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La pérdida generacional es la disminución de la calidad entre copias o transcodificaciones sucesivas de datos. La compresión, así como el escalado (de imágenes) o el sobremuestreo (de sonido y otras grabaciones), son causas comunes de pérdida generacional. La introducción de artefactos de compresión puede aumentar la entropía de los datos en cada generación. Otras causas incluyen el ruido de la señal en sistemas analógicos y la conversión entre formatos analógicos y digitales.
pérdida de generación analógica
En los sistemas analógicos (incluidos aquellos que utilizan grabación digital pero realizan la copia a través de una conexión analógica), la pérdida de generación se debe principalmente al ruido y a problemas de ancho de banda en cables , amplificadores , mezcladores , equipos de grabación y cualquier otro componente entre la fuente y el destino. Los amplificadores de distribución mal ajustados y las impedancias desajustadas pueden agravar aún más estos problemas. La conversión repetida entre analógico y digital también puede provocar pérdidas.
La pérdida de generación era un factor crucial en la edición compleja de audio y video analógico , donde a menudo se creaban ediciones multicapa mediante mezclas intermedias que luego se volvían a grabar en cinta. Era necesaria una planificación minuciosa para minimizar la pérdida de generación, así como el ruido y la mala respuesta de frecuencia resultantes.
Una forma de minimizar el número de generaciones necesarias era utilizar un equipo de mezcla de audio o edición de vídeo capaz de mezclar un gran número de canales a la vez; en el caso extremo, por ejemplo, con un estudio de grabación de 48 pistas, se podía realizar una mezcla compleja completa en una sola generación, aunque esto resultaba prohibitivamente caro para todos los proyectos, salvo los mejor financiados.
La introducción de sistemas profesionales de reducción de ruido analógicos como Dolby A ayudó a reducir la cantidad de pérdida de generación audible, pero finalmente fueron reemplazados por sistemas digitales que redujeron enormemente la pérdida de generación. [ 1 ]
Según ATIS , "la pérdida de generación se limita a la grabación analógica porque la grabación y reproducción digital se puede realizar de una manera que está esencialmente libre de pérdida de generación". [ 1 ]
pérdida de generación digital
Cuando se utiliza correctamente, la tecnología digital puede eliminar la pérdida de calidad. Esto implica el uso exclusivo de códecs de compresión sin pérdida o datos sin comprimir desde la grabación o creación hasta la codificación final con pérdida para su distribución mediante transmisión por internet o discos ópticos. Copiar un archivo digital produce una copia exacta si el equipo funciona correctamente, lo que elimina la pérdida de calidad causada por la copia, mientras que recodificar archivos digitales con códecs de compresión con pérdida puede causar pérdida de calidad. Esta característica de la tecnología digital ha generado conciencia sobre el riesgo de la copia no autorizada. Antes de que la tecnología digital se generalizara, una discográfica , por ejemplo, podía estar segura de que las copias no autorizadas de sus pistas musicales nunca serían tan buenas como las originales.
La pérdida de generación aún puede ocurrir al usar códecs de compresión de audio o video con pérdida, ya que estos introducen artefactos en el material de origen con cada codificación o recodificación. Los códecs de compresión con pérdida, como Apple ProRes , Advanced Video Coding y mp3, son muy utilizados porque permiten reducciones drásticas en el tamaño del archivo sin que se distinga del original sin comprimir o comprimido sin pérdida para fines de visualización. La única forma de evitar la pérdida de generación es usar archivos sin comprimir o comprimidos sin pérdida; lo que puede ser costoso desde el punto de vista del almacenamiento, ya que requieren mayores cantidades de espacio de almacenamiento en memoria flash o discos duros por segundo de tiempo de ejecución. El video sin comprimir requiere una alta tasa de datos; por ejemplo, un video de 1080p a 60 fotogramas por segundo requiere aproximadamente 370 megabytes por segundo. [ 2 ] Los códecs con pérdida hacen factibles los Blu-ray y el video en streaming a través de Internet, ya que ninguno puede proporcionar las cantidades de datos necesarias para el video sin comprimir o comprimido sin pérdida a velocidades de fotogramas y resoluciones aceptables. Las imágenes pueden sufrir pérdida de calidad de generación de la misma manera que el vídeo y el audio.
