Cómo funcionan los codecs

Actualizado a: 22 de enero de 2024

Los codecs son elementos esenciales a la hora de reproducir, editar o crear tipos de archivos multimedia, tales como imágenes, sonido o vídeo. Por eso, sería interesante conocerlos un poco más de cerca, y comprobar cómo funcionan y qué son, algo que no muchos usuarios conocen…

¿Qué es la codificación?

La codificación de imagen, sonido y vídeo es el proceso de convertir datos de señales de imagen, sonido o vídeo en un formato digital codificado para su almacenamiento, transmisión o reproducción.

• Imagen: se refiere a la conversión de señales visuales en datos digitales comprimidos. Utiliza algoritmos y técnicas de compresión para reducir la redundancia y eliminar información no perceptible, conservando la calidad visual. Algunos formatos comunes de codificación de imagen son JPEG, PNG y GIF.
• Sonido: se ocupa de convertir señales de audio en datos digitales comprimidos. Se utiliza compresión con pérdida y compresión sin pérdida para reducir el tamaño del archivo sin una degradación significativa en la calidad del sonido. Los formatos de codificación de sonido más conocidos son MP3, AAC y WAV.
• Vídeo: se refiere a la conversión de señales de vídeo en datos digitales comprimidos. Se utilizan técnicas de compresión para reducir la redundancia espacial y temporal en los fotogramas de vídeo. Esto permite una transmisión más eficiente y un almacenamiento optimizado. Los formatos de codificación de vídeo más utilizados son MPEG, H.264, AVI y MP4.

¿Y la decodificación?

La decodificación es el proceso inverso de la codificación. Consiste en convertir los datos digitales codificados de imagen, sonido o vídeo en señales visuales, de audio o de vídeo que puedan ser entendidas y reproducidas por dispositivos de reproducción o visualización.

Al igual que se emplean algoritmos de codificación, también se emplean algoritmos de decodificación para este otro proceso. En definitiva, tenemos algoritmos de codificación para comprimir los datos y de decodificación para descomprimir estos datos.

¿Qué es un codec?

Un codec es un término que proviene de la combinación de las palabras «coder» (codificador) y «decoder» (decodificador). Es un conjunto de algoritmos y reglas utilizadas para comprimir y descomprimir datos digitales, como archivos de audio, video o imágenes.

Los codecs son esenciales para la compresión eficiente de datos, ya que reducen el tamaño de los archivos sin una pérdida significativa de calidad perceptible. Además, los codecs también se encargan de descomprimir los datos codificados para que puedan ser reproducidos o visualizados correctamente.

Tipos de codecs

Existen diferentes tipos de codecs, adaptados para diferentes tipos de medios y aplicaciones. Algunos ejemplos comunes de codecs son:

• Codec de audio: se utilizan para comprimir y descomprimir archivos de audio. Algunos codecs de audio populares incluyen MP3, AAC, FLAC y OGG.
• Codec de video: se utilizan para comprimir y descomprimir archivos de video. Algunos codecs de video ampliamente utilizados son H.264, MPEG-4, VP9 y AV1.
• Codec de imagen: se utilizan para comprimir y descomprimir archivos de imagen. Algunos ejemplos de codecs de imagen son JPEG, PNG, GIF y BMP.
• Codec de streaming: se utilizan específicamente para la transmisión de medios en tiempo real a través de Internet. Ejemplos de codecs de streaming incluyen RTMP, HLS y MPEG-DASH.

Es importante destacar que diferentes codecs pueden tener diferentes niveles de compresión y calidad, por lo que la elección del codec adecuado dependerá de factores como el tipo de contenido, el ancho de banda disponible y las necesidades específicas de la aplicación o plataforma en la que se utilizará.

Además, seguro que has notado que cuando te falta algún codec, no puedes reproducir el archivo, ya que depende enteramente de ese algoritmo que es el que «sabe» cómo comprimir y descomprimir ese tipo de datos.

¿Cómo funcionan los codecs?

