La asignatura de Vídeo Digital profundiza en los contenidos introducidos en Televisión Digital y Producción Audiovisual, impartidas en segundo curso del Grado en Ingeniería de Sistemas Audiovisuales, donde se establecieron las bases técnicas y de producción del contenido audiovisual.
En esta asignatura de tercer curso, el estudiante consolida y amplía sus conocimientos sobre la vertiente técnica de la señal de vídeo, combinando una aproximación teórica con un trabajo práctico orientado a la resolución de problemas reales de ingeniería audiovisual.
El curso aborda todo el flujo de la señal de vídeo digital, desde su generación en banda base hasta los procesos de compresión, empaquetado en contenedores y transmisión a través de redes IP. El estudiante se familiariza con los estándares y tecnologías actuales empleadas en la industria, y adquiere las competencias necesarias para comprender, configurar y diagnosticar sistemas profesionales de vídeo digital.
Profesores Titulares
Objetivos generales
- Profundizar en el conocimiento técnico de la señal de vídeo digital, desde su generación en banda base hasta su compresión, encapsulado y transmisión en entornos IP.
- Dotar al estudiante de las habilidades prácticas necesarias para generar, analizar, procesar y transmitir señales audiovisuales digitales utilizando herramientas y equipos profesionales.
- Comprender y aplicar los estándares y protocolos actuales relacionados con el vídeo digital, tanto en producción como en distribución.
- Integrar conceptos teóricos y prácticos en un proyecto que reproduzca situaciones reales de la ingeniería audiovisual.
Objetivos específicos
- Analizar y caracterizar los diferentes tipos de señal de vídeo: compuesto, componentes, SDI, HD-SDI, UHDTV y formatos HDR.
- Dominar los fundamentos de la compresión de vídeo y audio, incluyendo técnicas sin pérdidas, predictivas, transformadas y codificación híbrida.
- Conocer y comparar los principales estándares de codificación (MPEG-2, H.264, HEVC, VVC, AV1, etc.) y comprender sus aplicaciones industriales.
- Identificar y utilizar los contenedores y formatos multiplexados más comunes (TS, PS, MP4, MXF).
- Comprender los fundamentos de la transmisión de vídeo sobre redes IP, incluyendo protocolos de tiempo real y sistemas de distribución adaptativa.
- Aplicar protocolos de producción y contribución de vídeo (NDI, SMPTE 2110, RTMP, SRT, HLS, MPEG-DASH, WebRTC).
- Realizar medidas y diagnósticos de calidad de la señal, tanto en banda base como en flujos MPEG-TS y sistemas IP.
- Desarrollar proyectos prácticos que integren generación, compresión, encapsulado y transmisión de la señal de vídeo.
- Trabajar de manera colaborativa en el desarrollo de prácticas y proyectos, aplicando metodologías activas de aprendizaje.
- Fomentar la autonomía y el pensamiento crítico en la resolución de problemas de ingeniería del vídeo digital.
Tema 1: Señal de vídeo en banda base
1.1. Señal de vídeo compuesto
1.1.1. Codificadores PAL y NTSC
1.1.2. Medidas en vídeo compuesto
1.2. Señal de vídeo por componentes
1.2.1. Señales YUV y GBR
1.2.2. Medidas de vídeo por componentes
1.3. Señal de vídeo digital
1.3.1. Generación de señal SDI
1.3.2. Formatos: HDTV 1080, HDTV 720
1.3.3. ITU-R BT.2020 UHDTV
1.3.4. Codificador SDI
1.3.5. HD-SDI
1.3.6. AES/EBU
1.3.7. Datos auxiliares (Ancillary Data)
1.3.8. Audio embebido
1.4. HDR: High Dynamic Range
Tema 2: Compresión de vídeo
2.1. Introducción a las técnicas de compresión de vídeo
2.1.1. Compresión sin pérdidas
2.1.1.1. Teoría de la información. Entropía
2.1.1.2. Códigos de longitud variable (VLC). Código Huffman
2.1.1.3. Codificación Lempel-Ziv
2.1.1.4. Codificación aritmética
2.1.2. Métodos predictivos
2.1.2.1. Codificación predictiva con pérdidas. DPCM
2.1.2.2. Cuantificación
2.1.2.3. Cuantificación vectorial
2.1.3. Métodos transformados
2.1.3.1. Transformadas unitarias: KLT, DFT, DCT
2.1.3.2. Transformadas bidimensionales: DCT 2D
2.1.3.3. Codificación subbanda. EZW
2.2. Codificación de imagen
2.2.1. JPEG sin pérdidas
2.2.2. JPEG con pérdidas
2.2.3. JPEG2000
2.2.4. JPEGXS
2.3. Fundamentos de la codificación de vídeo
2.3.1. Codificación híbrida
2.3.2. Estimación y compensación de movimiento
2.4. Estándares de compresión de vídeo