Procesar un archivo comprimido con pérdida, en lugar del original, suele resultar en una mayor pérdida de calidad que generar el mismo resultado a partir de un original sin comprimir. Por ejemplo, una imagen digital de baja resolución para una página web se ve mejor si se genera a partir de una imagen RAW sin comprimir que a partir de un archivo JPEG ya comprimido de mayor calidad.
Técnicas que provocan pérdida de generación en sistemas digitales
En los sistemas digitales , diversas técnicas, como los códecs y algoritmos de compresión con pérdida, utilizados por otras ventajas, pueden generar pérdida de calidad y deben emplearse con precaución. Sin embargo, la copia de un archivo digital en sí misma no conlleva pérdida de calidad: el archivo copiado es idéntico al original, siempre que se utilice un canal de copia perfecto.
Algunas transformaciones digitales son reversibles, mientras que otras no. La compresión sin pérdidas es, por definición, totalmente reversible, mientras que la compresión con pérdidas descarta algunos datos que no se pueden recuperar. Del mismo modo, muchos procesos de procesamiento digital de señales (DSP) no son reversibles.
Por lo tanto, es fundamental planificar cuidadosamente la cadena de señal de audio o video de principio a fin y reorganizarla para minimizar las conversiones múltiples, evitando así la pérdida de calidad al usar códecs de compresión con pérdida. A menudo, la elección arbitraria del número de píxeles y las frecuencias de muestreo para la fuente, el destino y los intermedios puede degradar seriamente las señales digitales, a pesar del potencial de la tecnología digital para eliminar por completo la pérdida de calidad.
Del mismo modo, cuando se utiliza compresión con pérdida, lo ideal es que solo se realice una vez, al final del flujo de trabajo que involucre el archivo, después de que se hayan realizado todos los cambios necesarios.
Transcodificación
La conversión entre formatos con pérdida, ya sea decodificando y recodificando al mismo formato, entre formatos diferentes o entre diferentes tasas de bits o parámetros del mismo formato, provoca pérdida de calidad.
Las aplicaciones repetidas de compresión y descompresión con pérdida pueden causar pérdida generacional, especialmente si los parámetros utilizados no son consistentes entre generaciones. Idealmente, un algoritmo será idempotente , lo que significa que si la señal se decodifica y luego se vuelve a codificar con la misma configuración, no hay pérdida, y escalable, lo que significa que si se vuelve a codificar con una configuración de menor calidad, el resultado será el mismo que si se hubiera codificado a partir de la señal original (véase Codificación de vídeo escalable ). En términos más generales, la transcodificación entre diferentes parámetros de una codificación particular idealmente producirá la mayor calidad común compartida; por ejemplo, convertir una imagen con 4 bits de rojo y 8 bits de verde a una con 8 bits de rojo y 4 bits de verde idealmente produciría simplemente una imagen con 4 bits de profundidad de color rojo y 4 bits de profundidad de color verde sin mayor degradación.
Algunos algoritmos de compresión con pérdida son mucho peores que otros en este sentido, ya que no son ni idempotentes ni escalables, e introducen una mayor degradación si se modifican los parámetros.
Por ejemplo, con JPEG , cambiar la configuración de calidad implica el uso de diferentes constantes de cuantificación, lo que genera una pérdida adicional. Además, dado que JPEG se divide en bloques de 16×16 (o 16×8, u 8×8, según el submuestreo de croma ), el recorte que no coincide con un límite de 8×8 desplaza los bloques de codificación, provocando una degradación considerable; problemas similares ocurren al rotar la imagen. Esto se puede evitar utilizando jpegtran o herramientas similares para el recorte. Una degradación similar se produce si los fotogramas clave del vídeo no coinciden entre generaciones.