Los codecs funcionan mediante algoritmos de compresión y descompresión diseñados para reducir el tamaño de los archivos de medios digitales sin perder una calidad perceptible. Aquí te explico cómo funcionan generalmente los codecs:

Compresión:

1. Análisis de datos: el codec analiza el archivo de medios y busca patrones y redundancias en los datos. Identifica áreas donde puede haber información repetitiva o innecesaria.
2. Eliminación de redundancias: aplica técnicas de compresión para eliminar las redundancias encontradas en el archivo. Esto puede incluir métodos como la eliminación de datos repetitivos o la reducción de la precisión de ciertos valores.
3. Transformación y codificación: realiza una transformación de los datos mediante algoritmos matemáticos para representar la información de manera más eficiente. Luego, utiliza técnicas de codificación para asignar códigos más cortos o eficientes a los datos.

Descompresión:

1. Decodificación: el archivo comprimido se pasa al decodificador del codec, que realiza el proceso inverso de la compresión. Los datos se decodifican y se restauran a su estado original.
2. Reconstrucción de datos: se aplican algoritmos inversos a los utilizados en la compresión para reconstruir los datos originales. Se recuperan las redundancias eliminadas y se restauran los valores comprimidos.
3. Reproducción o visualización: una vez que los datos se han descomprimido, pueden ser reproducidos o visualizados por los dispositivos de reproducción correspondientes, como reproductores de medios o software de visualización.

Codificación con y sin pérdida

La codificación con pérdida y la codificación sin pérdida son dos enfoques diferentes para comprimir datos digitales. Cada uno tiene sus ventajas y desventajas según las necesidades específicas. Aquí tienes una descripción de las ventajas y desventajas de cada tipo:

Codificación con pérdida

Ventajas:

• Mayor compresión: la codificación con pérdida puede lograr una mayor compresión en comparación con la codificación sin pérdida, lo que resulta en archivos más pequeños y un uso más eficiente del espacio de almacenamiento o del ancho de banda de transmisión.
• Menor requerimiento de recursos: los archivos comprimidos con codificación con pérdida son más livianos, lo que permite un procesamiento y transferencia más rápidos de los datos comprimidos.
• Mayor eficiencia: al eliminar información redundante o imperceptible para los sentidos humanos, la codificación con pérdida permite una reproducción más rápida y eficiente de los medios comprimidos.

Desventajas:

• Pérdida de calidad: al eliminar datos considerados menos importantes o imperceptibles, la codificación con pérdida puede resultar en una pérdida de calidad perceptible, especialmente si se realiza múltiples veces o se utilizan altos niveles de compresión.
• No se pueden recuperar datos originales: como su nombre lo indica, la codificación con pérdida implica una pérdida irreversible de cierta información original. No se puede recuperar la calidad o la información eliminada una vez que se ha aplicado la compresión.

Codificación sin pérdida

Ventajas:

• Preservación de la calidad original: la codificación sin pérdida permite una reproducción exacta de los datos originales después de la descompresión, sin ninguna pérdida de calidad perceptible.
• Recuperación total de los datos originales: como no se elimina ninguna información durante la compresión, todos los datos originales se pueden recuperar de manera precisa e íntegra.

Desventajas:

• Menor compresión: la codificación sin pérdida generalmente logra una compresión menor en comparación con la codificación con pérdida. Los archivos comprimidos pueden ser más grandes en tamaño en comparación con los archivos comprimidos con pérdida.
• Mayor requerimiento de recursos: debido a que los datos no se eliminan o se reducen de manera significativa, la codificación sin pérdida puede requerir más recursos computacionales para comprimir y descomprimir los datos.

