Codificacin en contenedor MP4 usando software libre

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Codificacin en contenedor MP4 usando software libre
Tutorial por Lecter, para www.mundodivx.com y www.mundodivx.org
Codificación en contenedor MP4 usando software libre
Índice
Codificación en contenedor MP4 usando software libre.................................................. 1
1. Introducción.............................................................................................................. 1
2. Codificación a MP4 usando software libre............................................................... 2
2.1 Conversión del audio ac3 a formato AAC (mp4)............................................... 3
2.2 Creación del archivo avisynth con ARCalculator .............................................. 4
2.3 Compresión del vídeo con el codec x264......................................................... 11
2.4 Muxing del audio y el vídeo en el contenedor MP4......................................... 16
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Codificación en contenedor MP4 usando software libre
1. Introducción
Aquí os pongo un refrito de diversas páginas (http://www.doom9.org,
http://www.sethnet.tk, http://www.mundodivx.com, http://www.divxhouse.com y
http://nostromo.peque.org) acerca del nuevo formato estándar de audio/vídeo MP4.
MP4 es un formato contenedor diseñado para contener streams MPEG4 tanto de vídeo
(AVC) como de audio (AAC). Está basado en el formato .MOV (es una versión
simplificada). El formato MP4 es estándar y forma parte de la norma MPEG4.
Un formato contenedor permite combinar diferentes corrientes (streams) multimedia
(audio y vídeo) en un único archivo. Contenedores multimedia habituales son el AVI
(.avi), MPEG (.mpg, .mpeg), Matroska (.mkv, .mka), OGM (.ogm), Quicktime (.mov) o
Realmedia (.rm, .rmvb). MP4 (.mp4) es el formato contenedor oficial definido en el
estándar MPEG-4 (ISO 14496-14) y admite corrientes de diverso contenido multimedia
(corrientes múltiples de audio, vídeo, subtítulos, imágenes...) y contenido avanzado
como gráficos animados en 2D y 3D, interactividad con el usuario, menús similares al
DVD... Las corrientes más idóneas para el nuevo contenedor son el Advanced Video
Codec (AVC) y el Advanced Audio Codec (AAC).
Los codecs de vídeo tan conocidos en los contenedores AVI como DivX y Xvid están
basados en el estándar MPEG-4 ASP. La aparición del codec H264 incluido con el
programa Nero Recode ha marcado un hito en la codificación de vídeo. El nuevo
estándar se designa como H264 y también AVC (especificación MPEG-4 AVC) como
ya hemos dicho, y que corresponde a la décima “revisión” de MPEG-4.
AVC ha supuesto un salto enorme en la relación calidad/compresión de vídeo y eso que
sólo estamos en sus comienzos, sin embargo podemos decir que el futuro que le espera
es prometedor porque incluso los futuros Blue-Ray (que permiten multiplicar la
capacidad de almacenaje de los actuales DVD) han escogido AVC como su estándar.
Las primeras pruebas se realizaron con el codec HDOT264 y salió ganador en los
diferentes test de codificación comparado con los mejores codecs del momento (XviD,
VP6, RV10, etc.) pero esta vez no se trata de una mínima diferencia sino que el nivel de
detalle conseguido y la prácticamente nula posibilidad de aparición de macrobloques lo
sitúan muy por encima. La única pega que se le puede poner a este codec es su carácter
comercial que fuerza a los usuarios a comprar el programa de Nero para tener acceso a
su codec; así mismo este codec sólo se puede emplear a través del programa Nero
Recode y no se puede acceder a él independientemente (con VirtualDubMod, etc.). En
las últimas versiones ya se soporta el uso con Avisynth y sus filtros de forma directa
pero el contenedor creado es siempre .mp4 en vez de .avi.
A la sombra del codec de Nero empezó a crecer una apuesta gratuita que agrupa a
bastantes programadores, entre ellos algunos que ya trabajaban en el desarrollo de
XviD. De esta manera surge x264 que en poco tiempo, y recordando a XviD, ha ido
mejorando a un ritmo increíble de manera que ya está a la altura del codec de Nero.
El codec x264 es el que vamos a utilizar para codificar vídeo AVC.
