Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Цифровое видеонаблюдение241Рис. 9.17. Разница между телевизионным полем (слева) и полным кадром (справа)ускоренная запись, запись 50 к/с и Т.Д. Прим. ред.), но никаких особых преимуществ не предоставляети никакой дополнительной информации, помимо той, что содержалась в видеосигнале, тоже не дает.При желании его можно получить самостоятельно, имея в наличии программу для обработки и редактирования видео.) Отметим, что раздельная запись и обработка четных и нечетных телевизионных полейприводит к значительному увеличению размера архива.Возможно, читатели уже задаются вопросом, как можно нормально отображать оцифрованное видео,записанное полями (720x288 для PAL или 720x240 для NTSC), на экране или при экспорте изображения.Ответ прост. Это достигается дублированием каждой строки.
(Это не всегда так, потому что существует несколько алгоритмов интерполяции недостающих строк. Эти алгоритмы отличаются визуальнымкачеством и ресурсоемкостью. Впрочем, нужно помнить, что никакая интерполяция не сможет повыситьреальную детализацию изображения и дать нам новую информацию.
Прим. ред.) Такой способ приводитеще к одному заметному эффекту, который выражается в появлении зубчатых границ на изображении.Глаз человека более чувствителен к разрешению по горизонтали, чем в вертикальном направлении, и,вероятно, поэтому большинство производителей цифровых видеорегистраторов предпочитают записьполями. Впрочем, в некоторых случаях вертикальное разрешение для нас оказывается важным, и тогдаследует вести запись полными кадрами.
А в некоторых цифровых видеорегистраторах возможна толькозапись полями, что ограничивает нас в выборе.Вышеописанный эффект чересстрочной «гребенки» проявляется в основном при использовании сжатияизображения JPEG или Wavelet, то есть без межкадрового сжатия когда телевизионные поля обрабаты-Рис. 9.18. Изображение, на котором зафиксирован реальный похититель, экспортированное вформате BMP, (слева) и детализация полного кадра (вверху) и формата CIF (внизу).http://www.
itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»242CCTV9. Цифровое видеонаблюдениеваются как отдельные статичные изображения.Однако, если применяется сжатие видеоизображения, то есть присутствует межкадровое сжатие, (например, семейство MPEG иН.26х), то эффект чересстрочной «гребенки»частично компенсируется в процессе вычисления векторов предсказания движения ибудет не так сильно заметен.Все наши рассуждения до сих пор были применимы к так называемому полнокадровомуразрешению. Но существуют стандартысжатия изображения, которые используют в 4раза меньшее количество пикселов (то есть352x288или352x240пикселов),чемсодержится в полном кадре.
Такой форматРис. 9.19. Сегодня на рынке присутствует огромное кадра обычно называется CIF (Общий форматколичество цифровых видеорегистраторовобмена видеоданными, Common InterchangeFormat) и, как правило,используется стандартами сжатия MPEG-1 и Н.261. Это делается для того, чтобы уменьшить потокданных до приемлемого для видеоконференций уровня, который сопоставим по качеству изображения с VHS. Когда речь идет о разрешении систем видеонаблюдения, использующих сжатие MPEG-1,Н.261 с форматом кадра CIF, все вышеприведенные вычисления будут применимы и в этом случае, ноих нужно будет разделить пополам. Таким образом, эквивалентным аналоговым разрешениемдля формата CIF будет примерно 220 ТВ-линий.
Формат CIF содержит в четыре раза меньше пикселов, чем полный кадр в рекомендации ITU-601 (в два раза меньше пикселов по вертикали и по горизонтали). Для многих областей применения качества CIF будет вполне достаточно, а скорость обновления кадров при записи и передаче возрастает. Это будет особенно полезно при организациивидеоконференций, для которых изначально и создавался этот формат. Разрешение формата CIF досжатия сопоставимо с разрешением аналогового видео VHS (240 ТВ-линий). Это необходимо учитывать при проектировании систем видеонаблюдения, где требуется распознавание лица и автомобильных номеров. Иногда формат полного кадра ITU-601 называют 4CIF, подчеркивая, что количествопикселов здесь в четыре раза больше, чем в формате CIF. Также существует и формат QCIF(Quarter CIF), в котором содержится в четыре раза меньше пикселов, чем в формате CIF (то есть176x144 пиксела).Рис.