2.4.1. Organismos de estandarización de codificación de vídeo
2.4.2. MPEG-1 y MPEG-2
2.4.3. MPEG-4 Visual
2.4.4. MPEG-4 Parte 10 AVC/H.264
2.4.5. Otros códecs: AV1, Dirac, …
2.4.6. MPEG-HEVC/H.265
2.4.7. MPEG-VVC/H.266
2.4.8. Nuevos códecs
2.5. Compresión de audio
2.5.1. Codificación de audio perceptual
2.5.2. MPEG-1 Layer I & II
2.5.3. MPEG Layer 3 (MP3) y Dolby AC-3
2.5.4. MPEG AAC
Tema 3: Contenedores de vídeo
3.1. MPEG-2 Systems
3.1.1. Program Stream (PS)
3.1.2. Transport Stream (TS)
3.1.3. Program Specific Information (PSI)
3.1.4. Service Information (DVB-SI)
3.1.5. Subtitulación DVB
3.1.6. Medidas sobre Transport Stream (ETR 290)
3.1.7. Transmisión de datos sobre Transport Stream
3.1.8. Hybrid Broadcast-Broadband TV (HbbTV)
3.2. Otros contenedores
3.2.1. ISO Base Media File Format (mp4, MOV)
3.2.2. Material Exchange Format: MXF
Tema 4: Vídeo sobre IP
4.1. Fundamentos del vídeo sobre IP
4.1.1. Unicast vs multicast
4.1.2. Protocolos RTP / RTCP
4.1.3. RTSP y SDP
4.2. Protocolos para producción de vídeo
4.2.1. NDI
4.2.2. SMPTE 2110
4.3. Protocolos para contribución de vídeo
4.3.1. RTMP
4.3.2. SRT
4.4. Protocolos para distribución de vídeo
4.4.1. Descarga progresiva vs streaming
4.4.2. Streaming adaptativo HTTP (Over-the-Top, OTT)
4.4.2.1. Arquitecturas de streaming. CDNs
4.4.2.2. HLS
4.4.2.3. MPEG-DASH
4.4.3. WebRTC
La metodología empleada en esta asignatura combina sesiones basadas en distintas estrategias docentes.
En primer lugar, cada bloque principal del temario se introduce mediante clases magistrales. Estas se complementan con sesiones que incorporan metodologías de aprendizaje activo, como flipped classroom, resolución de problemas, ejercicios, pequeños proyectos o aprendizaje por parejas.
La segunda parte de la asignatura se dedica al desarrollo de un proyecto en grupo (o individual) donde se aplican los conceptos teóricos adquiridos.
Para el desarrollo del proyecto, los estudiantes se organizan en grupos reducidos o de forma individual. A lo largo del curso, el profesor propondrá retos de dificultad creciente. La fase inicial de cada proyecto se realizará en el laboratorio, donde el profesor expondrá el reto, resolverá dudas y se iniciará su desarrollo. El trabajo deberá completarse fuera del horario de clase.
Cada práctica incluye un enunciado que actúa como guía, y los estudiantes deberán entregar una memoria correspondiente a cada una de ellas.
Por un lado, los conocimientos teóricos se evalúan mediante un examen al final del semestre, complementado con la nota de evaluación continua. El objetivo de la evaluación continua es que el alumno vaya consolidando los conocimientos adquiridos mediante problemas propuestos y pruebas cortas de cada ámbito temático. Por otro lado, la parte práctica se evalúa mediante prácticas en grupo o individuales relacionadas con el temario explicado en clase.
1. Conocimiento técnico de la señal de vídeo
El estudiante debe demostrar comprensión de los fundamentos del vídeo en banda base, formatos digitales, SDI/HD-SDI, HDTV/UHDTV y HDR, así como interpretar medidas y analizar configuraciones profesionales.
2. Aplicación de técnicas de compresión y codificación
El estudiante debe resolver problemas de compresión de imagen, vídeo y audio usando codificación predictiva, transformada e híbrida, y seleccionar correctamente el estándar (MPEG-2, H.264, HEVC, VVC, AV1…).
3. Resolución de problemas de encapsulado y transmisión
Capacidad para diagnosticar y resolver problemas en contenedores de vídeo y en protocolos de vídeo sobre IP (RTP, RTSP, NDI, SMPTE 2110, SRT, RTMP, HLS, MPEG-DASH…).
4. Planificación y gestión del trabajo práctico
Organizar eficazmente tareas, cumplir plazos y estructurar el trabajo tanto en laboratorio como fuera del aula.
5. Competencia en herramientas profesionales
Familiaridad con equipos digitales, instrumentos de medida, codificadores, analizadores de TS y herramientas de streaming.
6. Trabajo colaborativo
Habilidades de organización, comunicación y coordinación en proyectos de equipo.
7. Síntesis y aplicación crítica de la información
Capacidad para seleccionar, sintetizar y aplicar conceptos relevantes en la resolución de problemas complejos.
Transparencias de clase en el eStudy
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