Стандарты сжатия видеоизображения

Применяемые в камерах и видеосерверах Axis кодировщики MPEG-4 полностью соответствуют  стандарту 14496-2 ISO/IEC (Международная Организация по Стандартизации/Международная электротехническая комиссия) и поддерживают Расширенный Простой профиль (ASP) 5-го уровня, который позволяет использовать широкий диапазон настроек, дающих возможность формировать потоки, оптимизированные по полосе пропускания и качеству изображения. Установленное в камерах программное обеспечение Axis Media Control (AMC) со встроенным кодеком MPEG-4 позволяет без проблем просматривать, передаваемый камерой видеопоток и интегрировать его различные приложения.

Возможность транслировать видео  формата MPEG-4 в режиме Multicast позволяет  одновременно просматривать его  практически неограниченным количеством  пользователей без увеличения нагрузки на сеть.

Основной задачей при выборе стандарта сжатия, Motion-JPEG или MPEG-4, является гарантия получения максимально высокого качества изображения.

Перспективные технологии - Advanced Video Coding (Расширенное кодирование видео данных)

В последнее время, описанные выше форматы сжатия H.263 и MPEG, начинают объединять, беря из них самое лучшее и передовое, для создания нового стандарта сжатия видео следующего поколения. Ожидается, что в течении ближайших нескольких лет, появится новый, более прогрессивный, стандарт сжатия потокового видео, который заменит используемые в настоящее время H.263 и MPEG-4.

Преимущества и недостатки форматов Motion-JPEG, MPEG-2, MPEG-4

Благодаря простоте, стандарт Motion-JPEG широко используется во многих системах и зачастую является удачным выбором  для решения задач видеонаблюдения. При его использовании задержка между получением и кодированием изображения в камере, передачей его по сети, декодированием и отображении на экране монитора незначительна. Другими словами, из-за своей простоты, Motion-JPEG обеспечивает минимальное время задержки между реальным событием и его цифровым отображением, что позволяет оперативно обрабатывать изображение, например используя детектор движения, и отслеживать движущиеся объекты. При использовании формата Motion-JPEG возможна передача изображения с любым разрешением, начиная от самого минимального QVGA для мобильного телефона, до разрешения в несколько мегапикселов. Он гарантирует качество изображения не зависимо от его сложности и количества/размера движущихся объектов, предлагая пользователю выбрать наиболее оптимальные параметры, подходящие для его системы – высокое качество изображения (низкое сжатие) или более низкое качество (высокое сжатие) и меньшие размеры файла, позволяющие снизить нагрузку на сеть и уменьшить размеры дискового пространства, необходимые для хранения видео информации. Скорость передачи кадров может быть установлена принудительно и подстраивается автоматически под имеющуюся полосу пропускания без потери качества изображения.

Однако при компрессии Motion-JPEG не используются алгоритмы видео сжатия, это производит к относительно большим объемам данных, передающихся по сети. В этом отношении, форматы MPEG имеют преимущество по сравнению с M-JPEG, т.к. по сети за единицу времени передается меньший объем информации (более низкий bit-rate). Если существуют ограничения по полосе пропускания, если видео должно записываться с большой скоростью и есть ограничения по размеру дискового пространства – выбор MPEG сжатия может оказаться единственно возможным. Он обеспечивает относительно высокое качество изображения при более низкой нагрузке на транспортную магистраль (требуется меньшая полоса пропускания), по сравнению с Motion-JPEG в 2.5 – 7 раз. Однако это достигается за счет более сложных алгоритмов кодирования/декодирования, требующих большего времени на обработку видео, что приводит к значительным задержкам (до 3-4 секунд) между реальным событием и отображением его на экране.

Следует иметь в виду, что стандарты MPEG-2 и MPEG-4 является лицензируемыми. При  их использовании необходимо приобретать лицензии на их использование. Для российского рынка это в теории.

График показывает зависимость  полосы пропускания от скорости передачи кадров для Motion-JPEG и MPEG-4. Очевидно, что при низких скоростях MPEG-4 не дает выигрыша, т.к. несуществующие кадры «заполняются» аппроксимированной информацией смежных изображений. При больших значениях скорости передачи кадров, для MPEG-4 требуется значительно меньшая полоса пропускания чем для Motion-JPEG.

Выводы

В большинстве приложений используется формат сжатия Motion-JPEG, позволяющий найти  компромисс между качеством и  скоростью передачи видео изображения. MPEG-4 позволяет экономить дисковое пространство и менее требователен к размеру полосы пропускания, но предъявляет повышенные требования к ресурсам рабочей станции, обрабатывающей видео поток. В случаях, когда нужно только записывать или просматривать видео, MPEG-4 идеальный выбор, но если необходимо анализировать изображение предпочтение стоит отдать Motion-JPEG.

В видео оборудовании компании Axis реализованы несколько стандартов сжатия. В сетевых видеокамер и  видеосерверов реализованы Motion-JPEG и MPEG-4, так же в линейке Axis присутствуют IP камера и видеосервер передающие поток в формате MPEG-2, обеспечивающий видео DVD качества. Большинство видео продуктов Axis, как профессиональных, так и начального уровня, одновременно поддерживают два формата – Motion-JPEG и MPEG-4. Это позволяет оптимизировать систему, в которой применяются камеры Axis по полосе пропускания и качеству изображения – запись может производиться в формате Motion-JPEG с высоким качеством и необходимой скоростью, от 1 до 25 кадров в секунду, а просмотр в MPEG-4, который в режиме multicast может транслировать видео неограниченному числу пользователей.

Источник: ОН.КОМ по материалам сайта www.axis.com