador.
Todos los codecs usan tcnicas de compresin eliminando datos para
salvar espacio
en disco, sacrificando, en mayor o menor grado, la imagen
original. La consecuente
disminucin de la calidad de la imagen es aceptable, pues los
algoritmos de codificacin
estn diseados para descartar la informacin redundante o que no
es perceptible por el ojo
humano.
La compresin se realiza analizando similitudes entre imgenes
sucesivas, usando
informacin de las imgenes ya enviadas. Cuando se usa esta
tcnica, slo es necesario
enviar la diferencia entre las imgenes, es decir las zonas de la
imagen que han variado
entre dos fotogramas consecutivos, lo que elimina la necesidad
de transmitir la imagen
completa. Este tipo de compresin es conocido como "compresin
temporal". El otro mtodo
de compresin de video elimina los datos que no cambian entre
pxeles adyacentes y es
conocido como "compresin espacial".
Los CODECs utilizan distintos sistemas para comprimir el video
pero, se pueden distinguir
bsicamente dos tipos:
CODECs sin prdida, es decir, los que conservan los datos
originales y aseguran que las
imgenes sean las mismas despus de la compresin y posterior
descompresin. Estos
CODECs usan normalmente el sistema RLE (Run Length Encoding por
sus siglas en
ingls). ste consiste en descartar regiones o bloques de
similares colores entre imagen
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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e imagen. Esta tcnica funciona bien con imgenes generadas por
ordenador, donde
existen reas de color uniforme. Sin embargo, las tcnicas de
compresin sin prdida no
son, en general, muy efectivas con el video digital, ya que ste
tiene pocas reas de color
continuo y est formado por numerosas variaciones de color. El
ratio tpico de estos
CODECs es de 1:2.
CODECs con prdidas, intentan eliminar informacin de las imgenes
de forma que sea
lo ms inapreciable posible por el espectador. Estos sistemas
eliminan informacin que
no puede ser recuperada. La cantidad de informacin perdida
depende del grado de
compresin y es proporcional a la disminucin de calidad, es
decir
Mxima calidad mximo tamao de archivo = mnima compresin
Mnima calidad = mnimo tamao de archivo mxima compresin
Dentro de los algoritmos de compresin con prdida se puede
distinguir, a su vez,
dos tipos bsicos:
o Algoritmos de compresin espacial. Estos sistemas comprimen
cada imagen independiente del video, es decir, cada cuadro del
mismo sin tener en cuenta el resto.
o Algoritmos de compresin temporal. Son parecidos al sistema RLE
antes mencionado, ya que se basa en la variacin entre un cuadro y
el siguiente. Pero con
la gran diferencia de qu esta variacin (comparacin entre un
frame y el siguiente)
no se almacena en su totalidad, sino que se le aplica una
compresin con prdida.
Este tipo de algoritmo utiliza los llamados Keyframes, que son
cuadros del video que
se almacenan con poca o ninguna compresin para que sirvan de
referencia para
generar los siguientes, que son llamados Deltaframes.
Por tanto, al usar algn codec para editar un video con un
programa de edicin de
VFW (Video For Windows por sus siglas en ingls o Video Para
Windows) se encontrar con
el fenmeno de la recompresin. sta genera prdida aditiva de datos
en casi todos los
sistemas de compresin con prdida, esto quiere decir que, cada
vez que se vuelve a
comprimir un video se pierde ms y ms calidad, aunque en la
recompresin se ajuste la
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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calidad al mximo. Afortunadamente, esto ha sido previsto, y
existen CODECs
especialmente diseados para disminuir al mximo esta prdida
aditiva.
Por ltimo, hay que mencionar la llamada simetra del CODEC, y es
tal cuando las
velocidades de codificacin y descodificacin son iguales. De la
misma manera, es
altamente asimtrico cuando las velocidades son diferentes.
La transmisin de video es la parte medular de un sistema de
videovigilancia por lo que es
necesario tener en cuenta el tipo de video CODEC a elegir,
tomando en cuenta sus ventajas
y desventajas.
En los siguientes captulos se vern los video CODECs mas
utilizados.
1.3.2.- Formato AVI.
(Audio Video Interleave por sus siglas en ingls o Audio Video
Intercalado) Son un caso especial de archivos RIFF (Resource
Interchange File Format por sus siglas en ingls o
Formato de Archivos para el Intercambio de Recursos) un formato
de propsito general para
el intercambio de datos multimedia que fue definido por
Microsoft e IBM tiempo atrs.
