Para entender mejor el comportamiento de las señales de audio y video se pretenden enunciar los errores mas comunes dentro de codificación y compresión de archivos ya que es muy importante para obtener buenos resultados y evitar a toda costa perdida de tiempo, dinero y esfuerzo.
2.7.1.- Errores frecuentes en el audio digital ALIASING
En todo sonido complejo, como el que produce un instrumento de cuerda, las frecuencias que se generan pueden ir más allá de los 20.000 Hz en forma de armónicos que, aunque no son audibles para el oído humano, están presentes.
Cuando se digitaliza un sonido que contiene frecuencias superiores a las que puede codificar, según Nyquist, se produce el fenómeno del aliasing, que convierte esas frecuencias no cuantizables en otras que sí lo son, pero que no están presentes en el sonido original, lo que introduce unos artefactos indeseables. La imagen más clara para entender el aliasing es recordar lo que ocurre cuando vemos la rueda de un carro en un película del oeste; aunque el carro va hacia delante vemos la rueda girar en sentido inverso. No hay concordancia entre el periodo de rotación de la rueda y la frecuencia de "muestreo" del cine (24 imágenes por segundo). Para evitar
33 este problema hay que añadir un filtro paso-bajo que corte por encima de la frecuencia que se corresponda con la mitad de la frecuencia de muestreo. Este filtro es conocido como filtro anti-aliasing. Como un filtro paso-bajo teórico con una pendiente infinita no existe y, además, generan problemas de desplazamiento de fase en las frecuencias cercanas al corte (igualmente indeseables), se estandarizó que la frecuencia de muestreo fuese de 44.100 hz. para poder usar unos filtros con una pendiente menos acusada desde los 22.050 hz. véase en la Fig. 2.7.1.
Fig. 2.7.1 Efecto del aliasing 2.7.2.- Errores de Cuantización
Otro problema con el que nos encontramos, inherente al sistema de digitalización, es que, cuando la amplitud de una muestra no se ajusta a un valor múltiplo de 6 dB, el bit que ocupa se resuelve por proximidad, con lo se introducen constantes redondeos que añaden distorsión. Ésta es especialmente audible (y, por ende, desagradable) en pasajes con muy baja amplitud (cola de reverberaciones, pasajes muy suaves de un instrumento,etc).
No sólo la digitalización añade estos errores de cuantización. Con la señal ya digitalizada realizamos todo tipo de operaciones, mezclamos pistas, aplicamos plug-ins, cambiamos la ganancia, etc. Todos estos procesos se realizan con operaciones matemáticas que hacen que las muestras individuales se redondeen hasta el bit más cercano, añadiendo la consecuente distorsión. La solución, paradójicamente, es la de añadir un cierto tipo de ruido digital, a muy bajos niveles, para que sea éste el que se elimine fundamentalmente en el proceso de redondeo. Este proceso se conoce como dithering y añade el mínimo nivel de ruido digital necesario para minimizar los problemas por redondeo. Se pueden mejorar los resultados de los algoritmos del
34 dithering con técnicas de noise shaping, es decir, añadiendo el ruido en aquellas zonas para las que el oído humano es menos sensible, haciendo que el ruido añadido sea prácticamente inaudible. Aunque es importante resaltar que, en teoría, deberíamos aplicar dithering en todos los procesos sujetos a errores de cuantización, en la práctica el ruido que se obtiene en la cadena de grabación es suficientemente adecuado como para usarlo. Por otra parte, los programas que hay en el mercado suelen aplicarlo cada vez que se realiza un proceso con la señal (normalizaciones, plug-ins ) véase la fig. 2.7.2.
Es especialmente aconsejable no usar la normalización salvo al final, cuando hayamos procesado completamente el material, ya que hay que tener en cuenta que, cada vez que lo hacemos, elevamos tanto el nivel de la señal como el del ruido y, además, añadimos nuevo ruido con el dithering aplicado. Es realmente un error del que debemos huir. Un proceso en el que aplicar dithering es extremadamente recomendado es cuando reducimos la resolución de un material, por ejemplo de 24 bit a 16 bit. Como consejo, siempre que se pueda, se recomienda trabajar a 24 bit, desde la grabación hasta justo la obtención del fichero masterizado. El incremento que se tiene del margen dinámico permite que los ruidos introducidos por los errores de cuantización sean realmente despreciables. Sólo habría que aplicar dithering al pasar el archivo master a 16 bit para ir a CD.
