CCTV. Библия видеонаблюдения полностью

Motion JPEG-2000 это новый стандарт сжатия. Хотя он пока еще не используется в видеонаблюдении, но он очень перспективен, поэтому мы его упоминаем здесь. Благодаря масштабируемости вейвлет-сжатия Motion JPEG-2000 позволяет из одного видеопотока быстро получать видеопотоки разного разрешения. Эта особенность удачно используется в тех случаях, когда видеопоток с высоким разрешением используется для записи, а для удаленного просмотра используется видеопоток меньшего разрешения. Поскольку Motion JPEG-2000 является стандартом сжатия изображения, то все сжатые кадры (поля) независимы, что упрощает произвольный доступ к ним. Кроме того, это упрощает точно датирование 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-1

MPEG-1 (ISO 11172) — один из первых стандартов сжатия, предложенный группой MPEG (Motion Pictures Experts Group — экспертная группа по вопросам движущегося изображения ISO) вскоре после появления 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 качеством записи аналогового видеомагнитофона VHS. Для сжатия звука сейчас используется популярный формат МРЗ.

MPEG-1 работает с последовательностью изображений формата CIF (352x288 для PAL; 352x240 для NTSC). Цветовая информация представлена половиной этого разрешения (176x144 или 176x120). Для MPEG-1 типичный видеопоток будет от 1 Мбит/с до 3 Мбит/с. Во время появления стандарта MPEG-1 у большинства проигрывателей компакт-дисков скорость передачи данных достигала примерно 1.5 Мбит/с, а основным применением нового стандарта сжатия была запись видео на компакт-диски. На компакт-диске объемом 700 Мбайт можно хранить до 1 часа видео, по этой причине для записи фильмов в формате VCD требовалось обычно два диска.

Рис. 9.39.Крайне упрощенное представление того, каким образом из опорного кадра вычисляются промежуточные

MPEG сам по себе определяет не алгоритмы сжатия (хотя и основан на DCT-преобразовании), а сжатие именно видеопотока, то есть организацию цифровых данных для записи, воспроизведения и передачи. Алгоритмы сжатия выбираются уже разработчиками, и качество сжатия будет сильно зависеть 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 для выявления избыточности в пространственных направлениях. DCT-преобразование осуществляется на блоках 8x8, а предсказание движения осуществляется в яркостном канале (Y) на блоках 16x16. Другими словами блок 16x16 пикселов в текущем кадре кодируется с учетом такого же блока в предыдущем и последующем кадре. Например, в режиме обратного предсказания движения кадры, которые идут позже по времени, обрабатываются раньше, чтобы установить межкадровую зависимость.

Далее коэффициенты DCT-преобразования (самих видеоданных или разницы блоков) подвергаются квантованию. Вероятно, многие коэффициенты будут нулями.

Квантование может изменяться для каждого макроблока (макроблока 16x16 для Y и соответственно 8x8 для U и для V).

Рис. 9.40.Взаимосвязь кадров в группе изображений с 9 кадрами

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, кадры с 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).