Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 64
Текст из файла (страница 64)
938. Новый кодек ADV202 от Analog Devicesсталовозможноширокоеприменениеиспользует JPEG-2000 и имеет большие перспективы длявейвлет-сжатия при полной совместимостиприменения в охранном телевидении и телевидениимежду различными продуктами и програмвысокой четкости.http://www.
itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»2569. Цифровое видеонаблюдениеCCTVмами разных производителей. Появилось большое количество дополнительных программных модулей иаппаратных реализаций, что позволяет переносить изображения, сжатые этим стандартом, междуразличными платформами. Сейчас можно найти в Интернете дополнительные модули для AdobePhotoshop и веб-броузеров, реализующие поддержку JPEG-2000. Некоторые графические редакторы,такие, как Corel Photo Paint и JASC Paint Shop Pro уже имеют встроенную поддержку JPEG-2000. Именнодля этого и проводится стандартизация, что позволяет нам работать с одним стандартным форматомфайла в самых разных программах.
Многие производители уже выпустили свои аппаратные реализациистандарта JPEG-2000, и эти кодеки доступны для видеонаблюдения.Кроме того, стандарт JPEG-2000 предусматривает использование встраиваемой информации об автореили источнике изображения. Для нас это полезно тем, что таким образом можно устанавливать подлинность изображения в видеонаблюдении. Существуют и варианты JPEG-2000, один из которых применимк видеоизображению и называется Motion JPEG-2000.Motion JPEG-2000Motion JPEG-2000 это новый стандарт сжатия. Хотя он пока еще не используется в видеонаблюдении, но он очень перспективен, поэтому мы его упоминаем здесь.
Благодаря масштабируемостивейвлет-сжатия Motion JPEG-2000 позволяет из одного видеопотока быстро получать видеопотокиразного разрешения. Эта особенность удачно используется в тех случаях, когда видеопоток с высокимразрешением используется для записи, а для удаленного просмотра используется видеопоток меньшего разрешения. Поскольку Motion JPEG-2000 является стандартом сжатия изображения, то все сжатыекадры (поля) независимы, что упрощает произвольный доступ к ним.
Кроме того, это упрощает точнодатирование кадров, что важно для видеонаблюдения и использования кадров в качестве доказательства в суде. Сжатие изображения происходит в режиме реального времени без задержки, что также упрощает процедуру хранения и передачи по сети видеопотоков.MPEG-1MPEG-1 (ISO 11172) — один из первых стандартов сжатия, предложенный группой MPEG (MotionPictures Experts Group — экспертная группа по вопросам движущегося изображения ISO) вскоре послепоявления Н.261.
MPEG-1 принадлежит к категории стандартов сжатия видеоизображения. Он работает с непрерывным оцифрованным видеосигналом и включает два звуковых канала. Визуальное качество при типичных уровнях сжатия (как на дисках VCD, например) сопоставимо с качествомзаписи аналогового видеомагнитофона VHS. Для сжатия звука сейчас используется популярныйформат МРЗ.MPEG-1 работает с последовательностью изображений формата CIF (352x288 для PAL; 352x240 дляNTSC). Цветовая информация представлена половиной этого разрешения (176x144 или 176x120).
ДляMPEG-1 типичный видеопоток будетот 1 Мбит/с до 3 Мбит/с. Во времяпоявления стандарта MPEG-1 убольшинствапроигрывателейкомпакт-дисков скорость передачиданных достигала примерно 1.5Мбит/с, а основным применениемнового стандарта сжатия былазапись видео на компакт-диски. Накомпакт-дискеобъемом700Мбайт можно хранить до 1 часавидео, по этой причине для записифильмоввформатеVCDтребовалось обычно два диска.Рис.
9.39. Крайне упрощенное представление того, каким образом изопорного кадра вычисляются промежуточные«CCTVФокус» — журнал по системамвидеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9. Цифровое видеонаблюдение257MPEG сам по себе определяет не алгоритмы сжатия (хотя и основан на DCT-преобразовании), асжатие именно видеопотока, то есть организацию цифровых данных для записи, воспроизведения и передачи. Алгоритмы сжатия выбираются уже разработчиками, и качество сжатия будет сильнозависеть от выбранных алгоритмов.Основная идея, которая лежит в основе сжатия видеоизображения, заключается в предсказании движения от кадра к кадру во временном направлении, после чего используется DCT-преобразование длявыявления избыточности в пространственных направлениях.
