Martes, 18 de Enero de 2011

La tecnología argentina que televisará el Mundial de Brasil en 4k 3D

Mario Mastriani es Doctor en Ingeniería, coordinador de la carrera de Ingeniería en Informática de la Universidad Nacional de Tres de Febrero (UNTREF) y trabajó en el diseño de compresión-descompresión de imágenes para la Televisión Digital Abierta. Además, publica sus papers en revistas especializadas. Probablemente sea el argentino que más sepa sobre supercompresión de imágenes. Uno de los logros del equipo de la UNTREF que comanda fue la posibilidad de comprimir más allá de lo que puede hacerlo la norma de TV digital ISDBT-b. «Las ventajas de nuestro sistema consisten en que es totalmente transparente a la norma, no la toca, no se cambia de norma, así que no hay que cambiar de decodificador. Pero, en lugar comprimir una imagen de 1920×1080, nosotros comprimimos una imagen cinco veces más chica», explica el experto. También lograron optimizar las imágenes para que ocupen aún menos ancho de banda. «Tocamos la última dimensión, que es el sload de pantalla, con una técnica innovadora que toma los pixeles representantes de un grupo de pixeles, les asigna los valores y se concentra en los pixeles de transición de los bordes, lo que redunda en una nitidez impresionante», se explaya. Esa información viaja por el aire hasta el decodificador de TV digital, donde se produce el proceso inverso. «Primero hacemos es un ‘upsampling’, es decir, un sobremuestreo ampliando el tamaño de la imagen. Después se aplica un filtro (‘sharper’) que posee información de cómo eran los bordes del original y los reconstruye, recuperando la nitidez que eventualmente se haya perdido. Sólo pierde nitidez si los dueños del canal de TV se pasan del límite de compresión adicional. En nuestras pruebas, comprimimos hasta 8 veces sin problemas», explica Mario. Para darnos una idea de la cantidad de veces que se achica antes de ser enviada «al aire» para que la capte un set top box, Mario indica que «la imagen que sale de las cámaras se comprime con el códec H.264, pero nosotros, además, la volvemos a comprimir cinco veces más, usando sólo el 20 por ciento del bitrate y dejando libre el 80% restante para otros fines». Ahora, bien, ¿para qué sirve usar una porción tan baja del ancho de banda? «En donde antes se ubicaba un canal, ahora se pueden poner cinco –explica Mario–. También permite que haya TV aficionados de resolución alta o estándar. Incluso existe la opción de que se liberen bandas para otros usos, como algún otro tipo de aplicación para casos de emergencia o castástrofe. Por ejemplo para gente que requiera un seguimiento médico para saber si sufrió una descompensación y una ambulancia lo localice automáticamente», responde. El Mundial, en 4k 3D Tal es el nivel de innovación en cuanto a la calidad de la imagen y liberación del ancho de banda que están trabajando para televisar el Mundial de fútbol Brasil 2014 en 4K 3D, es decir, una resolución cuatro veces superior al Full HD (también llamada UHDTV) y en tres dimensiones. «Logramos transmitir imágenes a 3840 x 2160 píxeles y con imágenes estereoscópicas. No hay un un sistema que pueda transmitir en esa calidad, así que lo estamos desarrollando», revela. A pesar de que el estándar de TV Digital ISDB-T fue creado en Brasil, la única propuesta que permitirá transmitir en 4k 3D el próximo Mundial es argentina. Y todo el proceso creativo se realiza en el país, tal como sucedió con la implementación de la TV Digital Abierta. Desde la Universidad de Tres de Febrero se encarga la construcción de piezas de programación y el diseño de chip a universidades nacionales. Luego, en Estados Unidos se prototipa y se fabrica en serie en China. «Nosotros diseñamos la lógica del chip y especialistas de la Universidad Nacional del Sur diseñaron la máscara o «layout» del chip. Eso lo envíamos a Mosis, una empresa de Estados Unidos que elabora sin costos los diseños que requiera una Universidad. Nos llegaron por correo dos chips en un envase térmico, ignífugo y resistente a golpes. Ya están probados y funcionan: ahora estamos buscamos un ‘foundry’, es decir, alguien que fabrique en cantidad, que sólo se consigue en China», detalla Mario. Para los desarrollos en TV digital y TV 4k 3D, el equipo utiliza placas GPGPU (General-Purpose computation on Graphics Processing Units, en español, Computación de Usos Generales en Unidades de Procesamiento Gráfico) de NVIDIA. Y, con respecto al software, recurren a  NetStream, un conjunto de librerías que permite un óptimo balance multi-CPU/multi-GPU, desarrollado por la empresa argentina Dixar. El Mundial de 2014 se verá en 4K 3D gracias a la inteligencia argentina, pero serán muy pocos, incluso en Brasil, quienes podrán verlo en esa calidad. «Para poder apreciarla se necesita un televisor de 152 pulgadas, que cuesta por lo menos 25 mil dólares. Como la cantidad de gente que podrá comprarlos será muy reducida, el gobierno brasileño está construyendo cuarenta salas para que la gente pueda ver en esa resolución el Mundial con un costo accesible», remata Mario. Por Alejandro D’Agostino Twitter: @lale_ Más info: – Paper sobre Supercompresión para sistemas Full HD y 4k (por Mario Mastriani, en inglés) – Paper sobre Supercompresión de imágenes fijas, video, TV HD y Cine Digital (por Mario Mastriani, en inglés)

Mario Mastriani es Doctor en Ingeniería, coordinador de la carrera de Ingeniería en Informática de la Universidad Nacional de Tres de Febrero (UNTREF) y trabajó en el diseño de compresión-descompresión de imágenes para la Televisión Digital Abierta. Además, publica sus papers en revistas especializadas. Probablemente sea el argentino que más sepa sobre supercompresión de imágenes.