Codecs más populares

Aquí tienes una lista de algunos de los codecs más populares utilizados para la compresión de imágenes, videos y sonido:

Imagen:

1. JPEG (Joint Photographic Experts Group)
2. PNG (Portable Network Graphics)
3. GIF (Graphics Interchange Format)
4. TIFF (Tagged Image File Format)
5. BMP (Bitmap)
6. HEIF (High Efficiency Image Format)
7. WebP
8. JPEG 2000

Video:

1. H.264 (AVC)
2. H.265 (HEVC)
3. MPEG-4 Part 2
4. VP9
5. AV1
6. MPEG-2
7. DivX
8. Xvid

Sonido:

1. MP3 (MPEG Audio Layer III)
2. AAC (Advanced Audio Coding)
3. FLAC (Free Lossless Audio Codec)
4. WAV (Waveform Audio File Format)
5. OGG (Ogg Vorbis)
6. Opus
7. WMA (Windows Media Audio)
8. AC3 (Audio Coding 3)

Código abierto/libres vs codecs propietarios

Los codecs de código abierto y los codecs propietarios se diferencian en términos de su licencia y disponibilidad. Aquí están las principales diferencias:

Codec de código abierto

• Licencia: los codecs de código abierto se distribuyen bajo una licencia de código abierto que permite a los usuarios acceder, ver, modificar y distribuir el código fuente del codec de manera libre. Generalmente se rigen por licencias de código abierto como GPL, LGPL o BSD.
• Acceso al código fuente: Los codecs de código abierto brindan acceso al código fuente, lo que permite a los usuarios modificar y adaptar el codec según sus necesidades específicas.
• Transparencia: al ser de código abierto, la comunidad de desarrolladores puede revisar el código y verificar su funcionalidad y seguridad. Esto conlleva a una mayor transparencia en el funcionamiento y las características del codec.
• Amplia disponibilidad: Los codecs de código abierto suelen estar disponibles para una amplia variedad de plataformas y sistemas operativos. También pueden ser utilizados en proyectos comerciales sin necesidad de adquirir una licencia.
• Ejemplos: Theora, VP8, VP9, FLAC, Vorbis, Opus, etc.

Codec propietario:

• Licencia: los codecs propietarios son desarrollados y distribuidos por empresas o entidades y están protegidos por derechos de autor y licencias propietarias. Su uso puede requerir el pago de regalías o adquisición de licencias.
• Código fuente cerrado: no brindan acceso al código fuente. Solo se proporciona el código ejecutable, lo que limita la capacidad de los usuarios para modificar o personalizar el codec.
• Control del desarrollador: al ser propietarios, el control y la evolución del codec están en manos del desarrollador o la empresa propietaria. Las actualizaciones y mejoras dependen de sus decisiones y estrategias comerciales.
• Restricciones de uso: pueden tener restricciones de uso que limitan su implementación en ciertos sistemas o plataformas, o pueden requerir una licencia específica para su uso comercial.
• Ejemplos: H.264 o AVC, HEVC, ACC, MP3 o MPEG-1 Audio Layer III, AC3, etc.

Formato contenedor vs codecs

Un formato contenedor es un tipo de archivo que contiene varios tipos de datos multimedia, como audio, video, subtítulos y metadatos, en un solo archivo. Actúa como un envoltorio o contenedor que almacena y organiza diferentes elementos multimedia en una estructura coherente. Un formato contenedor permite que estos elementos se reproduzcan o se utilicen juntos, ya que proporciona la información necesaria para interpretar y sincronizar los datos.

Incluye información sobre la estructura del archivo, la ubicación de los diferentes tipos de datos, la sincronización entre ellos y los metadatos asociados. Algunos ejemplos populares de formatos contenedores son MP4, MKV, AVI, MOV y MPEG. Es decir, las extensiones de los archivos te marcan el contenedor que usa el archivo multimedia.

Por otro lado, un codec (codificador/descodificador) es, como he comentado antes, un conjunto de algoritmos y reglas que se utilizan para comprimir y descomprimir datos multimedia, como archivos de audio y video. Un codec se encarga de la codificación de los datos durante la compresión y de su decodificación durante la reproducción o visualización.

La principal diferencia entre un formato contenedor y un codec es que el formato contenedor se ocupa de la organización y estructura del archivo, mientras que el codec se centra en la compresión y descompresión de los datos multimedia dentro del archivo.