DCT-преобразование осуществляется наблоках 8x8, а предсказание движения осуществляется в яркостном канале (Y) на блоках 16x16. Другимисловами блок 16x16 пикселов втекущем кадре кодируется с учетомтакого же блока в предыдущем ипоследующем кадре. Например, врежиме обратного предсказаниядвижения кадры, которые идутпозже по времени, обрабатываютсяраньше,чтобыустановитьмежкадровую зависимость.Далее коэффициенты DCT-преобразования (самих видеоданныхили разницы блоков) подвергаютсяквантованию.
Вероятно, многиекоэффициентыбудутнулями.Квантование может изменятьсяРис. 9.40. Взаимосвязь кадров в группе изображений с 9 кадрами для каждого макроблока (макроблока16x16 для Y и соответственно8x8 для U и для V).Ко всем полученным в результате данным, которые включают коэффициенты DCT-преобразования,векторы движения, параметры квантования и другую информацию.Существует три типа кадров в стандарте MPEG-1 (тоже самое и в MPEG-2): l-кадры (intra frames, кадрыс внутренним кодированием), Р-кадры (predicted frames, кадры с предсказанным кодированием)и В-кадры (bidirectional frames, кадры, при кодировании которых используется предсказание, сформированное на основе предшествующего и последующего кадра).l-кадры в общих чертах представляют собой изображения, которые кодируются с использованием только той информации, которая содержится в них самих (то же самое происходит при сжатии JPEG).
Здесьустраняется только пространственная избыточность, и l-кадры затем используются как опорные для Р- иВ-кадров, для которых используется межкадровое кодирование, что позволяет устранить и пространственную, и временную избыточность. Р-кадры кодируются с опорой на ближайший I- или Р-кадр. Каждый макроблок в Р-кадре может содержать коэффициенты DCT-преобразования разницы между этиммакроблоком и аналогичным блоком в опорном кадре, либо только коэффициенты DCT-преобразования,как в l-кадре, если разница получается слишком большой.
В-кадры кодируются с опорой на два ближайших I- или Р-кадра, один из которых предшествует В-кадру, а другой следует за В-кадром. Их названиепроисходит от английского bidirectional, то есть двунаправленные (к предшествующему и последующемукадру). Кстати, именно этим и обусловлена задержка кодирования, типичная для сжатия MPEG.Набор I-, Р- и В-кадров в MPEG называется группой изображений (Group of Pictures, GOP).Если группа изображений состоит только из одного изображения, то это будет только опорный l-кадр, итакое кодирование будет выглядеть функциональным эквивалентом стандарта Motion-JPEG.
В этомслучае устраняется только пространственная избыточность, но не временная. Когда группа изображенийнасчитывает 12 или 15 кадров, достигается оптимальный компромисс между уровнем сжатия и неслишком большой задержкой кодирования.http://www. itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «ССТК Библия видеонаблюдения»258CCTV9.
Цифровое видеонаблюдениеТипичные повторяющиеся структуры группы изображений из 9 кадров выглядят так:IBBBPBBBP IBBBPBBBP IBBBPBBBP...В MPEG появляется новый побочный эффект задержки кодирования, связанный с предсказанием движения. Эта та цена, которую мы платим в MPEG за лучшее качество изображения при сравнительно небольших видеопотоках. Большинство устройств, поддерживающих сжатие MPEG, позволяют устанавливатьразмер видеопотока и структуру группы изображений, а при выборе оптимальной комбинации этих параметров задержку кодирования можно снизить до незаметного глазу уровня за счет увеличения видеопотока и уменьшения размера группы изображений. В целом, количество элементов в группе изображенийи определяет задержку кодирования.
Так, например, для группы изображений из 12 кадров задержкакодирования составит половину секунды (для PAL), что уже существенно. А если к этому добавляетсязадержка на передачу по сети, то становится понятным, откуда берется в MPEG время задержки кодирования больше секунды.Задержка кодирования может остаться незамеченной в системах видеонаблюдения, где используютсятолько неподвижные телекамеры, но когда мы управляем поворотными телекамерами, эта задержка становится серьезной проблемой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
