Кодирование и сжатие цифрового видеосигнала

Кодирование (сжатие) цифровой видеоинформации может показаться сложным для понимания вопросом, если вы не знаете, почему это важно, на что обращать внимание, и вообще, как это работает.

Почему сжатие видео имеет большое значение?

Использование цифрового способа видеосъёмки введено в 80-ых годах. Это была абсолютно несжатая, чистая видеоинформация, которая требовала огромных объемов памяти и ресурсов воспроизводящих систем для проигрывания и хранения файлов. Но даже сегодня, сжатие и кодирование – необходимое условие для записи любой видеоинформации, несмотря на колоссальный скачок в развитии цифровой электронной техники. В ином случае, загрузка, обработка, редактирование, воспроизведение и хранение видеофайлов превратится в испытание выносливости вашей нервной системы и возможностей вашего оборудования.

Как работает кодирование видео?
В процессе кодирования видеосигнала, поток видеоинформации непрерывно анализируется специальными программными средствами, и ненужные/неважные фрагменты данных попросту отсекаются, это помогает значительно уменьшить объем видеофайла.

Существует два вида сжатия видеоинформации: покадровое (внутрикадровое) и межкадровое кодирование.

Покадровое сжатие обрабатывает каждый кадр видеозаписи как отдельное неподвижное изображение, на подобии фотографии в jpeg-формате. Данная технология отличается хорошим качеством видео, однако уменьшение размера видеофайла незначительное из-за того, что сохраняются все кадры, даже если не происходит изменений в изображении на протяжении десятка, а то и сотни кадров. Иными словами, из ста одинаковых фотографий сохраняются все сто, а не одна.

Межкадровое сжатие работает по полярно противоположному принципу: при обработке сигнала, анализируется весь кадр, но сохраняются только ключевые изменения из кадра в кадр, как в мультипликации, когда нужно показать движение объекта, но фон заднего плана и окружающая объект обстановка одни и те же. Это позволяет существенно уменьшить размер видеофайла по сравнению с принципом внутрикадрового сжатия.

Качество видеоизображения после сжатия
Даже самые современные алгоритмы сжатия видеоинформации приводят к потере качества исходного сигнала. Но развитие программных продуктов и кодеков достигли того уровня, когда потеря качества практически не уловима и неотличима от оригинала среднестатистическим человеческим глазом, особенно непрофессиональным в области обработки цифрового видео.

Чтобы сохранить максимально возможное качество видеоизображения, при этом сэкономив на объеме видеофайла, нужно определить основные ключевые моменты: разрешение видео, размер файла, способ передачи и загрузки видеофайла, преобладание статичных или динамичных сцен, цветность, контрастность и тому подобные условия. Немаловажным фактором, влияющим на качество и размер полученного в итоге видеофайла, является выбор кодека и формата сжатия.

Кодеки
Видеофайл должен быть сжат и закодирован, а потом распакован и декодирован одним и тем же набором программных средств – кодеком, который включает в себя инструменты по обработке и воспроизведению файла. Иными словами, для просмотра какого-нибудь видеофайла вам нужно его раскодировать тем же кодеком, каким он был закодирован, например, видео, закодированное в кодеке MPEG-4 нужно декодировать тем же кодеком MPEG-4, в ином случае вы гарантированно получите проблемы с воспроизведением этого файла.

Стандарт сжатия M-JPEG (Motion JPEG)
Нелицензированный стандарт кодирования, созданный и широко используемый в 90-ых годах, который использует внутрикадровую технологию сжатия. Цифровой видеоряд, полученный с помощью данного кодека, представляет собой массив полновесных JPEG-изображений. Несмотря на то, что данный кодек позволяет использовать ряд понижающих объем файла инструментов, сегодня его используют крайне редко из-за невысокого качества получаемого изображения, а также за минимальную степень сжатия.

Стандарт сжатия MPEG-4
Лицензированный стандарт кодирования, использующий объектно-ориентированное (межкадровое) сжатие, то есть движение каждого объекта в кадре отслеживается отдельно и на основании этих движений фиксируется видеосигнал. Основной плюс данного кодека является широта настроек степени сжатия, которые можно подобрать под любую - низкую или высокую, скорость передачи данных. Данный формат является универсальным, он разработан для просмотра потового видео в реальном времени.

Стандарт сжатия H.264
Лицензированный стандарт копирования, который очень существенно уменьшает объем цифровой видеоинформации, при этом внося минимальные изменения в ее качество, особенно по сравнению с кодеками M-JPEG и MPEG-4. Данный кодек рассчитан на запись видеосигнала в течении продолжительного времени, так как требует небольших пропускных способностей сети и места на жестком диске. Кодек H.264 - является наилучшим инструментов при работе в системах видеонаблюдения, особенно при съемке с большой частотой кадров и высоким разрешением. Единственный момент, который присутствует в работе данного стандарта – он требует большей вычислительной мощности оборудования для распаковки и просмотра видеоинформации, по сравнению с M-JPEG и MPEG-4.

Какой стандарт применить?
В системе видеонаблюдения, сигнал от камеры поступает в видеорегистратор, где и происходит кодирование (сжатие) полученного видеосигнала. В зависимости от актуальности модели видеорегистратора, а также от ваших требований и происходит подбор необходимого видеокодека. Выбор между стандартами можно свести к тому, насколько часто вам необходимо скачивать и просматривать записанное видео.

В непрофессиональных системах видеонаблюдения, при простых аппаратных характеристиках оборудования, а также для формирования нескольких потоков видеосигнала (например, для передачи видео по сети или удаленном просмотре с помощью мобильного телефона), рекомендуется пользоваться кодеками M-JPEG и MPEG-4, так они совсем не требовательны к ресурсам системы.

Написать отзыв

Будь ласка авторизуйтесь або створіть обліковий запис перед тим як написати відгук

Популярні статті

  • news-thumb
    Детальніше >
  • news-thumb
    Детальніше >
  • news-thumb
    Детальніше >