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Por otra parte, con respecto al audio, el AAC es el sustituto del sonido AC3 de los
DVD. A parte de poder codificarlo en CBR y VBR se presenta en dos formatos.
El LC-AAC (low complexity AAC) ofrece una calidad excelente en compresiones de
sonido a alto bitrate por lo que puede sustituir a AC3 ofreciendo un tamaño bastante
menor. Está perfectamente capacitado para incluir 6 canales de audio.
Se suele utilizar en compresiones que varían desde los 110Kb/s hasta los 220Kb/s.
El HE-AAC (high eficience AAC) también llamado AAC SBR es el "hermano
pequeño" recién llegado y es excelente en compresiones a bajo bitrate. Por lo tanto
vamos a codificar el audio como HE-ACC.
Dicho esto, hay que añadir que aunque el MP4 es el formato más prometedor hoy día
para las películas, actualmente solo es posible visualizar estos vídeos en el PC y en la
XBOX. Los DVD de sobremesa aun se encuentran a nivel piloto y hasta mediados de
2006 no parece que surjan modelos que lo soporten. Para visualizar el formato mp4 en
el PC, con el Media Player Classic, basta con instalar el programa llamado Haali Media
Splitter o Matroskasplitter (http://www.divxhouse.com/codecs/codecs.php). Además
habrá
que
tener
instalado
el
último
filtro
DirectShow
ffdshow
(http://sourceforge.net/projects/ffdshow). Cuando se instale, se ha de activar la opción
H264 para poder ver vídeos realizados con este codec (x264 y Nero AVC). Si además el
audio está comprimido en HE-AAC, tendremos que utilizar un decodificador como el
CoreAAC (http://www.divxhouse.com/codecs/CoreAAC-1.2.0.573.exe), aunque si
estamos usando el mismo PC con el que convertimos en mp4, no será necesario porque
tendremos instalado el Nero. De todas formas para ver y oír un mp4 con vídeo AVC y
audio AAC en cualquier PC basta con usar el Videolan VLC 0.85 testing, que puede
descargarse de http://nightlies.videolan.org/.
2. Codificación a MP4 usando software libre
Para crear una copia de seguridad de un DVD en MP4, son necesarios, además de los
programas que mencionamos al comienzo de este pequeño manual, los siguientes:
•
•
•
•
Codec x264: x264-Full_rxxx.exe (xxx por el número de revisión). Para estar
al día, echad un vistazo en: http://forum.doom9.org/showthread.php?t=89979
YAMB+mp4box (http://www.unite-ideo.com/phpbb/download.php?id=1775)
para el muxing audio (AAC) y el vídeo (AVC) y la conversión del archivo avi
con el vídeo comprimido en x264 en un formato compatible para el muxing
(que no puede hacerse con virtualdubmod). DVDDecrypter + AnyDVD,
DGindex, ARCalculator y VirtualDubMod.
Nero 6 (http://www.nero.com/nero6/eng/index.html) . Aunque se trata de un
programa comercial, es necesario para la codificación del audio AAC. Para
poder codificar en este formato es necesario el uso de tres de los plugins que
incorpora Nero a partir de su versión 6.0, a saber NeroIPP.dll, AAC.dll y
aacenc32.dll.
DVD Decrypter. Se trata del mejor programa para la desprotección y
desencriptado de DVDs, dadas las múltiples opciones y herramientas que
posee. Hoy este programa está “abandonado” por su creador debido a la
presión de las grandes multinacionales del cine (MPAA), pero sigue siendo
perfectamente operativo “with a little help of my friends”. Puede descargarse
de: http://www.doom9.org/Soft21/Rippers/SetupDVDDecrypter_3.5.4.0.exe
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•
Any DVD de Slysoft. Es un programa de pago, pero siempre está a la última
en desprotección y desencriptación de DVDs. Gracias a este programa, que
siempre está actualizado, podremos seguir usando DVD Decrypter. Podéis
bajarlo en versión trial de: http://www.slysoft.com/es/anydvd.html
AR Calculator. Un excelente contenedor de programas y front end para
DGIndex, Besweet, y muchos otros, que permite la creación del script
avisynth que luego cargaremos en VirtualdubMod. Con él se puede llevar a
cabo de manera casi automática el proceso completo de creación de la copia
de seguridad, pero yo prefiero hacer las cosas un poco más a mano. Lo tenéis
en: http://www.canalxvid.com/pafiledb/pafiledb.php?action=file&id=28 y
también en: http://www.divxhouse.com/encoding/encoding.php
DH Audio encoder by Affar, que es un GUI especial de BeSweet, diseñado
fundamentalmente para la conversión de la corriente ac3 extraída con
DGIndex
a
AAC
de
una
manera
muy
sencilla
(http://www.divxhouse.com/encoding/DHAudio.Encoder.2.5.zip).
