Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Впрочем, их функции выполняют и сетевые коммутаторы и маршрутизаторы.Многие современные цифровые системы видеонаблюдения могут использовать для передачи видеосигнала и сеть Интернет, и как только мы подключаем их к этой сети, то все ограничения на максимальнуюдистанцию передачи видеосигнала пропадают, так как провайдеры услуг доступа в Интернет сами заботятся о репитерах и усилении сигнала, которые необходимы, чтобы мы могли передавать информациюиз одной точки в другую, независимо от расстояния, их разделяющего.Сейчас уже доступны действительно цифровые телекамеры, которые обычно называются сетевымителекамерами (IP-camera, LAN camera). Мы о них говорим как о действительно цифровых устройствах, и они заслуживают такого наименования, поскольку их можно подключить напрямую в существующие локальные сети и просматривать через веб-броузер, используя их IP-адрес, в отличие отцифровых телекамер, которые получили такое название за цифровую обработку сигнала и генерируют на выходе аналоговый видеосигнал.
Сейчас в большинстве случаев сетевые телекамеры используются в небольших инсталляциях, для промышленного или специализированного видеонаблюденияв научных целях, а также для проведения видеоконференций в сети Интернет. При современном развитии технологии по качеству изображения и скорости обновления кадров сетевые телекамеры покаеще уступают аналоговым телекамерам.
Впрочем, цифровая обработка и технологии сжатия изображения развиваются настолько быстро, что время, когда сетевые телекамеры сравняются с аналоговыми телекамерами, придет очень быстро.Размеры видеопотоков хорошего качества от нескольких телекамер могут быть достаточно велики,несмотря на сжатие изображения, а это потребует применения лучших кабелей для повышения пропускной способности локальной сети. Но куда более важно то, что большая часть системных администраторов и IT-специалистов, отвечающих за поддержку сети, которую планируется использовать для передачи видеосигналов, сразу выскажут свои опасения относительно того, что ваша цифровая система видеонаблюдения может перегрузить имеющиеся локальные сети.
Поэтому очень часто вы будете сталкиваться с требованием ограничения потоков данных от цифровой системы видеонаблюдения, или даже снеобходимостью построения новой локальнойсети,выделеннойисключительнодляпередачи цифрового видео. Такая необходимость потребует от нас знания сетевых технологий, протоколов TCP/IP и всего остального,что нужно при переходе от аналогового телевидения к цифровому. Сетевые технологии мырассмотрим в отдельной главе.А сейчас мы остановимся на технологияхсжатия изображения в том виде, в каком онииспользуются в видеонаблюдении.Типы видеосжатияВ цифровых системах видеонаблюденияиспользуются почти все доступные стандартысжатия: JPEG, M-JPEG, Wavelet, H.263, MPEG1, MPEG-2, JPEG-2000, MPEG-4, H.264 и т.д.http://www.
itv. ruРис. 9.24. Правильный выбор сжатия, телекамеры иобъектива позволяет четко рассмотретьномер автомобиляITV — генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»246CCTV9. Цифровое видеонаблюдениеРис. 9.25. Несжатое изображение (слева, 720x576 пикселов, примерно 1.2 Мбайт) и то же самоеизображение, сжатое JPEG со 100-кратным уровнем сжатия (справа).Существует большое количество разнообразных технологий сжатия. Как из них выбрать самыйоптимальный для конкретного случая способ сжатия?Безусловно, найти ответ на этот вопрос будет нелегко. Следует понимать теорию оцифровки изображения и ограничения телевизионных стандартов, на которые будут накладываться ограничения оцифровкивидео и сжатия.В общих чертах можно сказать, что существует два основных типа сжатия изображения/видео: сжатиебез потерь и сжатие с потерями.Сжатие без потерь позволяет добиться только очень низкого уровня сжатия (обычно в три-четыре разапо сравнению с несжатым оригиналом) и используется в основном в вещательном телевидении и привидеомонтаже.
Поэтому в этой книге мы будем рассматривать различные стандарты сжатия с потерями.Сжатие с потерями означает, что некоторые детали изображения или видеопотока будут потеряны и ихневозможно будет восстановить никаким способом и никакой дополнительной обработкой. Хорошимстандартом сжатия следует считать не тот, который позволяет добиться очень высокого уровня компрессии, а такой стандарт, который позволяет достичь лучшего компромисса между качеством иразмером видеопотока.Одним из наиболее популярных стандартов сжатия сегодня считается JPEG, который чаще всего используетсяв цифровой фотографии.