¿Qué es la transcodificación?

La transcodificación es el proceso de convertir un archivo multimedia de un formato de compresión a otro formato de compresión. Implica la decodificación del archivo original utilizando un codec específico y luego la re-codificación de los datos en un formato diferente utilizando otro codec. El objetivo de la transcodificación es adaptar el archivo multimedia para que sea compatible con diferentes dispositivos, reproductores o sistemas de reproducción, así como para lograr una reducción de tamaño o mejorar la calidad del archivo.

Durante la transcodificación, se pueden realizar cambios en la resolución, la tasa de bits, la frecuencia de muestreo o cualquier otro parámetro de codificación para ajustar el archivo de salida según los requisitos deseados. Por ejemplo, se puede transcodificar un video en alta resolución en un formato que tenga una menor resolución y un menor tamaño de archivo para su reproducción en dispositivos con menos capacidad de almacenamiento o ancho de banda limitado.

La transcodificación puede ser necesaria para convertir archivos multimedia a formatos estándar ampliamente utilizados o para adaptarlos a ciertos requisitos específicos de reproducción. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la transcodificación puede implicar una pérdida de calidad debido a la compresión adicional y a las conversiones de formato. Por lo tanto, es fundamental seleccionar cuidadosamente los codecs y configuraciones adecuadas para minimizar la pérdida de calidad durante el proceso de transcodificación.

Preguntas frecuentes sobre los codecs

Para finalizar, veamos algunas preguntas frecuentes que suelen hacer los usuarios sobre los codecs y las respuestas:

¿Qué es Unicode?

Unicode es un estándar de codificación de caracteres que asigna un número único (llamado punto de código) a cada carácter utilizado en la mayoría de los sistemas de escritura del mundo, incluyendo caracteres de diferentes alfabetos, símbolos, signos de puntuación, caracteres especiales y emojis. Fue desarrollado para proporcionar un sistema de codificación universal y unificado que permita la representación y el intercambio de texto en diferentes idiomas y scripts.

El objetivo principal de Unicode es resolver el problema de la incompatibilidad y la ambigüedad en la representación de caracteres en sistemas informáticos. Antes de la adopción de Unicode, había múltiples estándares de codificación de caracteres, como ASCII, ISO-8859 y otros, que eran específicos de un idioma o grupo de caracteres. Esto causaba problemas cuando se trataba de representar y procesar texto que incluía caracteres de diferentes idiomas.

Unicode utiliza un esquema de codificación de caracteres que asigna puntos de código numéricos a cada carácter. Los puntos de código están representados en hexadecimal y pueden variar desde U+0000 hasta U+10FFFF. Esto permite la representación de un amplio rango de caracteres y símbolos en diferentes sistemas informáticos y aplicaciones.

El estándar Unicode también define diferentes formas de representación, como UTF-8, UTF-16 y UTF-32, que determinan cómo se almacenan los puntos de código en la memoria de la computadora y cómo se intercambian entre sistemas.

¿Qué pasa si no tengo un codec instalado?

Si no tienes un codec instalado necesario para reproducir un archivo multimedia específico, es probable que no puedas reproducir ese archivo en tu dispositivo o reproductor de medios. Sin el codec adecuado, el reproductor no podrá interpretar la compresión utilizada en el archivo y no podrá decodificar los datos para su reproducción.

En tales casos, es posible que experimentes alguno de los siguientes escenarios:

• No se reproduce el archivo: el reproductor de medios puede mostrar un error o simplemente no reproducir el archivo en absoluto. Puede que aparezca un mensaje indicando que no se encontró el codec necesario o que no se admite el formato de archivo.
• Reproducción limitada o parcial: si el archivo multimedia tiene múltiples pistas o características específicas que requieren codecs adicionales, es posible que solo se reproduzcan algunas partes del archivo. Por ejemplo, podrías ver el video pero no escuchar el audio, o viceversa.
• Calidad de reproducción deficiente: si intentas reproducir un archivo utilizando un codec no adecuado o un codec genérico, es posible que experimentes una calidad de reproducción deficiente. Puede haber pérdida de calidad, artefactos visuales o problemas de sincronización entre audio y video.