Vamos a ilustrar todo esto con la copia de seguridad del DVD “I Robot”. Primero lo
ripeamos con DVDDecrypter ayudado por AnyDVD (en el caso de protecciones tipo
ArccOs de Sony, etc... tal como se explica en la excelente página de
http://www.sethnet.tk, y que no vamos a repetir aquí). Después, con DGIndex
(contenido en ARCalculator, una herramienta habitual y en la que no vamos a
detenernos), obtenemos el proyecto de vídeo, I_robot.d2v, y el track de audio en
español ac3, I_robot T02 3_2ch 384Kbps DELAY 0ms.ac3. Si queremos, mediante
Subrip, podemos extraer los subtítulos forzados en español en formato SubStation
Alpha (traduciendo las tres leyes de la robótica y alguna que otra cosilla más que sale al
principio de la peli). Partiremos de esta situación para la conversión a MP4.
2.1 Conversión del audio ac3 a formato AAC (mp4)
Esta conversión se realiza mediante una excelente aplicación debida a Affar, que es un
GUI especial de BeSweet: DH Audio encoder. Bajadlo del enlace y descomprimidlo.
Dentro del directorio tendréis el archivo DHAudio.exe y las carpetas “cola” y
“besweet”. En la carpeta “besweet” están copiados los archivos dll del programa Nero
que hacen falta. Si disponeis de los archivos de una instalación de Nero 6 o más
reciente, copiad sobrescribiendo en la carpeta “besweet” los archivos: aac.dll y
aacenc32.dll, que se encuentran en C:\Archivos de programa\Archivos
comunes\Ahead\AudioPlugins\ y el archivo NeroIPP.dll, en C:\Archivos de
programa\Archivos comunes\Ahead\Lib. Arrancad la aplicación y el resto es muy
sencillo. Vamos a convertir el archivo ac3 en un archivo HE-AAC de extensión .mp4 de
bitrate variable como dolby surround estéreo, de calidad alta, tal como se indica en la
figura:
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De todos modos, es posible obtener un audio HE-AAC 5.1:
Yo me quedo con la opción de Surround2 y pulso la tecla “START”. Al rato ya tengo el
archivo de audio en formato mp4.
2.2 Creación del archivo avisynth con ARCalculator
El script AVS es un pequeño guión de texto con ciertos comandos que interpretará el
programa Avisynth (frameserver) que servirá los fotogramas al programa codificador de
video que usemos (VirtualDubMod).
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En el guión se indicarán los recortes, ajustes de tamaño y filtros aplicados. Para ello
usaremos el programa AR Calculator. Si lo ejecutamos nos aparece directamente la
ventana del módulo vídeo.
Seleccionamos “Abrir Archivo” y cargamos el archivo .d2v
Ahora seleccionamos el módulo Audio/Contenedor y cargamos el archivo de audio.
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Ahora seleccionamos otros archivos y cargamos el de los subtítulos:
Seleccionamos ahora “Tamaño” y escogemos el tamaño final que queremos que tenga la
película: unos 700 MB. Hoy día en que ya se utilizan los DVDs Como medio general de
almacenamiento en lugar de los CDs, yo recomiendo tomar aproximadamente unos 7
MB por cada minuto de película. Si trabajamos con CDs de 80 minutos, recomiendo un
CD si la película tiene menos de 120 minutos y dos CDs si tiene más.
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Vamos ahora a “Preview y Crop”.
Pulsamos “AutoCrop” para que se recorten las bandas negras
Veamos las “Opciones Recomendadas”.
Y las “Opciones Avanzadas”.
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Que nos da una completa información acerca de la compresión, resolución y recorte del
vídeo.