9.20. Аналого-цифровое преобразование сигнала и его передачав типичной цифровой системе видеонаблюдения«ССTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9. Цифровое видеонаблюдение243Вполне очевидно, что мы стремимся получить максимально высокое качество изображения, но нужнопонимать, что, независимо от наших действий, качество сжатого изображения никогда не будетвыше, чем у несжатого. Количество пикселов, которое содержится в оцифрованном изображенииот любой телекамеры с аналоговым видеосигналом, даже при записи полного кадра составит в лучшем случае всего около 415000 пикселов для PAL и 345000 для NTSC.
Чтобы показать, много это илимало, достаточно в качестве примера вспомнить о современных цифровых фотоаппаратах (например, фотоаппарат, у которого заявлено 4000000 пикселов). Поэтому, когда заказчик спрашивает опричине пикселизации при увеличении кадра, экспортированного с цифрового видеорегистратора,ответ будет простым: таково количество пикселов в оцифрованном изображении. Телекамеры,используемые в видеонаблюдении, дают нам такие кадры, которые имеют значительно более низкоеразрешение, чем кадры, полученные с помощью пленочного или цифрового фотоаппарата, а поэтому их не стоит и сравнивать.Таким образом, когда вы собираетесь проектировать систему видеонаблюдения, от которой требуетсявозможность распознавания лиц и автомобильных номеров, то следует брать в расчет и количествопикселов в оцифрованном изображении.
Об этом мы еще поговорим в конце этой главы, где будет данонесколько рекомендаций по проектированию таких систем видеонаблюдения.Необходимость сжатияДля того чтобы показать, какой поток данных потребуется для передачи видео, оцифрованного согласнорекомендации ITU-601, мы проведем несколько простых вычислений. Умножим количество отсчетов вкаждой строке (864 для PAL и 858 для NTSC) на количество строк телевизионного стандарта (625 и 525).Результат мы умножим на количество кадров в секунду (25 и 30), и получим одинаковый поток данныхпри оцифровке каждого телевизионного стандарта, предполагая, что для представления яркостного сигнала используется 8 битов, и 8 битов для представления двух цветоразностных сигналов (4 битадля Сг и 4 бита для СЬ).Для PAL: 864 х 625 х 25 х (8+8) = 216 Мбит/с, изкоторых активный видеопоток составит 720х 576 х 25 х 16 = 166 Мбит/с.Для NTSC: 858 х525 х 29.97 х (8+8) = 216Мбит/с, из которых аналогичным образомактивныйвидеопотоксоставит720 х 480 х 29.97 х 16 = 166 Мбит/с.Этот поток данных указан для несжатоговидео, оцифрованного согласно рекомендации ITU-601 с форматом оцифровки4:2:2.
Если используется формат оцифровки4:4:4 или 10-битный диапазон уровней квантования, вместо 8-битного (что применяется ввещательном телевидении при обработке иредактировании видео), то видеопоток еще Рис. 9.21. Типичное отображение нескольких телекамербольше увеличивается. Для системы видеона одном экране, что обычно доступно в режименаблюдения использование такого видеопотоканаблюдения и просмотра архива.будет непрактичным, так как пропускнойспособности обычных локальных сетей Fast Ethernet не хватит даже для одной телекамеры, не говоря отом, чтобы работать одновременно с несколькими, как это бывает обычно. Поэтому в первую очередь коцифрованному видео обязательно нужно применить сжатие.Цифровые системы видеонаблюдения без сжатия изображения были бы невозможны.Существуют различные стандарты сжатия изображения в вещательном телевидении, для передачивидео в сети Интернет, для записи на DVD и т.д., но в индустрии видеонаблюдения используютсяhttp://www. itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV.