Para solucionar este problema, generalmente se recomienda instalar el codec adecuado para el tipo de archivo multimedia que deseas reproducir. Los codecs suelen estar disponibles como paquetes de software que se pueden instalar en tu sistema operativo o reproductor de medios. Al instalar el codec correcto, el reproductor podrá decodificar los datos del archivo y reproducirlo correctamente. También puedes optar por utilizar reproductores multimedia que tienen soporte incorporado para una amplia variedad de codecs, lo que reduce la necesidad de instalar codecs adicionales por separado.

Además de los packs de codecs que puedes descargar, el propio sistema operativo suele traer un buen repertorio de ellos para que todo funcione adecuadamente desde el primer día. Además, también existen otros paquetes de software que pueden incluirlos, como ffmpeg, editores multimedia, etc.

¿Cuál es el mejor codec para Youtube? (streaming)

El mejor codec para YouTube actualmente es VP9. VP9 es un codec de compresión de video desarrollado por Google y es el sucesor de VP8. YouTube adoptó VP9 como su codec preferido para la reproducción de videos debido a su eficiencia en la compresión y su capacidad para ofrecer una buena calidad de video a tasas de bits más bajas.

El uso de VP9 permite una mejor calidad de video y una menor carga de datos en comparación con otros codecs como H.264 (AVC). Esto significa que los videos pueden transmitirse más rápidamente y ocupar menos ancho de banda sin sacrificar demasiada calidad.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que la elección del codec también puede depender del tipo de contenido y del dispositivo de reproducción utilizado. Aunque VP9 es el codec recomendado para YouTube, otros codecs como H.264 (AVC) también son ampliamente compatibles y pueden funcionar bien en muchos dispositivos y navegadores.

¿Cómo saber el codec necesario para un archivo?

Para determinar el codec necesario para reproducir un archivo multimedia, puedes seguir estos pasos:

1. Verifica la extensión del archivo: puede dar una indicación inicial sobre el tipo de archivo multimedia que es. Por ejemplo, los archivos de video pueden tener extensiones como .mp4, .avi, .mkv, mientras que los archivos de audio pueden tener extensiones como .mp3, .wav, .flac. Esto te dará una idea del tipo de contenido que estás tratando de reproducir.
2. Utiliza herramientas de información del archivo: puedes utilizar herramientas de información del archivo para obtener detalles más específicos sobre el archivo multimedia, como los codecs utilizados. Algunas herramientas populares incluyen:
   • MediaInfo: Es una herramienta gratuita que muestra detalles técnicos y codecs utilizados en archivos multimedia. Puedes cargar el archivo en MediaInfo y obtener información detallada sobre el formato, códec de video, códec de audio y otros datos relevantes.
   • VLC Media Player: Es un reproductor multimedia versátil que también puede proporcionar información detallada sobre los codecs utilizados en un archivo. Puedes abrir el archivo en VLC, ir al menú «Herramientas» y seleccionar «Información de los medios» para obtener detalles técnicos.
3. Utiliza reproductores multimedia compatibles: Si tienes problemas para reproducir el archivo en un reproductor específico, puedes probar con diferentes reproductores multimedia conocidos que tienen soporte para una amplia variedad de codecs. Si el archivo se reproduce correctamente en uno de esos reproductores, puedes consultar la información sobre el codec utilizado en la configuración del reproductor.

Recuerda que algunos archivos multimedia pueden utilizar múltiples codecs, como un codec de video y un codec de audio diferentes. Asegúrate de verificar tanto el codec de video como el codec de audio si es necesario.

Si no estás seguro del codec necesario después de realizar estos pasos, puedes buscar en línea o consultar foros y comunidades relacionadas con multimedia para obtener ayuda adicional.