Theora

¿Qué es?

Theora es un códec de video con pérdidas de propósito general desarrollado por la fundacion Xiph.Org.
Theora es llamado así por el personaje Theora Jones, un personaje del programa de televisión Max Headroom.

Historia

El predecesor de Theora, On2 TrueMotion VP3, era originalmente un códec de video patentado y patentado desarrollado por On2 Technologies el cual fue lanzado en mayo del año 2000 con la versión VP3.1. Tres meses después, la versión VP3.2 fue lanzada.
En septiembre de 2001, On2 Technologies publicó el código fuente del códec VP3.2 bajo la Licencia pública VP3.2 0.1, una licencia personalizada de código abierto. En marzo de 2002, On2 otorgó la licencia del códec VP3 bajo la Licencia Pública General Menor de GNU.
En junio de 2002, On2 donó VP3 a la Fundación Xiph.Org y lo ofreció bajo la licencia estilo Ogg Vorbis BSD.
En agosto de 2002, On2 firmó un acuerdo con la Fundación Xiph.Org para hacer de VP3 la base de un nuevo códec de vídeo gratuito, llamado Theora. On2 declaró a Theora como sucesora de VP3.
El objetivo de Theora era realizar la integración del codec de la integración de VP3 con el proyecto Ogg y Vorbis. Con esto existiría la posibilidad de tener ficheros Ogg, donde Theora actúa como la capa de vídeo, mientras que Vorbis actúa generalmente como la capa de audio Esto permitiría trabajar con audio y vídeo sin tener que maniobrar con formatos cerrados y/o de pago.
El 3 de octubre de 2002, On2 y Xiph anunciaron la finalización y disponibilidad del lanzamiento del código alfa inicial de libtheora, la implementación de referencia de Theora.

Versiones

• La primera versión alfa de libtheora se lanzó el 25 de septiembre de 2002. El formato del bitstream de Theora I se congeló en junio de 2004 después del lanzamiento de libtheora 1.0alpha3. Más tarde ese año, la especificación Theora I se publicó por completo.


• La primera versión beta se lanzó el 22 de septiembre de 2007.


• La primera versión estable de libtheora (la versión 1.0) se realizó en noviembre de 2008.


• Luego, el trabajo se centró en mejorar el rendimiento del códec en la rama "Thusnelda", que se lanzó como versión 1.1 en septiembre de 2009 como la segunda versión estable de libtheora. Esta trajo algunas mejoras técnicas y nuevas funciones, como el nuevo módulo de control de tasa y el control de tasa de dos pasos.


• La versión 1.2 de libtheora está en desarrollo, esta se llama Ptalarbvorm.

Características

• Theora es un códec de transformación con pérdida basado en bloques que utiliza la Transformada de coseno discreta (DCT) 8 x 8 de Tipo-II y compensación de movimiento basado en bloques. Estos hace que este en la misma clase que códecs como MPEG-1, -2, -4 y H.263.


• Theora soporta únicamente cuadros intra y cuadros inter. No existe un equivalente a los cuadros bi-predictivos encontrados en códecs como MPEG.


• Los flujos de video de Theora se pueden almacenar en cualquier formato de contenedor adecuado, pero se encuentran más comúnmente en el contenedor Ogg con flujos de audio Vorbis o FLAC.


• La extensión de archivo de este formato es .ogg.

Codificacion

La codificación de entropía es un esquema de compresión de datos sin pérdidas independiente de las características específicas del medio. La codificación de entropía crea y asigna un código de prefijo único a cada símbolo único en la entrada.

Estructura de video codificada

El proceso de codificación y decodificación de Theora se basa en bloques de píxeles de 8 × 8.
Un cuadro de video en Theora es una matriz bidimensional de píxeles. Theora utiliza un sistema de coordenadas diestro, con el origen en la esquina inferior izquierda del marco. Esto es contrario a muchos formatos de video que usan un sistema de coordenadas zurdo, con el origen en la esquina superior izquierda del marco.
YCbCr es una familia de espacios de color utilizados como parte de la canalización de imágenes en color en sistemas de video y fotografía digital. Y′ es el componente de luminancia y Cb y Ct son los componentes de crominancia de diferencia de azul y de diferencia de rojo.
Los espacios de color Y′CbCr se definen mediante una transformación matemática de coordenadas a partir de un punto blanco y primarios RGB asociados.



Theora divide la matriz de píxeles en tres planos de color separados, uno para cada uno de los componentes Y0 , Cb y Cr de un píxel.
El plano Y0 también se denomina como el plano luma, y ​​los planos Cb y Cr también se denominan planos croma.
A cada plano se le asigna un valor numérico.



Se requiere que un cuadro de video codificado en Theora tenga un ancho y una altura que sean múltiplos de dieciséis, haciendo un número entero de bloques incluso cuando el croma los planos son sub muestreados. Sin embargo, dentro de un marco, una región de imagen más pequeña puede definirse para presentar material cuyas dimensiones no sean un múltiplo de dieciséis píxeles.
Es esta región de la imagen la que contiene los datos de vídeo reales. Las partes del cuadro que se encuentran fuera de la región de la imagen pueden contener datos de la imagen, por lo que el cuadro debe recortarse a la región de la imagen antes de la visualización.



Cada plano de color se subdivide en bloques de 8 × 8 píxeles. Los bloques se agrupan en arreglos de 4×4 llamados superbloques.
Cada plano de color tiene su propio conjunto de bloques y superbloques.


Un bloque macro contiene una matriz de bloques de 2 × 2 en el plano luma y los bloques colocados en los planos croma.

Por lo tanto macro bloques puede representar entre seis y doce bloques, dependiendo de cómo el croma los planos son submuestreados. Esto contrasta con los superbloques, que solo contienen bloques de un solo plano de color.



Cada bloque se codifica utilizando uno de un pequeño conjunto fijo de modos de codificación que definen cómo se predice el bloque a partir de fotogramas anteriores. Un bloque se predice usando uno de los dos marcos de referencia, seleccionados según el modo de codificación.
Un cuadro de referencia es la versión completamente decodificada de un cuadro anterior en la secuencia. El primer marco de referencia disponible es el marco intra anterior, llamado marco dorado. El segundo marco de referencia disponible es el marco anterior, ya sea un intra-frame o un inter-frame.



Se agrega un residuo al contenido predicho de un bloque para formar la reconstrucción final. El residual se almacena como un conjunto de coeficientes cuantificados de un aproximación entera de una transformada de coseno discreta tipo II bidimensional.
El DCT toma una matriz de valores de píxeles de 8 × 8 como entrada y devuelve una matriz de 8 × 8 de los valores de los coeficientes. El orden natural de estos coeficientes se define como orden de fila principal, de menor a mayor frecuencia. También se indexan a menudo en orden de zig-zag.