Una medida que puede servirnos para estimar la calidad del vídeo final, aunque muy
simplista, es el cociente de bits por píxeles. Recordemos que el bitrate total (audio +
vídeo) de un vídeo digital es la tasa de bits correspondiente al tamaño del medio por
segundo de duración. Si llamamos K al tamaño en MB del medio y D a la duración en
segundos del vídeo, el flujo de información en kbits por segundo (kbps) vendrá dado
por:
Bitrate total (kbps) =
1024 × 1024 × 8 × K
= videobitrate + audiobitrate
1000 × D
En nuestro caso K = 700 MB y D = 7282 segundos, que da un bitrate total de 806.38
kbps. Si el bitrate de audio es del orden de 128 kbps, el de vídeo es de unos 678 kbps.
Una vez conocido el bitrate de vídeo, podemos estimar los bits por píxel a partir de la
resolución del video (altura H y anchura W en píxeles) y del número F emitido de
fotogramas por segundo (fps), según la expresión:
bits per pixel =
videobitrate × 1000
H× W×F
Para que la calidad sea óptima, éste número debe encontrarse entre 0.20 y 0.25, pues
menos de 0.20 puede presentar macrobloques y más de 0.25 ya no va a mejorar la
calidad a esa resolución. En nuestro caso, con H = 208 píxel y W = 512 píxel y siendo el
video PAL (F = 25 fps), obtenemos 0.255 bits per pixel, que está de sobra. En realidad
para tasar de modo óptimo la calidad debe hacerse un ensayo de compresibilidad, pero a
mí siempre me bastó con el índice anterior para hacer mis pinitos.
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Pasemos ahora a la creación del Archivo AVS:
En el módulo “Script AVS” seleccionamos los filtros Avisynth que aplicaremos. Si
partimos de DVD no será necesario ningún filtro de limpieza de imagen. Para el
reescalado una opción muy conveniente es el algoritmo de Lanczos (mejor que el filtro
bicúbico). También es conveniente seleccionar los filtros Lumafilter (para el control de
la luminancia) y el Undot (elimina el efecto mosquito). En el caso de que tuviesemos un
video realmente entrelazado (Al visionarlo con DGIndex veríamos el típico patrón de
rayitas, etc...) la mejor opción seía usar el filtro TomsMoComp, pero no es nuestra
situación. Para terminar con el script, seleccionamos la casilla de “Insertar subtítulos
fijos en el vídeo durante la compresión” y cargamos el archivo de subtítulos. Nos vamos
ahora a “Preview y Avanzado” para recapitular.
Me voy a pasar el test de compresibilidad y las optimizaciones del guión AVS porque
estas opciones no mejoran ostensiblemente la calidad del video final y son para
perfeccionistas. Así que paso directamente a “Edición Manual” donde se nos muestra el
texto del script Avisynth
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No necesitamos más de AR Calculator. Seguiremos por nuestros fueros. Solamente
pasaremos por “Guardar y Comprimir”.
Pulsaremos “Guardar Archivo AVS” y le daremos un nombre para la posteridad. Ahora
este guión será cargado en el encoder para comprimir el vídeo.
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Ahora, con el script I_robot.avs y VirtualDubMod comprimiremos el vídeo con el codec
x264 pero en formato .avi. Podemos pasarlo a formato “raw” de otro modo y luego
multiplexarlo con el audio AAC mediante otros programas, pero de esta manera
preservamos la metodología del ARCalculator/VDM.
2.3 Compresión del vídeo con el codec x264
En principio, arrancamos VDM, cargamos el archivo I_robot.avs y a continuación
vamos a Video > Compression y seleccionamos x264-H264/AVC encoder y pulsamos
el botón configure. A continuación vamos a mostrar los valores de los distintos
parámetros de configuración tal como lo indican las webs de Divxhouse y sethnet:
Primero vamos a configurar las opciones avanzadas. Seleccionamos la pestaña Rate
control y dejamos estos valores:
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- Keyframe boost (%): 40 Aplica un incremento del bitrate prefijado en los I-Frames,
mejorando así su calidad. Con un valor de 40, aplica hasta un 40% de bitrate extra en
cada I-Frame. Un valor alto puede ser beneficioso debido a que tanto P-Frames como BFrames hacen referencia de I-Frames, con lo cual puede resultar hasta beneficioso. Un
valor 40 es el recomendado.
