Дорогие друзья, меня зовут Нестеренко Алексей. Я  руководитель группы технической поддержки. Очень часто Вы задаете по телефону вопросы про "особенности алгоритмов компрессии видео в CCTV" В этой статье я предлагаю Вам обсудить этот вопрос. А если что-то будет неясно или тема будет не раскрыта, пишите, пожалуйста, вопросы или звоните по телефону. Так же мы подберем оборудование под ваши задачи и расскажем Вам как правильно устанавливать его!

Нестеренко Алексей

Особенности алгоритмов компрессии видео в CCTV

Читать начало статьи
 

Работу над форматом MPEG еще в далеких восьмидесятых годах ушедшего века начали специалисты из организации «Motion Picture Experts Group». Особенностью разработанного ими стандарта стала передача определенных ключевых изображений (L-Frame), которые отбираются путем последовательного сравнивания кадров в потоке видеоданных.

Оставшиеся между ними изображения (P-Frame) отображают отличие L-Frame друг от друга. Для повышения степени сжатия сравнение нередко проводится не только с последующим, но и с предыдущим изображением. При такой проверке получаются кадры с двойной направленностью (B-Frame). В стандарте MPEG с успехом реализованы методы компенсации и предсказания движения, технологии статической кодировки и квантизации.

Методы, применяемые для обработки видеоинформации, в MPEG гораздо сложнее, чем в MotionJPEG, но зато при таком сжатии размер пакета данных уменьшается многократно, что позволяет пересылать их по сети, не перегружая серверные станции и сетевое оборудование.
 

Методы работы MPEG подчинены следующим принципам:

• Лишние данные, не несущие важной информации, извлекаются из основного видеопотока. Для примера можно взять CCTV камеры служб безопасности, записывающие гигабайты видеоматериала. Применяя формат MPEG, можно существенно сократить эту цифру путем устранения тех записей, на которых не происходит никаких событий.
   
• Чересчур высокое качество картинки в формате MPEG создает только лишние помехи. Во время компрессии избыточная детализация частично подавляется.
   
• В стандарте MPEG цвета представлены в более низком качестве. Если уменьшить яркость, то это станет слишком заметным при просмотре. Поэтому вес видеофайла снижается за счет замены цветовых оттенков.
   
• Полученный в результате поток видеоданных информационно уплотнен. Для того чтобы произвести его описание, используется специальная математическая кодировка.
   

MPEG-стандарт представлен сейчас в трех главных форматах передачи видео:

• MPEG1 был разработан и закреплен как популярныйвидеоформат в начале девяностых годов (1993). Главной его задачей было создание видеоинформации, размер которой позволял бы с легкостью хранить ее на оптических дисках. При компрессии и декомпрессии методом MPEG1 данные передаются со скоростью приблизительно полтора мегабита в секунду с разрешением CIF-типа. Непрерывная скорость обеспечивается передачей видеопотока переменного качества. Во время обработки и сжатия в блоках 8х8 пикселей происходят конусно-дискретные изменения (аппроксимация). В самом MPEG1 существует разделение на стандарты с разной скоростью трансляции (PAL показывает видео со скоростью двадцать пять кадров в секунду, а NTSC – тридцать). В наши дни данный формат уже безнадежно устарел и почти не используется.
   
• Спустя год на смену MPEG1 приходит новый формат MPEG2. Он был ориентирован на DVD – цифровое видео высокого качества, трансляцию HDTV и DBV – цифрового высококачественного ТВ и радиовещательной видеоинформации. А также на кабельное телевидение CATV и носители данных ISM интерактивного типа. Основой нового стандарта стал его предшественник MPEG1, в котором улучшили качество компрессии. Разработчики поставили перед собой цель создать формат, при котором потери в качестве картинки были бы сведены к минимуму, а скорость передачи при этом не снижалась. Обрабатываемые при аппроксимации блоки здесь имеют размер 16х16 пикселей. Данные передаются с такой же скоростью, как и в MPEG1.
   
• В конце девяностых годов (1998-1999) на основе MPEG2 был создан и утвержден ISO/IEC окончательный вариант данного стандарта, распространенный и широко используемый сейчас формат видеосжатия MPEG4. Его разрабатывали как универсальное средство кодирования видеоданных, умеющее одинаково качественного сжимать аудио- и видеоматериал, записанный помощью естественных источников (микрофона и камеры) или же созданный на компьютере искусственно. Предыдущие стандарты эффективно сжимали лишь видеоинформацию, полученную естественным путем. В MPEG4 происходит пространственная фиксация элементов относительно друг друга, что дает возможность представить для дальнейшего воспроизведения данные в максимально удобном виде. Здесь применяется очень сложный алгоритм, с помощью которого распознаются эти элементы. Еще одним преимуществом нового формата стала такая особенность, как умение корректировать воспроизведение в зависимости от возможности сети. С помощью MPEG4 можно воспроизводить мультимедийные данные любого типа через сети с любыми пропускными характеристиками. Проще говоря, один и тот же аудиотрек или видеофрагмент, транслируемый через сети с различными пропускными возможностями, на выходе будет иметь разное качество.
   

Расширенная кодировка видеоинформации

Сейчас ожидается появление нового мультимедийного стандарта, основанного на форматах видеосжатия H.263 и MPEG4. Если получится передать ему все самые лучшие характеристики «прародителей», то в будущем новинку ждут большие перспективы в области производства видеоустройств и воспроизведения цифрового видео.