Владо Дамьяновски - CCTV. Библия видеонаблюдения. Цифровые и сетевые технологии (1089174), страница 68
Текст из файла (страница 68)
При использовании покадровых алгоритмов JPEG иWavelet сжимается каждый кадр, поэтому здесь такая проблема отсутствует. Motion Wavelet можетадаптироваться к каналу, поскольку если из потока, сжатого с его помощью, выкидывать блоки,то кадр потом можно будет восстановить, потому что сжатие очередного кадра по Motion Waveletне имеет жесткой привязки к предыдущему кадру.В наиболее распространенных реализациях алгоритма MPEG фиксируется величина сжимаемого потока.
Это означает, что чем больше изменений происходит от кадра к кадру, тем хуже качество сжатоговидеоизображения. Если в кадре ничего не изменяется, то качество сжатого изображения — отличное,но если объект начал двигаться, качество сжатого видеоизображения падает. Для видеонаблюдениятакую ситуацию нельзя считать удовлетворительной, потому что здесь очень важно наблюдение схорошим качеством именно движущихся объектов. В Motion Wavelet при наличии в кадре какого-«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9. Цифровое видеонаблюдение267либо действия фиксируется качество: если в кадре начинается движение, то увеличиваетсявеличина сжатого потока, а качество остается стабильным.Еще одна проблема, которая возникает при передаче видеоизображения по сети в форматах MPEG,заключается в том, что видеопоток, сжатый с одной скоростью (например, 25 к/с), без дополнительногоперекодирования нельзя передавать меньшей скоростью из-за жесткой привязки в последовательностикадров друг к другу.
В алгоритмах Wavelet и JPEG нет этой проблемы. Она была решена и в алгоритмеMotion Wavelet, который также позволяет при передаче пропускать кадры.Так как Motion Wavelet для сжатия кадров использует вейвлет-преобразование, то все преимущества этого сжатия сохранились. Благодаря масштабируемости вейвлет-сжатия Motion Wavelet такжепозволяет из одного видеопотока быстро получать видеопотоки разного разрешения, когдавидеопоток с высоким разрешением используется, например, для записи, а для удаленногопросмотра используется видеопоток меньшего разрешения.
Кроме того, в алгоритмах, использующих дискретное косинусное преобразование, как, например, JPEG и MPEG, возникает эффект блочности, но для Motion Wavelet, как и для любого вейвлет-сжатия, этот эффект нехарактерен.Пикселы и разрешениеВсе алгоритмы компрессии, о которых мы говорили ранее, базируются на одном мельчайшем элементе.Это пиксел, «кирпичик», из которых строится любое цифровое изображение. Этот термин необходимопроанализировать подробнее, так как именно пиксел определяет четкость изображения и детализацию,которую мы увидим.Рис. 9.45. Пикселы RGB на люминофоре цветного монитора или телевизора с электронно-лучевой трубкойhttp://www.
itv. ruITV— генеральный спонсор 2-го издания книги «CCTV. Библия видеонаблюдения»2689. Цифровое видеонаблюдениеCCTVПиксел (от англ. Pixel, Picture Element, иногда Pel, т.е. элемент изображения) — этомельчайшая часть электронного (цифрового)изображения.
Пикселы — это атомы изображения. Крайне важно понимать, что такое пиксел для цифровой фотографии, но то же самоеможно сказать и применительно к видеонаблюдению, особенно после появления цифровых видеорегистраторов. Многие из вас употребляют термин «пиксел» при печати брошюри каталогов для своей компании, а также приобсуждении характеристик жидкокристаллических дисплеев, но при этом мы совсемнеобязательно говорим о тех же пикселах,которые применяются в цифровом видео.Пикселы можно связать с разрешением изоРис.
9.46. Расположение пикселов RGB на стандартномбражения, но крайне важно понимать различиятелевизионном экране (смещение на половину пиксела помежду пикселами разного рода, посколькувертикали связано с чересстрочной разверткой)очень часто мы пытаемся распознать мельчайшие детали (например, лицо злоумышленника) на изображении, сжатом с высокой степенью компрессии.В офсетной печати вместо пикселов говорят точки (dots), но сути дела это не меняет, поскольку эти элементы невозможно разделить на более мелкие и получить при этом дополнительную значащую информацию обизображении, частью которого они являются. Проще говоря, в пикселах содержится элементарная информация о мельчайших деталях изображения, то есть информация о цвете и яркости пиксела. Применительнок телевидению мы говорим в данном случае о цветности (chrominance) и яркости (luminance) элемента изображения.
Поскольку при отображении всего разнообразия цветов и теней мы ограничены набором первичных цветов, пикселы состоят из более мелких деталей, которые отражают определенное значение своихпервичных цветов. Поэтому пикселы на самом деле не являются мельчайшими элементами изображения,однако только группа всех первичных элементов образует «полный» пиксел.А одинаковы ли пикселы, которые используются в цифровой фотографии, телевидении ипечати? Это очень важный вопрос, которому мыуделим особое внимание.
