Новости

03.11.2018

Компания "Торг-Логистика" заключила дилерский договор с АО «МАССА-К» на продажу весов всех типов. "МАССА-К" производит более 900 различных моделей электронных весов, все весы калибруются по широте региона, в котором будут применяться. В ассортименте выпускаемой продукции присутствует весовое оборудование широкого спектра применения и грузоподъемности, в том числе с использованием инновационных решений и технологий. Преимущества производства - полный цикл изготовления на заводе в России и непрерывное развитие технологий.

15.09.2018

12-14 сентября 2018 в Ельцин-центр состоялось Главное IT-событие этого года в Екатеринбурге - RRC FORUM

08.08.2018

19 июля 2018 года состоялось заметное событие в жизни нашей компании - мы приняли участие в дилерском семинаре от компании "Торговый Дизайн", который проходил в Екатеринбурге в отеле "Арбат".

Статьи

Терминологический словарь: Штрих-коды и другие технологии и решения автоматической идентификации

Технологии, применяемые в мире автоматической идентификации, различны и очень часто используются в комбинациях. Цель этой статьи - объединить все технологии и дать читателю основные сведения об этих технологиях, их применениях и возможностях.

Счётно-денежные машины, или СДМ, или попросту - счётчики банкнот

Взяв за основу классификации счётчиков принцип работы, их делят на несколько типов. Наиболее распространенный тип основан на ролико-фрикционном способе разделения банкнот. Эти аппараты занимают наибольшую долю рынка - порядка 95%. Несмотря на то, что модели подобного типа различаются по конструкции тракта (в одних аппаратах его формируют ролики, в других - ремни), принцип их работы в целом одинаков.

Как правильно выбрать объектив

Уже на этапе проектирования системы видеонаблюдения стоит задуматься над выбором правильной оптики. При решении типовых задач, не требующих высокого качества изображения, можно просто установить недорогие объективы, соответствующие выбранным камерам видеонаблюдения по цене и качеству.

Какие сканера штрих-кода вы используете в своей работе?
Можно проголосовать не более, чем за 3 варианта!

Форматы сжатия видеосигнала

Главная / Статьи / Системы видеонаблюдения / Форматы сжатия видеосигнала

Цифровой видеосигнал, получаемый в системах видеонаблюдения с видеокамер, имеет очень большой размер. Для снижения затрат на устройства хранения информации, видеосигнал подлежит последующему сжатию (компресии). В ходе этого процесса происходит частичная потеря качества изображения.

Но именно благодаря сжатию современные системы видеозаписи позволяют хранить архивы глубиной в несколько недель и даже месяцев.

Существует несполько различных форматов сжатия исходного видеосигнала. Нередко, особенно это было развито несколько лет назад, производители видеоаппаратуры используют свои, модифисированные версии форматов сжатия, что приводит к несовместимости записанных данных. К счастью, в последнее время наметилась тенденция к стандартизации форматов сжатия.

Наиболее распространенными форматами сжатия видеоизображения на сегодняшний день являются MPEG-4, M-JPEG и wavelet.



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.

  

Формат сжатия Motion JPEG (MJPEG)

 

MJPEG – алгоритм сжатия JPEG для видеоинформации.
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 и представляет собой стандартизированный формат записи потока отдельных кадров, каждый из которых сжат по алгоритму JPEG независимо от остальных. При использовании алгоритма сжатия MJPEG средний коэффициент сжатия видеосигнала составляет около 1:5, а скорость передачи видео с разрешением 720х576 пикселей – до 5 Мбит/с.



