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FFV1

FFV1 (abreviatura de FF Video 1 ) [ 1 ] es un formato de codificación de vídeo intra-fotograma sin pérdidas . FFV1 es particularmente popular por su rendimiento en cuanto a velo...

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FFV1 (abreviatura de FF Video 1 ) [ 1 ] es un formato de codificación de vídeo intra-fotograma sin pérdidas . FFV1 es particularmente popular por su rendimiento en cuanto a velocidad y tamaño, en comparación con otros códecs de preservación sin pérdidas, como Motion JPEG 2000. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

El codificador y el decodificador han sido parte de la biblioteca gratuita de código abierto libavcodec en el proyecto FFmpeg desde junio de 2003. [ 5 ] FFV1 también está incluido en ffdshow y LAV Filters , [ 6 ] lo que hace que el códec de vídeo esté disponible para las aplicaciones de Microsoft Windows que admiten códecs de todo el sistema a través de Video for Windows (VfW) o DirectShow .

FFV1 ha sido estandarizado en el IETF bajo RFC 9043. [ 7 ] La Unión Europea de Radiodifusión (UER) incluye FFV1 bajo el índice de familia de códecs "31" en su lista combinada de referencias de códecs de vídeo. [ 8 ]

Archivo de vídeo

Para la preservación a largo plazo del vídeo digital, son necesarios formatos contenedores sostenibles , así como códecs de audio/vídeo. No existe consenso al respecto a fecha de 2013.entre la comunidad de archivística sobre qué formato de archivo o códecs deberían usarse para fines de preservación de video digital. [ 9 ] Las codificaciones previamente proclamadas fueron Motion JPEG 2000 [ 10 ] y video sin comprimir. [ 11 ]

FFV1 demostró ser una codificación de archivo viable y la Biblioteca del Congreso de los Estados Unidos comenzó a considerarla como una opción adecuada para la codificación de preservación en 2014. [ 2 ] [ 12 ] En comparación con JPEG 2000 sin pérdidas, FFV1 presenta índices de compresión comparables y menores requisitos de computación. A partir de 2014,Se está utilizando en archivos, particularmente cuando las colecciones no incluyen material audiovisual extenso y consisten en historia oral y similares. [ 13 ] [ 14 ]

Desde aproximadamente 2015, el proyecto europeo PERFORMA comenzó a trabajar en la estandarización de FFV1 a través del Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) . [ 15 ] Fue estandarizado en agosto de 2021 como RFC 9043. [ 7 ] El proyecto PERFORMA también implementó un verificador de conformidad para FFV1 en el contenedor Matroska . [ 16 ] Los detalles del plan de estandarización de FFV1 [ 17 ] han sido preparados por MediaArea (autores de MediaInfo ) como parte de su herramienta de verificación de conformidad Media CONCH. [ 18 ]

También figura como una opción de formato para la preservación a largo plazo de imágenes en movimiento en los sitios de la Biblioteca del Congreso [ 12 ] [ 19 ] y la Autoridad de Registros Estatales de Nueva Gales del Sur . [ 9 ] La Sociedad de Archivistas Estadounidenses publicó un documento en agosto de 2014, sugiriendo únicamente FFV1 como códec de preservación para video. [ 20 ]

La Biblioteca del Congreso identificó AVI y Matroska como formatos de contenedor comunes para FFV1. [ 21 ] [ 22 ]

Utilizar como códec de preservación

Dentro del ámbito del archivo de vídeo, el interés en FFV1 está aumentando. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]Las empresas también están incorporando soporte para FFV1. Por ejemplo, NOA anunció soporte para FFV1 en su línea de productos en julio de 2013 [ 27 ] y KEM-Studiotechnik lanzó un escáner de película con salida FFV1 en noviembre de 2013. [ 28 ]

En una entrevista para The New York Times Magazine , [ 29 ] Bertram Lyons de la Biblioteca del Congreso dice:

"[...] para vídeo, existen muchas opciones en lo que respecta a códecs (la forma en que se codifican/decodifican los bits para representar los datos visuales, por ejemplo, ffv1, H.264, Apple ProRes) [...]"

En enero de 2013, el posible uso y adopción de FFV1 como códec de archivado se abordó en el número de la revista AV Insider de PrestoCentre [ 30 ] : [ 31 ]

"FFV1 tiene muchas características técnicas beneficiosas [...], pero las tasas de adopción son relativamente bajas en comparación con alternativas, como por ejemplo JPEG2000. [...] Pero demorarse demasiado solo sirve para perpetuar el estatus de FFV1."

