Web камера. интернет камера. веб камера.


ГлавнаяПроизводителиДоставка ФорумГде купить?

Метод компрессии

Метод компрессии

Если локальная сеть, к которой подсоединена web-камера, имеет ограниченную полосу пропускания, то во избежание переполнения сетевого трафика целесообразно сокращать объем передаваемой информации, снизив либо частоту передачи кадров по сети, либо разрешение кадров. Большинство форматов сжатия обеспечивает разумный компромисс между этими двумя способами решения проблемы передачи видео по сети. Известные на сегодняшний день форматы сжатия позволяют получить оцифрованный поток с полосой пропускания 64 Кб – 2 Мб (при такой полосе пропускания потоки видеоданных могут работать параллельно с другими потоками данных в сетях). Сжатие видеоизображения в web-камере может быть представлено как аппаратно, так и программно. Программная реализация компрессии дешевле, однако из-за высокой вычислительной емкости алгоритмов сжатия она малоэффективна, особенно когда требуется просматривать видеоизображение с web-камеры в online режиме. Поэтому большинство ведущих производителей выпускают web-камеры с аппаратной реализацией сжатия. Среди производителей наиболее популярен Motion JPEG формат сжатия изображений, хотя другие форматы типа H.261 или H.263, MPEG и Wavelet также формируют видеопоток приемлемого качества. Формат Motion JPEG является "родным" для всех стандартных web браузеров, так что живые видеопотоки могут быть показаны при любой платформе рабочей станции в сети без необходимости иметь специальное клиентское программное обеспечение.

Основные форматы:

MPEG-1

Формат сжатия видеоданных MPEG-1 был разработан Motion Picture Expert Group -- международной организацией, создающей стандарты сжатия видеоинформации. Он поддерживает максимальное разрешение кадра 4095 x 4095 пикселов при частоте их смены до 60 раз в секунду. Однако обычно используют разрешение 352 x 288, соответствующее качеству записи на обычную кассету VHS.

Как происходит сжатие информации в этом формате? Предположим, что у нас есть следующая сцена: автомобиль движется из пункта "А" в пункт "Б". Перемещение машины можно описать двумя параметрами: вектором перемещения из точки "А" в точку "Б" и углом поворота вокруг своей оси. Задний план при этом остается неизменным или почти неизменным -- зритель вряд ли обратит внимание на колебания мелких веток у дальних деревьев. Следовательно, можно разбить кадр на две составные части -- задний план, который сохраняется один раз, а затем подставляется при воспроизведении всех кадров, и область, где движется машина, -- ее придется записывать отдельно для каждого кадра.

В формате MPEG-1 все кадры видеоролика подразделяются на три типа: I-, P- и B-кадры. К первому типу (I-кадры, Intra Frames) относятся опорные кадры. Их изображения сохраняются в полном объеме в формате JPEG. Для P-кадров (Predicted Frames) записываются только отличия от предыдущего i-кадра, что требует намного меньше дискового пространства. Для B-кадров (Bi-DirectiOnally Interpolated Frames) сохраняются отличия от предыдущего и следующего I- или P-кадра.

В итоге размер сжатого файла составляет примерно 1/35 от исходного. Это значит, что полуторачасовой фильм с качеством, эквивалентным аналоговой записи на кассете VHS, в формате MPEG-1 поместится на два компакт-диска. Для передачи через Internet или в сетях спутникового вещания этот стандарт, конечно же, не подходит.

MPEG-2

MPEG-2 представляет собой дальнейшее расширение MPEG-1. В нем увеличен рекомендуемый размер кадра -- теперь он составляет 1920 x x 1080 точек, добавлена поддержка шестиканального звука. Однако для воспроизведения видео в этом формате требуется более высокая вычислительная мощность компьютера.

Следует отметить, что велась работа над созданием стандарта MPEG-3 (не путать с популярным нынче форматом сжатия звука -- MPEG-1 Audio Layer 3). Он должен был стать базовым для систем цифрового телевидения высокой четкости HDTV. Но работа над ним была прервана, поскольку нужные для HDTV требования удалось реализовать в виде небольших расширений к MPEG-2.

Этот формат сейчас довольно широко распространен на Западе: его используют для передачи видео по спутниковым каналам и кабельным сетям цифрового телевидения, кроме того, все видеодиски DVD записаны именно в этом формате.