Библия видеонаблюдения»2449. Цифровое видеонаблюдениепрактически все стандарты сжатия, заисключением немногих, что позволяетдостичь лучшего компромисса между максимально высоким уровнем сжатия и максимально возможным качеством изображения.Это особенно важно, когда на один цифровой видеорегистратор мы записываемнесколько телекамер (мультиплексированная запись нескольких телекамер, обычно16, 18, 24 или 32 телекамеры). Существуетбольшое количество стандартов сжатий и ихразновидностей, которые предлагают различные преимущества.CCTVРис. 9.22. Графическое представление эффективностиалгоритмов сжатия по сравнению с несжатымизображением. Обратите внимание на большуюэффективность сжатия MPEG-2 при том же качествеОдин кадр несжатого видео может заниматьоколо 1.244 Мбайт для PAL (720x576x3 =1.2 Мбайт), если мы предполагаем 3 цветовыекомпоненты и 8-битную оцифровку, а 8 бит равно 1 байт.
В видеонаблюдении мы обычно имеем дело сосжатыми изображениями, размер которых менее 100 кбайт, а зачастую даже меньше 10 кбайт.Когда используется компрессия видеоизображения (вместо компрессии отдельных изображений),то обычно указывается не размер одного кадра, а видеопоток в кбит/с или Мбит/с. Таким образом,видеопоток хорошего качества при сжатии MPEG-2 составит порядка 4 Мбит/с. Поток видео среднего качества для передачи по сети Интернет при сжатии MPEG-4 составит примерно 256-512 кбит/с. Насколько сильно можно сжимать видео, зависит от того, сколькими деталями вы готовы для этого пожертвовать и какоесжатие вы используете.
Впрочем, в любом случае без сжатия не обойтись.Нужно также понимать, что возможна и дополнительная обработка оцифрованного видеосигнала до илипосле сжатия. В некоторых случаях цифровая обработка заключается в простом масштабировании кадров для размещения их в меньших по размеру окнах (как это происходит в видеоквадраторах), но существуют и более сложные алгоритмы. Например,алгоритмыповышенияконтрастамогутпроводить сравнение каждого пиксела ссоседними и на основании сравнения изменятьзначенияпиксела.Алгоритмышумоподавления, детекторов движения и другиетакже относятся к сфере дополнительнойобработки цифрового видеосигнала.Когда видеосигнал оцифрован и сжат, то егоможно сохранить (записать) и передать полокальной сети, по сети Интернет или подругим каналам связи значительно быстрее.Это только немногие преимущества цифровоговидео, которые недоступны для аналоговоговидеосигнала.Преимущества передачи цифрового видео посети очевидны: локальные сети уже проложены во многих офисах, учебных заведениях, нафабриках и заводах.
Если ответственный ITперсонал дает разрешение на использованиеместных локальных сетей для передачивидео, то цифровые системы видеонаблюдения можно очень легко и быстро интегрироРис. 9.23. Типичная сетевая телекамера. Обратитевать с существующими сетями. Кроме того,внимание, что у нее нет аналогового видеовыхода«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9. Цифровое видеонаблюдение245можно значительно увеличить дистанцию передачи видеосигнала, объединяя несколько соседнихлокальных сетей в единую структуру. Очевидно, что в эпоху массового развития сети Интернет локальные системы видеонаблюдения могут легко быть объединены в крупномасштабную систему, соединяющую ее локальные компоненты, даже разбросанные по разным континентам, так же легко, как если быони были расположены через улицы друг от друга.Локальные сети и кабели, используемые в них, тоже имеют свои ограничения (их мы рассмотрим детально в главе, посвященной сетевым технологиям), и для увеличения расстояния передачи цифровоговидеосигнала необходимо использовать такие сетевые устройства, как повторители (репитеры, networkrepeaters).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
