.png/1280px-JPEG_Generation_Loss_rotating_90_(stitch_of_0,100,200,500,900,2000_times).png)
La pérdida de generación es la pérdida de calidad entre copias o transcodificaciones posteriores de datos. Cualquier cosa que reduzca la calidad de la representación al copiar y cause una mayor reducción de la calidad al realizar una copia de la copia, puede considerarse una forma de pérdida de generación. Los aumentos en el tamaño de los archivos son un resultado común de la pérdida de generación, ya que la introducción de artefactos puede en realidad aumentar la entropía de los datos a lo largo de cada generación.
En los sistemas analógicos (incluidos los sistemas que utilizan grabación digital pero realizan la copia a través de una conexión analógica), la pérdida de generación se debe principalmente a problemas de ruido y ancho de banda en cables , amplificadores , mezcladores , equipos de grabación y cualquier otra cosa entre el origen y el destino. Los amplificadores de distribución mal ajustados y las impedancias no coincidentes pueden empeorar aún más estos problemas. La conversión repetida entre analógico y digital también puede provocar pérdidas.
La pérdida de generación era una consideración importante en la edición compleja de audio y vídeo analógico , donde a menudo se creaban ediciones de varias capas haciendo mezclas intermedias que luego se "rebotaban" nuevamente en la cinta. Se requirió una planificación cuidadosa para minimizar la pérdida de generación y el ruido resultante y la mala respuesta de frecuencia.
Una forma de minimizar la cantidad de generaciones necesarias era utilizar una suite de mezcla de audio o edición de video capaz de mezclar una gran cantidad de canales a la vez; en el caso extremo, por ejemplo con un estudio de grabación de 48 pistas, se podía hacer una mezcla completa y compleja en una sola generación, aunque esto era prohibitivamente caro para todos los proyectos, excepto para los mejor financiados.
La introducción de sistemas profesionales de reducción de ruido analógico, como Dolby A, ayudó a reducir la cantidad de pérdida de generación audible, pero finalmente fueron reemplazados por sistemas digitales que redujeron enormemente la pérdida de generación. [1]
Según ATIS , "la pérdida de generación se limita a la grabación analógica porque la grabación y reproducción digitales pueden realizarse de una manera esencialmente libre de pérdida de generación". [1]
Si se utiliza correctamente, la tecnología digital puede eliminar la pérdida de generación. Esto implica el uso exclusivo de códecs de compresión sin pérdidas o datos sin comprimir desde la grabación o creación hasta la codificación final con pérdidas para su distribución a través de streaming por Internet o discos ópticos. Copiar un archivo digital proporciona una copia exacta si el equipo funciona correctamente, lo que elimina la pérdida de generación causada por la copia, mientras que la recodificación de archivos digitales con códecs de compresión con pérdida puede causar pérdida de generación. Esta característica de la tecnología digital ha generado conciencia sobre el riesgo de copia no autorizada. Antes de que se generalizara la tecnología digital, un sello discográfico , por ejemplo, podía estar seguro de que las copias no autorizadas de sus pistas musicales nunca eran tan buenas como las originales.
La pérdida de generación aún puede ocurrir cuando se utilizan códecs de compresión de audio o video con pérdida, ya que estos introducen artefactos en el material fuente con cada codificación o recodificación. Los códecs de compresión con pérdida, como Apple ProRes , Advanced Video Coding y mp3, se utilizan ampliamente, ya que permiten reducciones drásticas en el tamaño del archivo y, al mismo tiempo, son indistinguibles del original sin comprimir o comprimido sin pérdidas para fines de visualización. La única forma de evitar la pérdida de generación es mediante el uso de archivos sin comprimir o comprimidos sin pérdidas; lo que puede resultar costoso desde el punto de vista del almacenamiento, ya que requiere mayores cantidades de espacio de almacenamiento en memoria flash o discos duros por segundo de tiempo de ejecución. El vídeo sin comprimir requiere una alta velocidad de datos; por ejemplo, un vídeo de 1080p a 30 fotogramas por segundo puede requerir hasta 370 megabytes por segundo. [2] Los códecs con pérdida hacen factibles los Blu-rays y la transmisión de video a través de Internet, ya que ninguno de los dos puede entregar las cantidades de datos necesarias para video sin comprimir o comprimido sin pérdidas a velocidades de cuadro y resoluciones aceptables. Las imágenes pueden sufrir pérdida de generación de la misma manera que el vídeo y el audio.
Procesar un archivo comprimido con pérdidas en lugar de un original suele provocar una mayor pérdida de calidad que generar el mismo resultado a partir de un original sin comprimir. Por ejemplo, una imagen digital de baja resolución para una página web es mejor si se genera a partir de una imagen sin comprimir que a partir de un archivo JPEG de mayor calidad ya comprimido .