- B-Frames reduction (%): 30 Indica la proporción de bitrate que se podrá ahorrar a la
hora de asignar bitrate a los B-frames. Con un valor 30 tendremos mas que suficiente
para no reducir en exceso la calidad.
- Bitrate variability (%): 60 Indica el máximo y mínimo bitrate por el que se moverá
la distribución de bitrate a lo largo de la compresión. Un valor 0% indicaría un bitrate
constante y un valor 100% sería un VBR puro, haciendo en ocasiones desajustes
demasiados grandes entre frames, de ahí que lo aconsejable sea 60%.
- Min QP: 10 Indica el quantizer mínimo que se utilizará a lo largo de la compresión.
Un valor menor aplicaría frames de mejor calidad y mayor tamaño.
- Max QP: 51 Indica el quantizer máximo que se utilizará a lo largo de la compresión.
- Max QP Step: 4 Esto es un limitador de quantizer. Con un valor 4 indicamos que
entre frame y frame nunca habrá un salto mayor de 4, impidiendo que se produzcan
saltos demasiado grandes de calidad.
- Scene Cut Threshold: 40 Esto sirve para modificar el dato sobre la diferencia entre
frames, para determinar si es necesario introducir un I-Frame. De esta forma, un valor
muy alto indicará una mayor sensibilidad en las comparaciones y el codec introducirá IFrames cada poco. Un valor de 40 es lo adecuado para la mayoría de los casos.
- Min IDR-frame interval: 25 Esto es la distancia mínima entre dos I-Frames. Se
utiliza esta limitación para que no haya ningún abuso de I-Frames seguidos (lo cual
consumiría bitrate). En este caso, nunca habrá más de 2 durante 25 frames.
- Max IDR-frame interval: 250 Estos no son más que I-Frames y se indica la
distancia máxima permitida entre dos de ellos. En este caso, cada 250 fotogramas, se
meterá como mínimo un I-Frame para asegurar la búsqueda y un deterioro de calidad
mínimo.
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- Direct mode: Temporal Indica el modo de trabajar de los B-frames. Por ahora es
aconsejable el uso del modo temporal, ya que es con el que se obtiene mejor calidad. El
espacial se ampara en funcionar dentro del mismo fotograma, en lugar de frames
anteriores y posteriores, y por ahora su calidad es inferior al temporal (en dibujos quizás
si pueda ser superior al temporal, debido al mayor índice de píxels similares en un
mismo frame).
Ahora seleccionamos la pestaña MBs&Frames y la dejamos así:
- 8x8 transform: Activado Esta opción sirve para activar la función de 8x8 en cuanto
al perfil de Alta Definición. Esta característica permite mejorar la forma de comprimir,
mejorando la calidad en la misma. Como posible defecto es que algunos decoders no
son compatibles con este modo.
- Max ref. frames: 2~4 Indica el numero de frames a los cuales los P-frames y Bframes harán referencia. Cuanto mayor sea este número, mayor consumo tendrá a la
hora de comprimir y reproducir, pero también puede implicar un menor uso de bitrate.
Entre 3 y 10 están los valores aconsejables.
- Mixed Ref: Activado Esta opción es totalmente novedosa y permite realizar una
mezcla de frames de referencia entre 8x8 y 16x8. Esto mejora la compresibilidad y
calidad final y como toda opción especial, implica menor velocidad de compresión.
- 8x16 16x8 8x8 pframes, 8x16 16x8 8x8 Bframes y 4x8 8x4 4x4 pframes:
Activadas Esto son análisis de bloques que permiten mejorar la calidad de la
compresión. Con todas estas opciones activadas, lograremos la máxima calidad
permitida por el codec.
- Use as references: Desactivado Una de las particularidades en los codecs H264 es la
posibilidad de tener referencia con frames no adyacentes, aunque en teoría solo con
pframes. Con esta opción activaremos la opción de poder usar un bframe como
referencia, aunque es un sistema un poco inestable a la hora de su reproducción y solo
va bien con el codec del Nero. Aconsejado desactivarlo.
