روش هاي فشرده سازي تصاوير دوربين مداربسته

سه شنبه ۱۴ دی ۰۰ | ۱۰:۳۲ ۴۳ بازديد

روش هاي فشرده سازي تصاوير دوربين مداربسته

آشنايي با JPEG و PNG و BMP

پيش از معرفي انواع روش هاي فشرده سازي تصاوير دوربين مدار بسته لازم است كمي با مكانيسم فشرده سازي تصاوير آشنا شويد. دو نوع رايج از فشرده سازي كه اغلب با نام آن ها آشنا هستيد JPEG و PNG هستند. قبل از توضيح اين دو روش ابتدا بايد بدانيد كه شكل خام يك عكس داراي فرمت BMP است. تصاوير BMP به صورت پيكسل به پيكسل ذخيره مي شوند به اين معني كه اطلاعات هر پيكسل مانند مقدار روشنايي، رنگ ها و مقياس و جايگذاري آن به صورت جداگانه ثبت شده و سپس با كنار هم قرار گرفتن اين پيكسل ها تصوير نهايي ايجاد مي گردد. طبيعتا ذخيره سازي به اين روش منجر به ايجاد حجم بالايي از اطلاعات شده كه فضاي زيادي را نيز اشغال مي كند. به همين دليل روش هاي ديگري ابداع شدند. از جمله روش JPEG كه در آن پيكسل هايي كه از نظر اطلاعات، رنگ و … شباهت زيادي به يكديگر دارند با يكديگر ادغام شده و بجاي ضبط پيكسل به پيكسل تصاوير مجموعه اي از آبجكت هاي رنگي در كنار هم قرار گرفته و ضبط مي گردند. اين تنها تعريف ساده اي از عملكرد JPEG است و اين روش در بردارنده جزئيات نرم افزاري بيشتري است كه ما از ذكر آن خودداري مي كنيم. اما در روش ديگر با نام PNG تصاوير به صورت فرمول هايي كه هركدام معرف يا نشان دهنده شكلي خاص هستند در مي آيند. براي مثال چنانچه مربعي در مركز تصوير قرار داشته باشد تصوير آن به صورت فرمول يك مربع ثبت مي گردد. به طور خلاصه روش JPEG روش مناسب تري براي فشرده سازي تصاوير دوربين هاست و نرخ فشرده سازي در آن بالاتر از PNG است. روش PNG اغلب براي طراحي هاي كامپيوتري، طراحي هاي خطي و آيكون ها مناسب تر است.

“تقريبا تمام انواع روش هاي فشرده سازي تصاوير بر پايه JPEG ابداع شده اند و از آن تبعيت مي كنند. زيرا تصاوير ويدئويي اغلب واقعي بوده و به همين دليل روش JPEG بازده بهتري براي آنها خواهد داشت.”

روش فشرده سازي MPEG

ساير روش هاي فشرده سازي داراي مكانيسم پيچيده تري نسبت به JPEG هستند. براي مثال در روش MPEG كه ابتدايي ترين روش فشرده سازي تصاوير ويدئويي است، علاوه بر ادغام شدن پيكسل هاي كنار هم در يك تصوير يا فريم، پيكسل هاي مشابه در فريم هاي پشت سر هم نيز با يكديگر ادغام مي گردند و چنانچه شاهد تغييرات زيادي در فريم ها نباشيم تصاوير با نرخ بالايي فشرده مي گردند. در واقع در اين روش تنها قسمت هايي از تصوير كه داراي رخداد مهم و حركت سوژه هستند باقي مي مانند.