Edición
El remuestreo digital, como el escalado de imágenes , y otras técnicas de procesamiento digital de señales ( DSP ) también pueden introducir artefactos o degradar la relación señal-ruido (relación S/N) cada vez que se utilizan, incluso si el almacenamiento subyacente no presenta pérdidas. Al crear una copia de una copia, la calidad de la imagen se deteriorará con cada "generación".
Los formatos de imagen con pérdida, como JPEG , provocan degradación cuando los archivos se editan y guardan repetidamente. Si bien copiar directamente un archivo JPEG conserva su calidad, abrirlo y guardarlo en un editor de imágenes crea una nueva versión recodificada, introduciendo cambios sutiles. Las plataformas de redes sociales como Facebook y X (antes conocida como Twitter ) recodifican automáticamente las imágenes subidas con ajustes de baja calidad para optimizar el almacenamiento y el ancho de banda, lo que agrava aún más los artefactos de compresión. Con el tiempo, la recodificación o el procesamiento repetidos pueden degradar significativamente la calidad de la imagen.
El remuestreo provoca aliasing , difuminando los componentes de baja frecuencia y añadiendo ruido de alta frecuencia, lo que genera bordes dentados . Por otro lado, el redondeo de los cálculos para ajustarlos a una precisión finita introduce cuantización , lo que provoca bandas ; si se corrige mediante tramado , esto se convierte en ruido. En ambos casos, en el mejor de los casos, se degrada la relación señal/ruido de la señal y se pueden generar artefactos. La cuantización se puede reducir utilizando alta precisión durante la edición (especialmente con números de coma flotante), y solo se vuelve a la precisión fija al final.
Con frecuencia, las implementaciones concretas no alcanzan los ideales teóricos.
Ejemplos
Las sucesivas generaciones de fotocopias dan como resultado distorsión y degradación de la imagen. [ 3 ] La descarga repetida y luego republicación/re-subida de contenido a plataformas como Instagram o YouTube puede dar como resultado una degradación notable de la calidad. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Se han documentado efectos similares en la copia de cintas VHS . [ 7 ] Esto se debe a que ambos servicios utilizan códecs con pérdida en todos los datos que se les suben, incluso si los datos que se suben son un duplicado de datos que ya están alojados en el servicio, mientras que VHS es un medio analógico, donde efectos como el ruido de la interferencia pueden tener un impacto mucho más notable en las grabaciones.
Véase también
Notas
- 1 2 "pérdida de generación" . Glosario de telecomunicaciones de ATIS . Alianza para soluciones de la industria de las telecomunicaciones . 28 de septiembre de 2016. Archivado del original el 23 de enero de 2017. Recuperado el 28 de septiembre de 2016 .
- ↑ "H.264 es magia: Un recorrido técnico por una tecnología extraordinaria" . 2 de noviembre de 2016.
- ↑ "Pérdida generacional" . Webopedia. Marzo de 2007. Consultado el 28 de septiembre de 2016 .
- ↑ Simpson, Isaac (4 de diciembre de 2013). "Copiar un video de YouTube 1000 veces es un descenso al infierno" . The Daily Dot . Recuperado el 28 de septiembre de 2016 a través de YouTube.
- ↑ Zhang, Michael (11 de febrero de 2015). "Un experimento muestra lo que sucede cuando se vuelve a publicar una foto en Instagram 90 veces" . Petapixel . Consultado el 28 de septiembre de 2016 .
- ↑ Zhang, Michael (4 de junio de 2010). "Estoy sentado en una habitación, al estilo de YouTube" . Petapixel . Recuperado el 28 de septiembre de 2016 .
- ↑ "Pérdida de generación VHS (50 fps)" . YouTube . 4 de diciembre de 2016. Consultado el 11 de septiembre de 2024 .
Enlaces externos
- Sneyers, Jon (10 de abril de 2016). "Pérdida de generación con ajustes de alta calidad" (Vídeo) . Archivado del original el 13 de diciembre de 2021. Recuperado el 29 de septiembre de 2016 a través de YouTube.
- Compresión de datos
- Proceso de copiar