De hecho RIFF es un clon del formato IFF inventado por
Electronic Arts in 1984 para
Deluxe Paint en plataforma AMIGA. IFF se erigi enseguida como un
estndar de
intercambio en esta plataforma y fue mantenido por Commodore
hasta su desaparicin. Al
decidir Electronics Arts cambiar a la plataforma PC, trajo
consigo el formato IFF.
En los primeros momentos de la popularizacin del DV domstico
existi mucha
confusin sobre los tipos de AVI que empleaba la captura de vdeo
digital (DV). Se ha
hablado largo y tendido de AVI1 y AVI2 y en parte el error surga
de lo comentado ms arriba
de mezclar la denominacin del formato AVI con VfW y los codecs
empleados para
almacenar en dicho formato.
En algunos casos se hablaba de AVI 1 refirindose en orden
cronolgico al primer
formato aparecido y AVI 2 al segundo. De ello se deduca
errneamente que el formato
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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empleado para DV era AVI tipo 2 cuando en realidad dentro del
segundo formato
cronolgicamente hablando, hay a su vez una divisin denominadas
por la propia Microsoft
como AVI DV Tipo-1 y AVI DV tipo-2, siendo las diferencias el
tipo de codecs empleados
para su manejo y la forma en que se guardan los flujos de datos
internamente.
As pues, cindose a la realidad, slo existen dos tipos generales
de AVI, Los
basados en Video para Windows (los primeros en aparecer) y los
basados en DirectShow
(originalmente ActiveMovie). Y como se ha mencionado, un AVI no
es ms que un formato
de archivo que puede guardar datos en su interior codificados de
diversas formas y con la
ayuda de diversos codecs que aplican diversos factores de
compresin, tambin existe la
posibilidad de almacenar los ficheros en un formato AVI "raw" o
crudo, es decir, sin
compresin y muchos fabricantes aportan su granito de arena con
codecs particulares, Los
formatos de AVI basados en Video para Windows son los que ahora
forman el ncleo de los
denominados AVI DV Tipo-2 mientras que los basados en DirectShow
(y por extensin en
DirectX) son los denominados AVI DV tipo-1.
Hasta este punto, convendra decir que en realidad, cualquier
tipo de imagen grabada
en cinta y mucho ms pesada al ordenador, se puede considerar
como digital, dado que no
existe una imagen real, analgica, visible a simple vista como en
las pelculas de cine o en
los carretes de fotos.
Sin embargo, se considera convencionalmente imagen analgica toda
la anterior a
los actuales sistemas de grabacin de datos digitales. Es decir,
las grabaciones efectuadas
en VHS, 8mm., Hi8, SVHS... en el aspecto domstico y U-matic o
BetaCam, en la vertiente
profesional por poner algn ejemplo.
Aunque un AVI puede tener n nmero de flujos, lo ms comn es un
flujo de vdeo
(vids) y otro de audio (auds).
AVI Header Datos de Vdeo AVI (vids)
Datos de Audio AVI (auds)
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Las cabeceras (o headers) del formato del flujo definen todo el
formato (incluida la
compresin usada) de cada flujo. El formato estndar de un AVI
basado en VfW contempla
la existencia de un flujo de video, uno de audio o ambos. As un
AVI en VfW puede
almacenar slo audio, slo vdeo o ambos pero en flujos separados
para cada tipo.
1.3.3.- Formato Mpeg.
MPEG es el "Grupo de Expertos de Imgenes en Movimiento", por sus
siglas en
ingles. MPEG es un grupo de personas que se encuentran dentro de
la Organizacin
Internacional de Estndares (ISO, por sus siglas en ingls) para
generar estndares para
video digital (secuencias de imgenes en tiempo) y compresin de
audio. En particular, ellos
definen una trama de bits comprimida, la cual implcitamente
define un descomprimidor.
Como cada empresa tiene sus propios algoritmos de compresin, es
ah donde recae la
importancia de contar con un estndar internacional. MPEG se rene
cuatro veces al ao
durante una semana completa. En medio de las reuniones un gran
trabajo es hecho por los
miembros, as que no todo ocurre en las reuniones.
MPEG clasifica los estndares multimedia en:
MPEG-1 "Codificacin de Imgenes de Movimiento y Audio Asociado
para Medios de
Almacenamiento Digital a 1,5 Mbits/s".