35 2.7.3.- JITTER
La toma de muestras se realiza según la frecuencia de muestreo, fn muestras por segundo. Eso significa que, teóricamente, la separación temporal entre muestras debería ser de 1/fn segundos. Esto, en la práctica, no siempre es así, introduciendo un tercer tipo de distorsión: la dependiente de los errores de wordclock, conocida como jitter.
El wordclock es una señal de reloj que viaja junto con la señal de audio digital (aunque también puede viajar de forma independiente) y que marca la pauta de cuándo deben procesarse las muestras, tanto en grabación como en reproducción. Cuando las muestras sufren pequeños retrasos o adelantos, respecto al momento en que deberían ser procesadas, generan una modificación de las frecuencias que codifican, produciéndose unas fluctuaciones o modulaciones, análogas en cierta manera, a las que se producen en una cinta cuando la velocidad de giro de la misma no es constante. Es un efecto muy sutil, difícil de describir, pero que se manifiesta en una pérdida de definición y una imagen estéreo más pobre. Un sistema digital con un buen equipo externo de reloj, que suministre wordclock y sincronice todos los equipos, es la mejor garantía para evitar este problema, especialmente en el momento de la conversión A/D. Con posterioridad, se pueden "recolocar" las muestras, pero ya no representarán la realidad muestreada y el indeseable efecto lo arrastraremos en toda la cadena véase la fig. 2.7.3.
Fig. 2.7.3 Efectos del Jitter 2.7.4.- Errores en el video digital
Para comprender mas sobre las consideraciones a tomar en cuenta se observan también los posibles errores que se pudieran tener en el video.
36 2.7.5.- Congelamiento o Freezing
Este es un efecto que se da sobre todo al no tener un buen procesamiento de datos por parte de cualquier computadora se observa que si nosotros tenemos una baja cantidad de memoria, un procesador lento y una tarjeta de video de no muchos MB se esta propenso a tener este tipo de errores sobre todo con videos de alta calidad y esto es debido a la cantidad de datos tan grande que reciben los dispositivos de la computadora y si no se esta preparado con suficiente memoria, procesador y tarjeta de video suelen ocurrir con frecuencia. Este error también se da para streaming al momento de no tener un buen ancho de banda, ya que los datos tienden a distorsionarse o a llegar con errores la mayoría del tiempo véase en la Fig. 2.7.5.
Fig. 2.7.5 Error de congelamiento 2.7.6. Pixeleado o Blurring
Este error se da por una codificación defectuosa y lo que sucede es que se mete ruido digital en nuestro video lo cual no nos permite una visualización correcta de la imagen generando problemas al reproducirse véase la Fig. 2.7.6. Puede solucionarse con filtros anti blurring, aunque por lo general un archivo mal codificado tendría que volver a codificarse
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37 2.7.7. Efecto Moire
El efecto Moirè, es una sensación visual que se genera en la interferencia de dos rejillas de líneas a partir de determinado ángulo, o cuando éstas tienen un tamaño distinto véase la Fig. 2.7.7.
El origen de esta expresión es de un tejido llamado así, que es un tipo de seda que se caracteriza por tener este aspecto ondulado. El error se da debido a que los sensores por lo general de la cámara no tienen el suficiente detalle o resolución para interpretar una imagen, por ello en televisión se evitan usar ropas con rayas o lugares con demasiadas franjas.
Fig. 2.7.7 Efecto Moire 2.7.8. El video no se visualiza pero el audio se escucha
Este error es debido a que nuestra computadora no dispone del códec adecuado para reproducir un archivo de video de determinada índole, por eso se debe tener una lista de códecs o tener noción de que formato de video se esta reproduciendo, para descargar el códec adecuado para visualizarlo véase la Fig. 2.7.8.
38 Debido a que existe una amplia gama de errores en el video digital, solo se han dado los mas resaltantes o los que mas problemas le generan a las personas.