La adopción por parte de Archivematica y la Mediateca Austriaca, junto con su activa promoción de FFV1 y otras entidades, podría comenzar a romper este círculo vicioso. Esto podría conducir a un círculo virtuoso de mayor adopción, desarrollo compartido, incorporación a productos comerciales y un sinfín de beneficios para la comunidad.

PACKED - el "Centro de Experiencia en Patrimonio Digital" en Bélgica, dice en un artículo sobre formatos de vídeo para archivo: [ 32 ]

"Al eliminar los códecs propietarios de esta lista, solo quedan unos pocos. [...] Esto básicamente deja a las instituciones que desean utilizar un códec sin pérdida con solo dos opciones: JPEG2000 y FFV1."

En 2015, la Federación Internacional de Archivos de Televisión (FIAT/IFTA) mencionó explícitamente a FFV1 en su convocatoria de ponencias para su Conferencia Mundial anual , preguntando "¿Es FFV1 el nuevo JPEG2000 ?". [ 33 ] También se incluyó un taller titulado "FFV1 para la preservación". [ 34 ]

Lista de instituciones que se sabe que utilizan FFV1

Austria
Australia
Bélgica
  • meemoo , el Instituto Flamenco de Archivos, anunció en junio de 2020 que iniciaría una importante operación de transcodificación y reconversión de sus archivos JPEG2000 en formato MXF, resultantes de proyectos de digitalización de material del sector del patrimonio cultural, a archivos FFV1 en formato MKV. En 2019 ya habían anunciado que MKV-FFV1 sería el formato intermedio de su proyecto de migración para casetes DV, DVCAM y DVCPRO.
Canadá
Francia
Alemania
Irlanda
  • Instituto de Cine Irlandés
Eslovaquia
Eslovenia
Suiza
Emiratos Árabes Unidos
  • Corporación de Medios de Sharjah (SMC). [ 46 ]
Reino Unido
Estados Unidos

Desarrollo y mejoras

La "Österreichische Mediathek" también ha desarrollado DVA-Profession, una solución de software libre para la digitalización masiva de vídeo apta para archivo, utilizando principalmente FFV1 como codificación de vídeo en todo el flujo de trabajo, sin transcodificación. [ 52 ] Además, han iniciado el desarrollo de "FFV1.3" (=versión 3 de FFV1) junto con Michael Niedermayer ( FFmpeg ), Peter Bubestinger-Steindl y Dave Rice; véase #Versiones más abajo. [ 53 ]

Aplicaciones compatibles con FFV1

Aquí hay una lista de aplicaciones que se sabe que pueden leer y/o escribir archivos de vídeo FFV1, ya sea de forma nativa o mediante la instalación de paquetes de códecs.

Las entradas marcadas con "-" significan que generalmente solo admiten codificación o decodificación.

El término "integrado" significa que la aplicación puede manejar FFV1 sin necesidad de instalar paquetes de códecs adicionales. Las aplicaciones que incluyen soporte para FFV1 de forma predeterminada suelen usar las bibliotecas de FFmpeg o Libav para ello.

La lista está lejos de ser exhaustiva y se irá ampliando con el tiempo:

Detalles de compresión

FFV1 no es estrictamente un formato intra-fotograma; a pesar de no utilizar predicción inter-fotograma, permite que el modelo de contexto se adapte a lo largo de varios fotogramas. Esto puede ser útil para la compresión debido al gran tamaño de la tabla de contexto, pero puede desactivarse para forzar al codificador a generar un flujo de bits estrictamente intra-fotograma. Dado que la compresión obtenida parece disminuir [ 66 ] con versiones posteriores de FFV1 (versiones 2 y 3), el uso de un tamaño de GOP mayor que "1" podría desaparecer en el futuro.

Proceso de predicción

Durante el escaneo progresivo de un fotograma, la diferencia entre un píxel actual y su valor predicho, a juzgar por los píxeles vecinos, se envía al proceso de codificación de entropía. La predicción se realiza de la siguiente manera:

predicción = Mediana( Superior , Izquierda , Superior + Izquierda - SuperiorIzquierda )

El tercer valor, Top + Left - TopLeft , es prácticamente equivalente a aplicar el predictor "top" a la muestra actual y a la izquierda, seguido de la aplicación del predictor izquierdo al residuo de predicción del predictor top. Este método, también conocido como gradiente, aprovecha la redundancia horizontal y vertical. En resumen, la predicción es la mediana de los métodos de predicción top, left y gradiente. Para mejorar el rendimiento y la simplicidad, se asume que los bordes del fotograma son cero para evitar casos especiales. La predicción en la codificación y decodificación se gestiona mediante un búfer circular . [ 67 ]