MPEG-2 "Codificacin Genrica de Imgenes de Movimiento e
Informacin de Audio Asociada".
MPEG-3 Originalmente planeada para aplicaciones de HDTV
(Televisin de Alta
Definicin), pero finalmente fue incluida en MPEG-2.
MPEG-4 "Codificacin de Objetos de Audio-Visual".
Tanto MPEG-1 como MPEG-2 son estndares aprobados por ISO (tambin
est en fase de
estudio MPEG-4). Las principales ventajas de este sistema
son:
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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- Orientado a la compresin de vdeo (incluyendo el audio), no
como M-JPEG.
- La compresin se basa en predicciones matemticas complejas que
dependen de la
variacin de las imgenes en el tiempo.
- La codificacin admite frecuencias de 4 a 100 Mbps.
MPEG-1 fue diseado para la transmisin de vdeo con frecuencias de
1.5 Mbps, la
velocidad nominal de CD-ROMs de velocidad simple y de lneas T1.
MPEG-2, en cambio se
dise para soportar aplicaciones de televisin con varios
formatos, incluyendo la televisin
de alta definicin (HDTV). Aunque MPEG-2 es una norma reciente,
ha sido aceptada
rpidamente por las industrias de la televisin por cable y va
satlite.
Las frecuencias de compresin conseguidos con MPEG hacen de esta
norma el
estndar ideal para la transmisin de vdeo digital. En cambio,
para la edicin sigue siendo
ms adecuado M-JPEG. La solucin ms adecuada es utilizar M-JPEG en
la edicin y
MPEG en la transmisin.
En esta seccin se comienza introduciendo conceptos bsicos de
video analgico,
adentrndose en el proceso de muestreo y el problema de la seal
digital, para continuar
tratando la compresin MPEG-1 y MPEG-2.
El grupo MPEG sigue trabajando en la elaboracin de la
recomendacin MPEG-2 (o
H.262, o IS-13818) para la compresin de vdeo y ha terminado sus
partes principales en
1995. Esta recomendacin utiliza algoritmos para la compresin de
la informacin basados
en la DCT (Discrete Cosine Transform por sus siglas en ingls) y
en la compresin del
movimiento, similares a los de MPEG-1. MPEG-2 pretende mejorar
la calidad de las
imgenes comprimidas respecto a MPEG-1, mediante una velocidad de
distribucin superior
de 6-15 Mbit/s (depende del tipo de secuencia y del codificador
utilizado).
Est concebido para la distribucin de vdeo e introduce los
conceptos de
escalabilidad espacial y temporal, y de jerarqua de datos dentro
del stream. Permite una
mayor variedad de formatos de entrada, codifica los dos campos
de las imgenes
entrelazadas, presta mayor atencin a las componentes de color
que en MPEG-1 e incorpora
otras mejoras de algoritmia y sintaxis. Incluye la posibilidad
de codificar TV de alta definicin
CAPITULO 1. ESTNDARES DE SEALES DIGITALES DE AUDIO Y VIDEO.
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y seales con calidad de estudio. Admite la opcin de
escalabilidad en resolucin, segn la
capacidad del codificador o de la red de transmisin.
Durante mucho tiempo en el campo de la digitalizacin de videos
se tuvo solamente
dos opciones al escoger: CINEPAK o INDEO, pero con la aparicin
de MPG I en el mercado
se marc la pauta para la visualizacin de videos desde discos
compactos CD. MPG I es un
codec diseado para posibilitar el almacenamiento de videos de
hasta 30 cuadros por
segundo y tamao de ventana de 320x240. A un costo de
digitalizacin muy econmico.
MPG I es un formato que trabaja eliminando la redundancia de
pixeles entre cuadros
de una pelcula, muy similar al compresor de imgenes JPEG usado
para la transferencia de
fotos por Internet. La compresin con la que MPG I trabaja consta
de 10 pasos; 6 de los
cuales son exclusivamente dedicados a comprimir y reducir datos
redundantes.
Es un formato de compresin que permite ver el video en una
ventana pequea (320 por
240 pxeles). Ocupa bastante espacio en el disco duro, pero tiene
la ventaja de que puede
ser reproducido incluso en PC anticuados. Es una buena opcin
para distribuir videos en CD-
ROM, ya que se tiene la certeza de que un PC poco potente no se
va a colgar al
reproducirlos.
La principal diferencia entre MPEG I y MPEG II, es la forma en
que comprime el
video. MPEG-II h