Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 67
Текст из файла (страница 67)
При скорости передачи 128 кбит/с (два В-канала ISDN) можно достичь неплохого качества изображения при очень хорошей скорости обновлениякадров. Поскольку допустимая скорость передачи данных для этого стандарта лежит в диапазоне от64 до 1920 кбит/с, то Н.320 можно использовать в коммуникационных сетях (локальных и глобальных)с различной пропускной способностью. Обратите внимание, что стандарт Н.320 был разработандля двустороннего общения между людьми и поэтому не имеет задержки в передаче данных,которая наблюдается в стандартах MPEG-1 и MPEG-2.При двустороннем общении очень важно, чтобы отставание оставалось ниже 100-200 миллисекунд,иначе общение будет затруднено.
Малое время задержки в передаче данных очень важно и в видеонаблюдении, особенно в тех случаях, когда необходимо удаленно управлять телекамерами. Поэтомунекоторые производители цифровых видеорегистраторов используют при управлении телекамерамиодин из стандартов Н.320, тогда как в общем случае применяют другой стандарт сжатия. Н.320 такжеподдерживает возможность выбора приоритета качества изображения или скорости обновления.http://www.itv.ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV.
Библия видеонаблюдения»2649. Цифровое видеонаблюдениеCCTVРекомендация Н.320 описывает не только кодирование изображения, но стандартизирует и другиекомпоненты коммуникационной системы. Большим преимуществом этого стандарта является высокая совместимость. Так, например, видеофон ISDN от одного производителя может обмениватьсяинформацией системой видеоконференции ISDN от другого производителя или видеопередатчикомISDN, если все они поддерживают стандарт Н.320.Н.261Н.261 является одним из самых старых стандартов сжатия и именно его некоторые производители цифровых видеорегистраторов воплотили в своей продукции в те времена, когда появились первые DVR.Н.261 — это стандарт видеокомпрессии из семейства стандартов Н.320, которые разработаныдля видеоконференций. На момент появления стандарта Н.261 (начало 1980-х) не было сети Интернет,а самым быстрым способом передачи цифровой информации были линии ISDN. Поэтому вышедший в товремя стандарт был оптимизирован для сжатия видеоизображения таким образом, чтобы его можнобыло передавать в диапазоне скоростей ISDN от 64 кбит/с до 1.5 Мбит/с.
Так же, как стандарты MPEG,Н.261 определяет форматы как для хранения, так и для передачи сжатого видео. Более того, посколькускорость передачи данных по линиям ISDN увеличивается с интервалом 64 кбит/с, то стандарт Н.261позволяет настраивать уровень сжатия ступенчато, то есть постепенно увеличивая требуемую пропускную способность по 64 кбит/с.Н.261 обычно работает с изображением формата CIF (352x288 пикселов для PAL и 352x240 пикселов дляNTSC), который появился вместе с Н.261. Четверть этого разрешения также используется под именемQCIF (176x144 пиксела).
Хотя стандарт Н.261 и предусматривает более высокое разрешение 704x576пикселов, большинство цифровых видеорегистраторов со сжатием Н.261 используют формат CIF, сравнимый по качеству с VHS, как это было в случае и с MPEG-1. Хотя на экране компьютера можно увеличитьпередаваемое изображение, разрешение от этого не возрастет, и будут отчетливо видны блоки и пикселы изображения.Стандарт Н.261 нашел самое широкое применение в рамках семейства стандартов Н.261 для системвидеоконференции. Сжатие Н.261 не особенно эффективно для более качественного видео в видеонаблюдении, но было очень удобно для удаленного доступа по низкоскоростным каналам связи.