Ниже - изображения JPEG, используя различные степени сжатия

Метод компрессии

Низкое сжатие, размер файла 45 Кбайт

Метод компрессии

Высокое сжатие, размер файла 14 Кбайт

MJPEG

Фактически MJPEG (Motion JPEG) -- это переходный формат от сжатия обычных фотографий к сжатию видео. Каждый кадр записывается в формате JPEG, а затем помещается в видеоряд. MJPEG используется преимущественно в платах видеомонтажа, например Fast AV Master, MiroVideo DC50 и т. д. Он позволяет уменьшить поток видеоданных с 30 MBps до 6 MBps.

JPEG

Метод компрессии

MPEG

Метод компрессии

MPEG-4

Форматы MPEG-1 и MPEG-2 не обеспечивали реальной возможности трансляции видео по сети Internet и создания интерактивного телевидения на их основе -- слишком уж большим был размер файлов. Для его радикального уменьшения, а также реализации других функций, необходимых для передачи потокового видео, была начата работа над спецификациями нового формата -- MPEG-4. По сути, он ориентирован не столько на сжатие видео, сколько на создание так называемого "мультимедийного контента" -- слияния интерактивного телевидения, 3D-графики, текста и т. д.

Что касается самого видео, то важнейшим нововведением стало дальнейшее усовершенствование технологий разложения сцены на объекты и алгоритмов их эффективного сжатия. Так, например, при сжатии видеозаписи теннисного матча большинство кадров можно условно разложить на изображения трибун (задний план) и теннисистов. Внимание зрителя, скорее всего, будет приковано к игрокам, поэтому детализацию заднего плана можно уменьшить (это даст дополнительную экономию места), а игроков -- увеличить. Для типовых объектов даже разработаны отдельные алгоритмы предсказания и описания их движений -- это касается, в частности, походки людей, наиболее распространенных жестов, мимики. Теперь такие изменения в кадрах нет нужды записывать вообще -- их можно рассчитать программно.

В MPEG-4 поддерживается отображение текста различными шрифтами поверх видеоизображения. Более того, этот текст может быть озвучен с помощью синтезатора речи с возможностью имитации мужских и женских голосов. При необходимости голос синхронизируется с движениями лица диктора в соответствии с произносимыми фонемами. Также может синтезироваться звучание некоторых музыкальных инструментов. Сжатие оцифрованных звукозаписей осуществляется более эффективно с помощью специально разработанного кодека AAC (Advanced Audio Codec).

Для воспроизведения видео в формате MPEG-4 требуется достаточно большая вычислительная мощность ПК, но зато по эффективности сжатия он не имеет себе равных.

 Wavelet

Wavelet-сжатие это относительно новый алгоритм сжатия видео при котором, в отличие от JPEG, изображение обрабатывается без разбиения на квадраты. После того, как фирма Analogue Devices выпустила специализированную микросхему аппаратного wavelet-сжатия видео, данный формат стал базисом многоканальных цифровых систем видеонаблюдения и цифровых видеорегистраторов. Как и в случае формата JPEG, в Wavelet сжатие осуществляется с необратимыми потерями информации, но изображение не имеет "мозаичных" дефектов даже при очень больших степенях компрессии. Достоинство - отсутствие видимых дефектов даже при большом коэффициенте сжатия видео, - снижается резкость, и изображение просто становится менее четким.

С математической точки зрения основной особенностью wavelet-преобразования является возможность разложить изображение на две компоненты - низкочастотную часть, содержащую основную информацию, и высокочастотную часть, содержащую лишь малую долю информации. Низкочастотную часть можно опять разложить на две части, и т.д. Оставшаяся часть изображения содержит лишь малые высокочастотные компоненты. В результате последовательного применения wavelet-преобразований получается изображение, занимающее небольшой объем места на диске.

Применение Wavelet-сжатия открыло перед охранными системами видеонаблюдения новые возможности. Сжатое видео при малом объеме передаваемой информации [до 400 Кбит/с с компрессией 150:1] может быть передано через сеть Internet, по модему или по мобильному телефону, что позволяет дистанционно наблюдать за охраняемым объектом практически в режиме реального времени.



Также Вы можете посмотреть информацию на тему:
Скорость передачи видеоданных в сеть
Память web-камеры (видеобуфер)
Флэш память и жесткий диск


© Web camera - BEБ КАМЕРА. РУ
При поддержке: видеонаблюдение
- ТД "Актив-СБ"