وجود فرمت هاي فشرده سازي براي كاهش حجم تصاوير يكي از ضروريات يك سيستم مداربسته است زيرا با وجود آنها تا ميزان زيادي در مصرف پهناي باند و فضاي ذخيره سازي صرفه جويي مي گردد كه مستقيما در كاهش هزينه هاي سيستم تاثيرگذار است. همانطور كه گفتيم در اين مطلب سعي كرديم بر پايه مفاهيم ساده و قابل فهم انواع فشرده سازي را توضيح دهيم و قطعا روش هاي مذكور بر پايه طراحي هاي نرم افزاري ديجيتال و بسيار پيچيده براي تشخيص و تمايز ميان شباهت هاي موجود در تصوير عمل مي كنند و در نهايت شاهد كاهش حجم تصاوير بدون كاهش كيفيت آنها خواهيم بود.

روش هاي فشرده سازي در دوربين هاي مداربسته

بايد بدانيد كه در سيستم هاي آنالوگ عمل فشرده سازي تصاوير در دستگاه ضبط DVR انجام مي گردد نه دوربين مداربسته. چون دوربين فاقد پردازشگر است، به همين دليل نمي تواند تصوير را فشرده كند. دوربين ها ابتدا تصاوير را به صورت غير فشرده براي دستگاه ضبط مي فرستند و فشرده سازي در اين دستگاه انجام مي شود.

اما در دوربين هاي تحت شبكه فشرده سازي تصاوير در داخل دوربين انجام مي شود.

در دوربين هاي مدل قديمي از روش هاي ساده و ابتدايي مانند JPEG يا MPEG براي فشرده سازي تصاوير استفاده مي شد. اما در حال حاضر از روش هاي پيشرفته تري مانند H.264، H.265، H.265+ و .. استفاده مي گردد. كه در ادامه به شرح مختصري از هر كدام مي پردازيم.

فشرده سازي H.264

يكي از بهترين و رايج ترين روش هاي فشرده سازي دوربين مداربسته است. در اين روش با كاهش نرخ بيتريت (Bitrate) و حذف نقاط تكراري در فريم ها عمل فشرده سازي انجام مي گيرد، بدون آنكه كاهش چشمگيري در كيفيت تصوير نهايي رخ دهد. ورژن هاي ديگري از اين فرمت فشرده سازي مانند H.264+ نيز ابداع شده اند كه نرخ فشرده سازي بهتري دارند اما براي استفاده از آن نيازمند تجهيزات خاصي هستيد.

فشرده سازي H.265 يا HEVC

بعد از فرمت H.264 كه رايج ترين فرمت فشرده سازي و محبوب ترين آن در ميان سيستم هاي مداربسته بود فرمت فشرده سازي H.265 به بازار آمد. يكي از مزاياي اين روش كاهش دو برابري حجم تصاوير در مقايسه با روش قبلي (H.264) است. در تصاوير ويدئويي هر چه ميزان حركت در تصوير كمتر باشد حجم آن نيز كاهش مي يابد همچنين نوع تصويربرداي ويدئويي نيز در حجم نهايي تصاوير تاثيرگذار است. اما روش فشرده سازي H.265 عموما مي تواند تصاوير را تا دو برابر فشرده كند. همچنين كيفيت نهايي تصوير در اين روش به مراتب بالاتر از فشرده سازي H.264 است

فشرده سازي H.265+

كدك H.265+ نيز ابداعي شركت هايك ويژن است كه مختص فشرده سازي تصاوير ويدئويي است. در اين روش كاستي هاي روش قبلي يعني H.265 برطرف شده و ميزان فشرده سازي براساس سه تكنولوژي كليدي زير بهبود مي يابد:

تكنولوژي كدگذاري پيشرفته بر اساس مدل پس زمينه
تكنولوژي حذف نويز موجود در پس زمينه
تكنولوژي كنترل بيتريت در طولاني مدت

فرمت H.265+ كاملا مطابق با استانداردهاي H.265/HEVC ساخته شده و با غلب نرم افزار/سخت افزارهايي پشتيباني كننده H.265 نيز سازگار است. اين كدك نقش مهمي در كاهش هزينه هاي ذخيره سازي و ارتقاء محبوبيت فوق العاده كيفيت HD دارد.