Se já trabalhou com imagens estáticas e viu a diferença de tamanho de armazenamento entre imagem bitmap (BMP) comparável e JPEG (Joint Photographic Experts Group), começou a entender a razão da compressão de vídeo. Descartando informação redundante, compressão economiza espaço de armazenamento e largura de banda necessária para transmitir imagem. Diferente de fotos, vídeo nos EUA muda 30 vezes por segundo, 25 na Europa, 24 em alguns formatos HD. Armazenar, processar e transmitir tudo sem compressão exigiria recursos enormes. Aqui cobriremos o básico.
O que é compressão: Conversão de dados para formato que usa menos bits. Tamanho dos dados comprimidos (C) relativo ao original (O) é taxa de compressão R = C/O. Ao fazer backup e comprimir arquivos, elimina informação redundante. Se pode restaurar estado idêntico, é compressão lossless (sem perdas). Em imagens/vídeo, só gera aproximação da original — compressão lossy (com perdas).
Encoder, Decoder, Codec: Hardware/software que comprime é encoder. Que descomprime é decoder. Codec faz os dois. Codec também pode referir-se ao mecanismo matemático usado para codificar/decodificar (ex: JPEG codec).
Esquemas de amostragem de cor para vídeo: Ao converter filme para vídeo com máxima qualidade (para efeitos), cada componente de cor é amostrado em 4:4:4 (Red Green Blue). Em fitas como HD Cam, Digital Betacam ou DV-50, amostram Blue e Red na metade da taxa: 4:2:2. DV tem problema maior de armazenamento (fita pequena), descarta metade da cor novamente: 4:1:1. Por isso DV é ruim para chroma key, cores em movimento rápido e motion graphics. MPEG-2 (Moving Picture Experts Group) é formato de DVDs. Amostragem 4:2:2 ou 4:2:0 (esta mais popular). Por isso vídeo DV não fica tão bom quanto DV-50 em DVD: ao passar por encoding MPEG-2, efetivamente reduzido a 4:1:0.
Compressão intra-frame (espacial): Mais popular: DCT (Discrete Cosine Transform). Usado em Digital Betacam, DV, D-50, JPEGs (fotos) e M-JPEG. Baseia-se na premissa que pixels compartilham relação com vizinhos e informação em pixel individual é pequena. Redundância usada para comprimir. Amostrado em blocos 8x8 pixels produzindo cosseno que permite descartar detalhes indetectáveis ao olho humano. Processo refinado até não haver diferença detectável entre original e comprimido. Funciona melhor com muita redundância (ex: balão vermelho em céu azul) do que ação complexa (surfista).
Compressão inter-frame (temporal): Técnicas como MPEG-2. Usa intra e inter-frame. Baseada em Group of Pictures (GOP) que repete a cada meio segundo. GOP tem I-frames (dados completos após compressão de cor e intra), e outros frames são virtuais. Após I-frame, próximo é P-frame (preditivo), antecipa mudanças descartando redundância. Entre I e P, B-frames (bi-direcionais) preenchem olhando para trás e frente. GOP reproduz IBBPBBP... até próximo I-frame. Cria compressão muito eficiente e funciona bem até haver muita mudança no vídeo.
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