Uno de los logros del equipo de la UNTREF que comanda fue la posibilidad de comprimir más allá de lo que puede hacerlo la norma de TV digital ISDBT-b. «Las ventajas de nuestro sistema consisten en que es totalmente transparente a la norma, no la toca, no se cambia de norma, así que no hay que cambiar de decodificador. Pero, en lugar comprimir una imagen de 1920×1080, nosotros comprimimos una imagen cinco veces más chica«, explica el experto.

También lograron optimizar las imágenes para que ocupen aún menos ancho de banda. «Tocamos la última dimensión, que es el sload de pantalla, con una técnica innovadora que toma los pixeles representantes de un grupo de pixeles, les asigna los valores y se concentra en los pixeles de transición de los bordes, lo que redunda en una nitidez impresionante», se explaya.

Esa información viaja por el aire hasta el decodificador de TV digital, donde se produce el proceso inverso. «Primero hacemos es un ‘upsampling’, es decir, un sobremuestreo ampliando el tamaño de la imagen. Después se aplica un filtro (‘sharper’) que posee información de cómo eran los bordes del original y los reconstruye, recuperando la nitidez que eventualmente se haya perdido. Sólo pierde nitidez si los dueños del canal de TV se pasan del límite de compresión adicional. En nuestras pruebas, comprimimos hasta 8 veces sin problemas», explica Mario.

Para darnos una idea de la cantidad de veces que se achica antes de ser enviada «al aire» para que la capte un set top box, Mario indica que «la imagen que sale de las cámaras se comprime con el códec H.264, pero nosotros, además, la volvemos a comprimir cinco veces más, usando sólo el 20 por ciento del bitrate y dejando libre el 80% restante para otros fines».

Ahora, bien, ¿para qué sirve usar una porción tan baja del ancho de banda? «En donde antes se ubicaba un canal, ahora se pueden poner cinco –explica Mario–. También permite que haya TV aficionados de resolución alta o estándar. Incluso existe la opción de que se liberen bandas para otros usos, como algún otro tipo de aplicación para casos de emergencia o castástrofe. Por ejemplo para gente que requiera un seguimiento médico para saber si sufrió una descompensación y una ambulancia lo localice automáticamente», responde.

El Mundial, en 4k 3D

Tal es el nivel de innovación en cuanto a la calidad de la imagen y liberación del ancho de banda que están trabajando para televisar el Mundial de fútbol Brasil 2014 en 4K 3D, es decir, una resolución cuatro veces superior al Full HD (también llamada UHDTV) y en tres dimensiones. «Logramos transmitir imágenes a 3840 x 2160 píxeles y con imágenes estereoscópicas. No hay un un sistema que pueda transmitir en esa calidad, así que lo estamos desarrollando», revela.

A pesar de que el estándar de TV Digital ISDB-T fue creado en Brasil, la única propuesta que permitirá transmitir en 4k 3D el próximo Mundial es argentina. Y todo el proceso creativo se realiza en el país, tal como sucedió con la implementación de la TV Digital Abierta. Desde la Universidad de Tres de Febrero se encarga la construcción de piezas de programación y el diseño de chip a universidades nacionales. Luego, en Estados Unidos se prototipa y se fabrica en serie en China.

«Nosotros diseñamos la lógica del chip y especialistas de la Universidad Nacional del Sur diseñaron la máscara o «layout» del chip. Eso lo envíamos a Mosis, una empresa de Estados Unidos que elabora sin costos los diseños que requiera una Universidad. Nos llegaron por correo dos chips en un envase térmico, ignífugo y resistente a golpes. Ya están probados y funcionan: ahora estamos buscamos un ‘foundry’, es decir, alguien que fabrique en cantidad, que sólo se consigue en China», detalla Mario.

Para los desarrollos en TV digital y TV 4k 3D, el equipo utiliza placas GPGPU (General-Purpose computation on Graphics Processing Units, en español, Computación de Usos Generales en Unidades de Procesamiento Gráfico) de NVIDIA. Y, con respecto al software, recurren a  NetStream, un conjunto de librerías que permite un óptimo balance multi-CPU/multi-GPU, desarrollado por la empresa argentina Dixar.

El Mundial de 2014 se verá en 4K 3D gracias a la inteligencia argentina, pero serán muy pocos, incluso en Brasil, quienes podrán verlo en esa calidad. «Para poder apreciarla se necesita un televisor de 152 pulgadas, que cuesta por lo menos 25 mil dólares. Como la cantidad de gente que podrá comprarlos será muy reducida, el gobierno brasileño está construyendo cuarenta salas para que la gente pueda ver en esa resolución el Mundial con un costo accesible», remata Mario.

Por Alejandro D’Agostino
Twitter: @lale_


Más info:
Paper sobre Supercompresión para sistemas Full HD y 4k (por Mario Mastriani, en inglés)
Paper sobre Supercompresión de imágenes fijas, video, TV HD y Cine Digital (por Mario Mastriani, en inglés)

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