En los sistemas digitales , varias técnicas, como los códecs y algoritmos de compresión con pérdida, que se utilizan debido a otras ventajas, pueden introducir pérdidas de generación y deben usarse con precaución. Sin embargo, copiar un archivo digital en sí no implica pérdida de generación: el archivo copiado es idéntico al original, siempre que se utilice un canal de copia perfecto.
Algunas transformaciones digitales son reversibles, mientras que otras no. La compresión sin pérdidas es, por definición, totalmente reversible, mientras que la compresión con pérdidas descarta algunos datos que no se pueden restaurar. De manera similar, muchos procesos DSP no son reversibles.
Por lo tanto, es importante planificar cuidadosamente una cadena de señal de audio o vídeo de principio a fin y reorganizarla para minimizar las conversiones múltiples para evitar la pérdida de generación cuando se utilizan códecs de compresión con pérdida. A menudo, las elecciones arbitrarias de números de píxeles y velocidades de muestreo para el origen, el destino y los intermediarios pueden degradar gravemente las señales digitales a pesar del potencial de la tecnología digital para eliminar por completo la pérdida de generación.
De manera similar, cuando se utiliza compresión con pérdida, lo ideal es que solo se haga una vez, al final del flujo de trabajo que involucra al archivo, después de que se hayan realizado todos los cambios necesarios.
La conversión entre formatos con pérdida (ya sea decodificando y recodificando al mismo formato, entre diferentes formatos o entre diferentes velocidades de bits o parámetros del mismo formato) provoca una pérdida de generación.
Las aplicaciones repetidas de compresión y descompresión con pérdida pueden causar pérdida de generación, particularmente si los parámetros utilizados no son consistentes entre generaciones. Idealmente, un algoritmo será idempotente , lo que significa que si la señal se decodifica y luego se vuelve a codificar con configuraciones idénticas, no hay pérdida, y escalable, lo que significa que si se vuelve a codificar con configuraciones de menor calidad, el resultado será el igual que si hubiera sido codificado a partir de la señal original; consulte Codificación de vídeo escalable. En términos más generales, la transcodificación entre diferentes parámetros de una codificación particular producirá idealmente la mayor calidad compartida común; por ejemplo, convertir una imagen con 4 bits de rojo y 8 bits de verde a una con 8 bits de rojo y 4 bits de verde Lo ideal es producir simplemente una imagen con 4 bits de profundidad de color rojo y 4 bits de profundidad de color verde sin mayor degradación.
Algunos algoritmos de compresión con pérdida son mucho peores que otros en este sentido, no son idempotentes ni escalables e introducen una mayor degradación si se cambian los parámetros.
Por ejemplo, con JPEG , cambiar la configuración de calidad hará que se utilicen diferentes constantes de cuantificación, lo que provocará una pérdida adicional. Además, como JPEG se divide en bloques de 16 × 16 (o 16 × 8 u 8 × 8, según el submuestreo cromático ), el recorte que no cae en un límite de 8 × 8 desplaza los bloques de codificación, lo que provoca una degradación sustancial: problemas similares. sucede en la rotación. Esto se puede evitar mediante el uso de jpegtran o herramientas similares para recortar. Se produce una degradación similar si los fotogramas clave del vídeo no se alinean de generación en generación.
El remuestreo digital , como el escalado de imágenes , y otras técnicas DSP también pueden introducir artefactos o degradar la relación señal-ruido (relación S/N) cada vez que se utilizan, incluso si el almacenamiento subyacente no tiene pérdidas.
El remuestreo provoca aliasing , desenfocando los componentes de baja frecuencia y añadiendo ruido de alta frecuencia, provocando irregularidades , mientras que redondear los cálculos para ajustarlos a una precisión finita introduce la cuantización , lo que provoca bandas ; si se soluciona mediante dither , esto se convierte en ruido. En ambos casos, estos, en el mejor de los casos, degradan la relación S/N de la señal y pueden causar artefactos. La cuantificación se puede reducir utilizando alta precisión durante la edición (en particular, números de punto flotante), y solo se reduce a una precisión fija al final.
A menudo, determinadas implementaciones no alcanzan los ideales teóricos.
Las sucesivas generaciones de fotocopias provocan distorsión y degradación de la imagen. [3] Se ha documentado que las sucesivas publicaciones en Instagram dan como resultado cambios notables. [4] Asimismo, las repetidas publicaciones en YouTube degradaron el trabajo. [5] [6] Se han documentado efectos similares al copiar cintas VHS . [5] Esto se debe a que ambos servicios utilizan códecs con pérdida en todos los datos que se cargan en ellos, incluso si los datos que se cargan son un duplicado de los datos ya alojados en el servicio, mientras que VHS es un medio analógico, donde efectos como el ruido de La interferencia puede tener un impacto mucho más notable en las grabaciones.