Мы все с ним знакомы, и читатели, вероятно, неоднократно сталкивались с темфактом, что десятикратное сжатие JPEG практически не вносит заметных искажений в изображение. Такимобразом, если вы пользуетесь цифровым фотоаппаратом с разрешением 4 мегапиксела, то размер однойфотографии без сжатия может достигать 12 Мбайт, что немало, когда нам нужно обрабатывать такой большойфайл или хранить его на карте памяти объемом 32 Мбайт. Но если мы используем типичный уровень сжатия1:10, то не заметим ощутимой разницы в качестве фотографии, зато с файлом будет удобнее работать и такихфайлов больше поместится на карте памяти. В видеонаблюдении нам обычно требуется уровень сжатия значительно выше десятикратного.
Не забывайте о том, что только один оцифрованный телевизионный кадрзанимает около 1 Мбайт, а десятикратное сжатие уменьшит его всего до 100 кбайт. Существуют цифровыевидеорегистраторы и сетевые телекамеры, которые работают и с такими кадрами, но в большинстве случаевнеобходимость длительного хранения архива заставляет использовать более высокий уровень сжатия.Нередко можно видеть, как производители заявляют о 100-кратном сжатии одного телевизионного поля.Здравый смысл подсказывает нам, что потери будут очень значительными при столь высоких уровнях сжатия,а кроме того появятся артефакты сжатия, которые очень нежелательны.
И нам снова придется искать компромисс между приемлемым качеством и небольшим размером видеопотока. Справедливости ради нужно сказать, что существуют очень интересные и остроумные решения (обычно собственные разработки отдельныхпроизводителей), которые позволяют заметно уменьшить размеры видеопотока за счет сокращения его«ССTV Фокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruизбыточности (например, статичный фон записывается только один раз, а далее учитываются только разница между кадрами, которая создается не статичным фоном, а движущимися объектами).Все это похоже на принципы работы семейств стандартов MPEG и Н.26х. Независимо от вашего выборастандарта сжатия, источник видеосигнала, то есть сама телекамера должна иметь самое лучшее качество из доступного.
А это означает, что необходимо выбирать качественную телекамеру и качественныйобъектив. И только тогда, когда нам удалось оптимизировать изначальный аналоговый видеосигнал дляотображения всех нужных деталей и цветов, мы можем постараться получить оцифрованное видео почтитакого же качества.Вы не сможете увидеть в цифровой записи тех деталей, которые изначально позволяла увидетьтелекамера. Это представляется слишком общим и банальным утверждением, но мне часто приходилось встречать специалистов индустрии безопасности, которые пытались разглядеть автомобильныйномер на цифровой записи, тогда как телекамера уже изначально не позволила бы его увидеть.
Существует очевидное и очень простое правило, цифровая запись никогда не окажется лучше, чем оригинальный сигнал телекамеры.Имеет смысл вложить средства в покупку качественных телекамер и объективов. В качественной телекамере имеется ПЗС- или КМОП-матрица высокого разрешения, хорошее соотношение сигнал/шум,широкий динамический диапазон, низкая чувствительность и хороший объектив. Основываясь на практике, следует заметить, что при использовании аналоговых телекамер для цифровой записи их соотношение сигнал/шум имеет первостепенное значение для оцифрованного изображения.
Разрешение тоже важно, но соотношение сигнал/шум будет, вероятно, даже важнее по той простой причине, чтопри слишком сильных шумах алгоритмы сжатия изображения имеют тенденцию их увеличивать, принимая их за мелкие детали. Поэтому если у телекамеры низкое соотношение сигнал/шум (то есть изображение содержит много шумов), то после сжатия изображение будет выглядеть значительно хуже, чем донего. Проще говоря, чем лучше соотношение сигнал/шум (от 50 дБ и выше), тем выше качество у оцифрованного видеосигнала.Качество оцифрованного видеосигнала, если при этом использовалась рекомендация ITU-601, будетпримерно таким же, как у исходного аналогового видеосигнала.После того как качественный аналоговый видеосигнал будет оцифрован согласно рекомендации ITU601 , качество цифрового видеосигнала будет почти таким же, как у исходного аналогового видеосигнала (при условии, что мы оцифровываем полный кадр).
Затем на стадии сжатия происходит дальнейшееснижение качества изображения. Поэтому сжатие является фактором, ограничивающим разрешение.Здесь следует сделать важное замечание о том, что не следует смешивать такие понятия, какколичество пикселов и потеря разрешения в результате сжатия. Когда мы используем полнокадровый ввод и последующее сжатие видео, количество пикселов остается постоянным, допустим 720x576пикселов, но артефакты сжатия могут снизить разрешение. Поэтому мы и говорим, что сжатие изображения является дополнительным фактором, ограничивающим разрешение.Дискретное косинусное преобразование как основаОдним из наиболее частых преобразований двумерных изображений является дискретное косинусноепреобразование (Discrete Cosine Transformation, DCT). Оно лежит в основе почти всех стандартовсжатия, которые применяются в видеонаблюдении, за исключением Wavelet и JPEG-2000.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