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- Adaptative: Activado | Esto permite realizar un ajuste adaptativo a la hora de asignar
b-frames contiguos. Con esta opción activada, lograremos una mayor optimización a la
hora de insertar bframes.
- Weighted biprediction: Activado| Mejora la asignación de bframes mediante el
control del tamaño del frame.
- Bias: 15 | Permite controlar la sensibilidad a la hora de asignar bframes. En cuanto
más alto sea el valor, mayor cantidad de bframes se irán asignando a la compresión.
A continuación, solapa More...
- Partition decision: 6 (RDO - Slowest) Este grupo de opciones permite controlar la
manera en la cual el codec realiza la estimación de movimiento. Desde 1 - fastest hasta
6 - RDO. El aconsejado es el 6, mas lento y con el que se lograra una mayor calidad.
- ME Method: Hexagonal Search La estimación de movimiento tiene 4 modos, desde
el más simple y mas rápido (diamond search), hasta el mas complejo y lento
(Exhaustive search). El recomendado es el Hexagonal search debido a que los dos
siguientes son demasiado lentos.
- ME Range: 16 Indica el rango de los vectores a analizar (desde 4 a 64), siendo
recomendable 16. Valores mucho mayores implican menor velocidad.
- Cabac (Contex-Adaptive Binary Arithmetic Coding): ACTIVADO Permite utilizar
esta avanzada técnica de codificación.
- Deblocking filter: Activado Permite aplicar un filtrado deblocking. Es aconsejable
tenerlo con valores negativos, los cuales aplican un menor filtrado al vídeo a comprimir.
Ahora vamos a considerar la compresión en dos pasadas que es más que suficiente.
Comenzaremos con Multipass-First pass:
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Fast first pass: Activado Permite realizar una primera pasada rápida (similar al XviD).
Statsfile name contiene el nombre del archivo del stats. Y con esta configuración,
pulsamos OK, luego otra vez OK y guardamos el fichero con el nombre I_robot.avi.
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Marcaremos la casilla “Don’t run this job now...” y pulsaremos “Guardar”. A
continuación volvemos a hacer Video > Compression y seleccionamos el codec x264
para continuar con la configuración de la segunda pasada: Multipass-Nth pass
Ponemos el bitrate que nos indicó el ARCalculator, 830 Kbps en nuestro caso y le
damos a OK, luego OK otra vez y guardamos el archivo con el mismo nombre que la
primera pasada y marcando la casilla de “Don’t run this job now...”. Una vez hecho esto
vamos a File > Job Control y continuamos como ya se indicó para el caso del vídeo
comprimido con el codec Xvid. Podemos hacer más pasadas repitiendo exactamente
este último paso, pero no se consigue un aumento objetivable de la calidad. Después de
un cierto tiempo (casi unas doce horas para un AMD Athlon XP a 1.2 GHz) tendremos
un archivo .avi que contiene el vídeo comprimido con el codec x264.
2.4 Muxing del audio y el vídeo en el contenedor MP4
Para realizar el muxing necesitamos transformar previamente el archivo de vídeo .avi en
.x264. Esto lo realizamos con el programa Yamb. Lo arrancamos, vamos a la pestaña
“extract” y cargamos el archivo .avi:
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A veces no se observa progreso en la conversión (no se ve aumento en la barrita
indicadora de progress); no obstante, al rato la conversión está bien realizada y nos
produce un archivo con extensión .H264 que debemos renombrar a .264. Así nuestro
archivo de vídeo I_robot_video.H264 lo renombramos a I_robot_video.264 y entonces
procedemos al muxing también con el programa Yamb en la pestaña Mux.
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Los subtítulos los hemos “pegado” en el propio vídeo al ser subtítulos forzados.
Podríamos haber extraído otros subtítulos en formato .srt y los hubiéramos añadido en
la ventana “Subtitles”. También podríamos haber añadido capítulos, extrayéndolos
adecuadamente del DVD con el programa Chapter Extractor e insertando el archivo en
el formato adecuado en la ventana “Chapters”, pero hemos optado por una copia de
carácter sencillo. Pulsamos la tecla “Mux” y al rato tenemos el archivo
I_robot_video.mp4, que se visiona y oye perfectamente con el VLC-0.85. Ahí queda un
snapshot:
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