Нет, это пикселыразного рода. И в разнице между ними кроетсямножество ошибок и неточностей, которыевозникают во многих сферах, связанных собработкой изображения, одной из которых иявляется видеонаблюдение.Как известно, в цветном телевидении используют цвета красного, зеленого и синего люминофора, чтобы имитировать все остальныецвета. С помощью трех первичных цветовРис. 9.47. Пример иного расположения элементов RGB, (RGB) мы можем представить практическилюбой (почти любой) цвет, воспринимаемыйиз которых состоит пикселычеловеческим глазом.
При соответствующейинтенсивности яркости красного, зеленого и синего люминофора мы также можем отобразить любуюяркость пиксела (от белого до черного), в том числе и телесные цвета. На самом деле смешиваниецветов происходит уже у нас в глазах, когда мы смотрим на пикселы с нормальной зрительной дистанции, которая настолько велика по сравнению с размером пикселов, что мы воспринимаем три первичныеточки как одну точку результирующего цвета, полученную в результате аддитивного смешения цветовкрасного, зеленого и синего люминофора в пикселе.«CCTVФокус» — журнал по системам видеонаблюдения и охранному телевидениюhttp://www.cctvfocus.ruCCTV9. Цифровое видеонаблюдение269В аналоговом телевидении, которым большинствоиз нас до сих пор пользуется, и, конечно же, ввидеонаблюдении пикселы в качестве элементарных деталей присутствуют на обоих концахсложной цепи, в результате которой мы получаемизображение: на входе, т.е. в телекамере, и навыходе, т.е.
на мониторе. В телекамерах применяются ПЗС-матрицы, у которых мельчайшиеэлементы — пикселы — состоят из красной,зеленой и синей компоненты. Эти цветовые компоненты пиксела реагируют на красную, зеленую исинюю часть спектра проецируемого изображения, генерируя электроны пропорциональноколичеству цвета этой цветовой компоненты пиксела проецируемого туда изображения.
В трехматричных ПЗС-телекамерах свет разделяется на три Рис. 9.48. Мозаичный фильтр на ПЗС-матрицецветовые группы светоделительной призмой, а затемкаждая световая группа проецируется на соответствующую ПЗС-матрицу. Это означает, что длякаждого первичного цвета имеется отдельная ПЗС-матрица. Трехматричные ПЗС-телекамеры даюткачественный видеосигнал с прекрасной цветопередачей и высоким разрешением. К сожалению,трехматричные ПЗС-телекамеры редко используются в видеонаблюдении, так как они очень дороги и,как правило, более громоздки, чем их одноматричные аналоги, которые в основном и используются.
Вцветных одноматричных ПЗС-телекамерах каждый пиксел состоит из трех первичных цветовыхэлементов (RGB). Справедливости ради нужно отметить, что существуют ПЗС-матрицы, где в качествепервичных цветов используются не красный, зеленый и синий, а голубой, желтый и пурпурный (какосновные цвета в печати). Но такие телекамеры очень редко применяются в видеонаблюдении, ипоэтому мы не будем рассматривать их как значительный сегмент видеонаблюдения. В противном случаенам было бы необходимо знать, что голубой, желтый и пурпурный преобразуются в самой телекамере припомощи таблиц в красный, зеленый и синий, так как композитный видеосигнал на выходе все равнодолжен быть представлен значениями RGB. Как видно на схематичной иллюстрации матрицы ПЗС(одноматричной телекамеры) фильтрация цветов RGB происходит в форме мозаики, поэтому этот фильтрназывается мозаичным.
Следует отметить, что зеленых светочувствительных элементов в два разабольше, чем синих или красных. Это связано с тем, что большая часть яркостной информации лежит впределах зеленого спектра и человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому цвету. Именно этизеленые ячейки сильно влияют на разрешение телекамеры.Логично было бы предположить, что разрешение в ТВ-линиях цветной одноматричной ПЗС-телекамерырассчитывается путем деления количества горизонтальных (трехцветных) пикселов на 3/4 (соотношениесторон), на практике оно считается иначе.
Учитывая чересстрочную развертку и мозаичное расположение, реальное разрешение цветной одноматричной ПЗС-телекамеры будет порядка 70-80% от приведенных ранее расчетов. Таким образом, ПЗС-матрица размером 768x582 пиксела будет иметь разрешение приблизительно 768/4x3x0.8=460 ТВ-линий. А цветные трехматричные ПЗС-телекамеры имеют какминимум на 100 ТВ-линий больше только потому, что используются все трехцветные пикселы и отсутствует мозаичный фильтр.В качестве необходимого отступления от темы мы напомним нашим читателям, что до изобретения ПЗСтелекамер (когда использовались телекамеры с передающими трубками) в связи с тем, что изображениесчитывается с мишени трубки в результате сканирования непрерывным электронным лучом, не существовало дискретных и конечных мельчайших элементов изображения (как в случае с ПЗС-матрицами).Дискретные элементы изображения появились только с изобретением цветного телевидения, когдастали изготовлять телевизоры с электронно-лучевыми трубками, в которых использовалась цветоделительная решетка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