Говоряоб этом в прошедшем времени, я хочу подчеркнуть, что при работе на низкоскоростных каналах связиН.261 значительно проигрывает MPEG-4.Н.263Н.263 появился в 1996 году и стал дальнейшим развитием стандарта Н.261. Н.263 был специальнооптимизирован для передачи изображения по очень низкоскоростным линиям связи со скоростью ниже 64 кбит/с в рамках семейства стандартов Н.320, например, для передачи по модему ителефонным линиям. Н.263 является альтернативой стандарту Н.261. При передаче изображений в сетиGSM (9600 бит/с) и аналоговым телефонным линиям использование стандарта Н.263 позволяет несколькоулучшить качество изображения и скорость обновления. На более высокоскоростных линиях связикачество будет сопоставимо с Н.261.
Поскольку в стандарте Н.263 применен более эффективный алгоритм сжатия, то он позволяет добиться более высокого качества, чем у Н.261, на линиях связи с различной пропускной способностью, в том числе и ISDN. Н.263 позволяет передавать изображение с оченьнизкой скоростью передачи данных, как у модемов, скорость которых была в пределах 15-20 кбит/с. Первоначально планировалось с введением нового стандарта Н.263 сделать возможными видеоконференции по обычным телефонным линиям. Хотя для этой цели мог подойти формат QCIF, для того чтобыгарантировать работу на низкоскоростных линиях, решено было добавить еще один формат, которыйназывается Sub-QCIF (SQCIF).
Но кроме этого, были добавлены форматы высокого разрешения, чтобывоспользоваться преимуществами новых коммуникационных технологий и высокоскоростных линий связи. SQCIF предусматривает очень низкое разрешение (128x96 пикселов). Два других новых форматавысокого разрешения (704x576 и 1408x1152) являются дополнительными, так как оборудование Н.263должно поддерживать в обязательном порядке только форматы SQCIF, QCIF и CIF.«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9.
Цифровое видеонаблюдение265Н.264Н.264 — это один из самых многообещающих стандартов в череде новых разработок. Он разрабатывался совместно группой Video Coding Experts Group (VCEG) из ITU-T и группой MPEG из ISO. Это историческое объединение известно как JVT (Joint Video Team). Сам стандарт идентичен ISO MPEG-4 part 10,который также известен как стандарт AVC для улучшенного кодирования видео (Advanced VideoCoding). В черновом варианте стандарт Н.264 был готов к маю 2003 года, и в нем были реализованы технологии и особенности, взятые из Н.263 и MPEG-4.Рис. 9.43. Н.264 использует сложные алгоритмы предсказания в макроблокахН.264 — это название относится к серии Н.26х видеостандартов ITU-T, тогда как AVC относится к серииMPEG-стандартов ISO.
Поэтому новый стандарт иногда называют H.264/AVC или AVC/H.264, чтобы подчеркнуть общность его корней. Название Н.261_тоже взято из истории ITU-T, но оно встречается нечасто,хотя изредка и используется.Основной целью проекта Н.264 была разработка стандарта, который можно было бы быстро внедрить,используя низкие скорости передачи данных, что, в свою очередь, снизило бы требования, предъявляемые к декодирующему оборудованию и линиям связи.
Н.264 содержит несколько новых технологий,которые позволяют сжимать видео более эффективно, чем это делали используемые ранеестандарты. Например, в Н.264 для компрессии без потерь синтаксических элементов видеопотокаиспользуется схема статистического кодирования потока САВАС (Context-Adaptive Binary ArithmeticCoding). Также в стандарте Н.264 используется адаптивный фильтр для уменьшения артефактов блочности (Adaptive Deblocking Filter), который применяется на стадии кодирования и декодирования видео, тоесть фильтрация производится для каждого кадра еще до того, как он будет использован для кодирования или декодирования последующих кадров. Этот фильтр позволяет уменьшить присутствие блочныхартефактов, характерных для алгоритмов сжатия, использующих дискретное косинусное преобразование.