Proceso de codificación de entropía

Los residuos se codifican utilizando la codificación de Golomb-Rice [ 68 ] o la codificación de rango . Ambas opciones utilizan un modelo de contexto muy grande. El modelo de contexto "pequeño" utiliza (11 × 11 × 11+1)/2=666 contextos basados ​​en los valores vecinos de ( Izquierda − ArribaIzquierda ) , (ArribaIzquierda-Arriba) , y ( Arriba − ArribaDerecha ) . El modelo de contexto "grande" utiliza (11 × 11 × 5 × 5 × 5+1)/2=7563 contextos basados ​​en los mismos valores que antes, pero también ( ArribaArriba − Arriba ) y ( IzquierdaIzquierda − Izquierda ) , donde ArribaArriba es el píxel dos arriba del actual verticalmente, y IzquierdaIzquierda es el píxel dos a la izquierda del actual. En la codificación de rangos, cada "contexto" en realidad tiene 32 subcontextos que se utilizan para varias partes de la codificación de cada residuo, lo que da como resultado un gran total de 242.016 contextos para el modelo "grande".

Las primeras versiones experimentales de FFV1 utilizaban el codificador aritmético CABAC de H.264, pero debido a la incertidumbre sobre la situación de las patentes y los derechos de autor, así como a su rendimiento ligeramente inferior, CABAC fue reemplazado por la codificación de rangos. [ 69 ]

Estado

El 16 de abril de 2006, un mensaje de confirmación de Michael Niedermayer confirmó que el flujo de bits de FFV1 (versión 1) está congelado: [ 70 ]

"ffv1 y ffvhuff no han cambiado desde hace mucho tiempo y nadie propuso ningún cambio durante el mes posterior a mi advertencia, por lo que oficialmente ya no son experimentales y garantizaremos la decodificación de los archivos codificados con la versión actual de ffv1/ffvhuff en el futuro".

Versiones

Versión 1 (FFV1.1)
El flujo de bits de la versión 1 está congelado y se ha considerado estable para su uso en producción desde abril de 2006. [ 70 ]
La anotación "experimental" en el código fuente se pasó por alto en aquel entonces y se eliminó en marzo de 2010. [ 71 ]
Versión 2 (FFV1.2)
La versión 2 era una versión intermedia que nunca se lanzó oficialmente y no debe utilizarse con fines de producción.
Versión 3 (FFV1.3)
El flujo de bits de la versión 3 está congelado desde el 3 de agosto de 2013. [ 72 ] La confirmación final que marcó esta versión como oficialmente lanzada para uso en producción fue el 26 de agosto de 2013. [ 53 ]
FFV1.3 incluye mejoras y nuevas características, como compatibilidad con codificación/decodificación multihilo, tolerancia a errores y validación de integridad mediante sumas de comprobación CRC, y almacenamiento de la relación de aspecto de la pantalla (DAR) y el orden de los campos. Se probó durante más de un año [ 73 ] y se lanzó oficialmente la versión estable para producción en agosto de 2013 [ 53 ].
En agosto de 2016, se agregó soporte para 48 bits/16 bpc (=bits por componente) en RGB al códec de referencia. [ 74 ] Antes de eso, 16 bpc en FFV1 solo era compatible con YCbCr y RGB estaba limitado a 14 bpc.
En 2017, todavía no existía un codificador multihilo VFW de FFV1.3 para Windows. FFdshow solo podía codificar una transmisión FFV1.1 con un único núcleo de CPU.
Versión 4 (FFV1.4)
Las mejoras posteriores a FFV1.3 están en desarrollo y se están discutiendo en la lista de correo " CELLAR " de la IETF. [ 75 ]
Se prevé añadir soporte para el manejo del color, especialmente para espacios de color no lineales/logarítmicos .
El borrador del estándar está alojado en GitHub [ 1 ] y en IETF Datatracker. [ 76 ]

Documentación

La documentación autorizada actual se inició en abril de 2012 y se mantuvo en un estado muy básico hasta 2015. [ 77 ] En 2015, como parte del proceso de estandarización del IETF, la documentación se mejoró y fue revisada por el grupo de trabajo CELLAR en estrecha colaboración con Michael Niedermayer. [ 1 ]

Véase también

Referencias

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  • Repositorio de desarrollo de la especificación FFV1 en GitHub
  • Descripción del formato de archivo FFV1 y Matroska con codificación de vídeo FFV1 de la Biblioteca del Congreso.
  • Codificación de códecs para archivo sin pérdidas y transmisión en tiempo real ( CELLAR ) — Carta sobre el rastreador de datos de la IETF
Los objetivos del proceso de especificación están definidos en el estatuto del grupo de trabajo sobre bodegas del IETF.
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