Dirac (formato de compresión de video)

Dirac es un sistema, especificación y formato de compresión de video abierto y libre de regalías desarrollado por BBC Research & Desarrollo. Schrödinger y dirac-research (anteriormente llamado simplemente "Dirac") son implementaciones de software abiertas y libres de regalías (códecs de video) de Dirac. El formato Dirac tiene como objetivo proporcionar compresión de video de alta calidad para Ultra HDTV y más, y como tal compite con formatos existentes como H.264 y VC-1.

La especificación se finalizó en enero de 2008 y los desarrollos posteriores son solo correcciones de errores y restricciones. En septiembre de ese año, se lanzó la versión 1.0.0 de un subconjunto de I-frame conocido como Dirac Pro y desde entonces ha sido estandarizado por SMPTE como VC-2. La versión 2.2.3 de la especificación completa de Dirac, incluida la compensación de movimiento y la codificación entre fotogramas, se publicó unos días después. Dirac Pro fue utilizado internamente por la BBC para transmitir imágenes HDTV en los Juegos Olímpicos de Beijing en 2008.

Las implementaciones del formato reciben su nombre en honor a los físicos teóricos Paul Dirac y Erwin Schrödinger, quienes compartieron el Premio Nobel de física de 1933.

Tecnología

Dirac admite resoluciones de HDTV (1920 × 1080) y superiores, y se afirma que proporciona ahorros significativos en la tasa de datos y mejoras en la calidad en comparación con formatos de compresión de video como MPEG-2 Parte 2, MPEG-4 Parte 2 y sus competidores., p.ej. Teora y WMV. Los implementadores de Dirac hacen la afirmación preliminar de "una reducción del doble en la tasa de bits sobre MPEG-2 para video de alta definición", lo que lo hace comparable con estándares como como H.264/MPEG-4 AVC y VC-1.

Dirac admite operaciones de velocidad de bits constante y velocidad de bits variable. Cuando se utiliza la sintaxis de retardo bajo, la tasa de bits será constante para cada área (segmento de Dirac) en una imagen para garantizar una latencia constante. Dirac admite modos de compresión con pérdida y sin pérdida.

Dirac emplea compresión wavelet, como los formatos de imagen JPEG 2000 y PGF y el códec de video profesional Cineform, en lugar de las transformadas de coseno discretas que se usan en los formatos de compresión MPEG. Dos de las wavelets específicas que Dirac puede usar son casi idénticas a las de JPEG 2000 (conocidas como wavelets 5/3 y 9/7), así como otras dos derivadas de ellas.

Dirac se puede utilizar en formatos de contenedor AVI, Ogg y Matroska y también está registrado para su uso en el formato de archivo MPEG-4 y flujos de transporte MPEG-2.

VC-2

Dirac Pro fue propuesto a la SMPTE para su estandarización. La especificación Dirac Pro define un subconjunto de solo fotogramas I de la especificación principal de Dirac, destinado a uso profesional y de estudio en aplicaciones de alta tasa de bits. En 2010, la SMPTE estandarizó Dirac Pro como VC-2.

• SMPTE 2042-1:2009 VC-2 Video Compresión
• SMPTE 2042-2:2009 Definición de nivel VC-2
• RP (Prácticas recomendadas) 2047-1-2009 – Compresión de nivel de mezzanina VC-2 de 1080P de alta definición Fuentes de vídeo
• SMPTE 2047-2:2010 Carga de vídeo comprimido VC-2 sobre HD-SDI
• RP 2042-3:2010 – VC-2 Conformance Specification

La especificación básica se actualizó en 2012 y se agregó un nuevo perfil para el archivado sin pérdida o casi sin pérdida.

Implementaciones de software

Actualmente existen dos implementaciones de software de la especificación. La primera es la implementación de referencia de la BBC, anteriormente llamada simplemente Dirac pero rebautizada como dirac-research para evitar confusiones. Está escrito en C++ y publicado bajo las licencias de software libre Mozilla Public License, GNU GPL 2 y GNU LGPL. La versión 1.0.0 de esta implementación se publicó el 17 de septiembre de 2008.

Una segunda implementación llamada Schrödinger fue financiada por la BBC y tiene como objetivo proporcionar una versión portátil de alto rendimiento del códec sin dejar de ser 100 % compatible con el flujo de bits. Schrödinger está escrito en ANSI C y se publica bajo las mismas licencias que dirac-research, así como bajo la licencia MIT altamente permisiva. El proyecto Schrödinger también proporciona complementos de GStreamer para permitir que la biblioteca se use con ese marco. El 22 de febrero de 2008, se lanzó Schrödinger 1.0.0. Esta versión pudo decodificar HD720/25p en tiempo real en una computadora portátil Core Duo.

A partir del lanzamiento de Schrödinger-1.0.9, "Schrödinger supera a la investigación de dirac en la mayoría de las situaciones de codificación, tanto en términos de velocidad de codificación como de calidad visual". Con ese lanzamiento, la mayoría de las herramientas de codificación en dirac-research se han transferido a Schrödinger, lo que le da a Schrödinger la misma o mejor eficiencia de compresión que dirac-research.

Se ha implementado un sistema de prueba de calidad del codificador en la BBC para verificar qué tan bien funcionan las nuevas herramientas de codificación y para asegurarse de que los errores que afectan la calidad se solucionen rápidamente.

Patentes

La BBC no posee ninguna patente sobre Dirac. Anteriormente tenían algunas solicitudes de patentes con planes de otorgar irrevocablemente una licencia libre de regalías para sus patentes relacionadas con Dirac para todos, pero dejaron que las solicitudes caduquen. Además, los desarrolladores han dicho que intentarán asegurarse de que Dirac no infrinja ninguna patente de terceros, lo que permitirá al público usar Dirac para cualquier propósito.

Reproducción y codificación de escritorio

A partir de noviembre de 2008, la reproducción de video de Dirac es compatible con el reproductor multimedia VLC (versión 0.9.2 o posterior) y con aplicaciones que usan el marco GStreamer (como Songbird, Rhythmbox y Totem). También se ha agregado soporte para FFmpeg.

Las aplicaciones que pueden codificar en Dirac incluyen MediaCoder, LiVES y OggConvert, así como FFmpeg.

Rendimiento

Los algoritmos de la especificación Dirac se han diseñado con la intención de proporcionar un rendimiento competitivo en comparación con los estándares internacionales más avanzados. Si tuvieron éxito es una pregunta abierta; si bien existe al menos una comparación que utilizó implementaciones del segundo trimestre de 2008 (muestra una puntuación de x264 superior a la de Dirac), ahora está algo desactualizada. Un estudio sobre el rendimiento del códec Dirac, con fecha de agosto de 2009, encuentra que la calidad obtenida en SDTV es inferior a la salida H.264 y no incluye contenido HD.