В предыдущих стандартах при оценке компенсации движения использовался только предшествовавший кадр, но Н.264 позволяет для этой цели использовать кадры, находящиеся сколь угодно далекоот обрабатываемого кадра. Для большинства сцен это дает достаточно скромное улучшение в качествеи небольшое уменьшение видеопотока, но в некоторых случаях, например, при быстрых периодическихвспышках и мерцании это позволяет значительноуменьшить размер видеопотока. Эти идеи, а такжеи многие другие привели к тому, что Н.264значительно более эффективен, чем MPEG-4ASP.
Н.264 обычно работает более эффективно,чемMPEG-2,применьшемразмеревидеопотока. Различные тесты и сравненияпоказали, что стандарт Н.264, по крайней мере, в 23 раза более эффективен, по сравнению с MPEG2 при том же качестве изображения.Кроме того, совместная группа JVT заканчиваетРис. 9.44.
Уже начали появляться диски HD DVD работы над дополнениями к стандарту, которыеполучили название FRExt (Fidelity Rangeемкостью 30 Гбайтhttp://www. itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»2669. Цифровое видеонаблюдениеCCTVExtensions). Эти дополнения позволят стандарту увеличить точность кодирования за счет поддержки 10- и12-битного кодирования и увеличения цветового разрешения с использованием форматов оцифровки,известных как YUV 4:2:2 и YUV 4:4:4.Н.264 уже широко используется в сфере видеоконференций, он был предварительно принят как обязательный стандарт для будущих спецификаций DVD, которые также известны как HD-DVD и разрабатываются DVD Forum.Как и для многих видеостандартов ISO, для Н.264 есть пример реализации, который находится в свободном доступе.
Этот пример должен только показать возможности нового стандарта, но не предназначендля практического применения.Один из лидеров в сфере компьютерной обработки изображений и мультимедийных приложений компания Apple Computer уже включила стандарт Н.264 в новую версию своей операционной системыMac OS X. Другие разработчики вскоре последуют этому примеру.Motion WaveletСуществует немалое количество и других алгоритмов сжатия видеоизображения, которые являются собственными разработками компаний-производителей систем видеонаблюдения.
По этой причине эти алгоритмыникак не стандартизированы, и такой работы даже не ведется. Кроме того, подробности реализации разработчики предпочитают не сообщать, так как это является коммерческой информацией. От детального рассмотрения таких алгоритмов на страницах книги мы воздержимся и в качестве примера приведем только одиналгоритм сжатия видеоизображения Motion Wavelet, разработанный одной из российских компаний.Motion Wavelet — алгоритм сжатия видеоизображения, то есть сжатие кадров основано на том, что они образуют видеопоследовательность. Motion Wavelet обрабатывает изменения, которые возникают вочередном кадре по сравнению с предыдущим либо с опорным кадром.
Этим он отличается от алгоритмов сжатия изображения (JPEG и Wavelet), в которых применяется покадровое сжатие. Поэтому размеркадра в Motion Wavelet при сопоставимом качестве получается меньше в 5-10 раз. Разница в среднем размере кадра будет зависеть от фона, наличия перемещающихся объектов и от других факторов.В отличие от многих алгоритмов сжатия видеоизображения (например, алгоритмы MPEG) MotionWavelet работает не по принципу вычитания кадров и сжатия полученной разницы.
MotionWavelet при анализе последовательности кадров использует детектор движения, который определяет на следующем кадре, какие элементы изображения изменятся, и сжимает только их. Если начинается движение во всем кадре, то будут обрабатываться и сжиматься все кадры полностью, что будетаналогично покадровому сжатию Wavelet. Впрочем, для видеонаблюдения именно сжатие, связанное с движением отдельных фрагментов, играет основную роль.Обычно в тех алгоритмах, у которых сжатие основано на обработке разности кадров, не допускаетсяизъятие хотя бы одного кадра из видеопотока, иначе он «распадается».Эта проблема есть в наиболее распространенных реализациях алгоритма MPEG — они не могут адаптироваться к пропускной способности канала (например, при передаче видеоизображения по сети или помодему) и требуют канал фиксированной ширины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