Формат сжатия MPEG 4

 

MPEG4 использует технологию так называемого фрактального сжатия изображений. Фрактальное (контурно-основанное) сжатие подразумевает выделение из изображения контуров и текстур объектов. Контуры представляются в виде т.н. сплайнов (полиномиальных функций) и кодируются опорными точками. Текстуры могут быть представлены в качестве коэффициентов пространственного частотного преобразования (например, дискретного косинусного или вейвлет-преобразования). Диапазон скоростей передачи данных, который поддерживает формат сжатия видео изображений MPEG 4, гораздо шире, чем в MPEG 1 и MPEG 2. Дальнейшие разработки специалистов направлены на полную замену методов обработки, используемых форматом MPEG 2. Формат сжатия видео изображений MPEG 4 поддерживает широкий набор стандартов и значений скорости передачи данных. MPEG 4 включает в себя методы прогрессивного и чересстрочного сканирования и поддерживает произвольные значения пространственного разрешения и скорости передачи данных в диапазоне от 5 кбит/с до 10 Мбит/с. В MPEG 4 усовершенствован алгоритм сжатия, качество и эффективность которого повышены при всех поддерживаемых значениях скорости передачи данных.

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.

Формат сжатия Wavelet

 

Последовательность действий, которую использует метод сжатия Wavelet, в целом аналогична алгоритму JPEG. Принципиальная разница состоит в способе преобразования видеосигнала: метод сжатия JPEG использует дискретно-косинусное преобразование сигнала, тогда как метод сжатия Wavelet представляет сигнал как суперпозицию конечных во времени негармонических функций – вейвлетов. В отличие от JPEG, изображение обрабатывается без разбиения на квадраты.

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. 
Метод сжатия Wavelet преобразует изображение по следующему алгоритму:
· Преобразование цветового пространства
· Вейвлет-преобразование
· Квантование
· Кодирование 
Вейвлет-преобразование
После преобразования в цветовое пространство типа цветность/яркость изображение обрабатывается высокочастотным и низкочастотным фильтрами по строкам и столбцам с последующим прореживанием. Фильтр представляет собой небольшое «окно». Значения яркости и цветности попавших в него пикселей умножаются на заданный набор коэффициентов, а полученные значения суммируются, и «окно» сдвигается для расчета следующего значения. В результате фильтрации вместо одного изображения размером mxn вейвлет-преобразование дает четыре изображения размером (m/2) x (n/2). Фильтрация низкочастотным фильтром по горизонтали и по вертикали дает самое высокоинформативное изображение, которое подвергается дальнейшей фильтрации (число уровней фильтрации обычно составляет от 4 до 6), тогда как результат обработки высокочастотным фильтром по горизонтали и по вертикали чаше всего отбрасывается. Изображения, полученные с применением высокочастотного фильтра по строкам и низкочастотного по столбцам или низкочастотного фильтра по строкам и высокочастотного по столбцам, квантуются и после кодирования попадают в выходной поток.
Результатом вейвлет-преобразования, как и дискретного косинусного преобразования, является массив числовых коэффициентов. 
На следующем этапе происходит квантование этого массива, и близкие к нулю коэффициенты отбрасываются. Затем массив подвергается кодированию. 
Преимущество метода сжатия Wavelet перед JPEG состоит в том, что Wavelet преобразует полное изображение, а не его отдельные фрагменты, и позволяет получить качественное изображение при больших (до 100) коэффициентах сжатия. При высокой степени компрессии метод сжатия Wavelet может давать искажения, имеющие вид ряби вблизи резких границ, однако такие артефакты в среднем меньше бросаются в глаза наблюдателю, чем «мозаика», создаваемая JPEG.

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.

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.

В 2000 году вариант сжатия методом Wavelet включен в стандарт JPEG (метод сжатия JPEG-2000).



Формат сжатия Jpeg2000

 

В последнее время в линейке оборудования ведущих производителей видеорегистраторов (аппаратных и программных) все чаще используется новый современный формат хранения графических изображений и видеоданных Jpeg2000, отличающийся высокой эффективностью компрессии.

Основанный на wavelet-преобразовании, Jpeg2000 совместил в себе целый ряд инноваций, расширяющих возможности систем видеонаблюдения. Это покадровый метод компрессии видеоданных. Его особенность состоит в том, что каждый кадр сжимается независимо от соседних. Такая изначальная ориентация формата имеет преимущество перед алгоритмами с межкадровой компрессией (MPEG-2, MPEG-4, H.264) и обеспечивает одинаково высокое качество всех записанных кадров.

Использование формата сжатия Jpeg2000 позволяет проводить криминалистические экспертизы записей и применять средства автоматической обработки архивных данных на более высоком уровне. В отличие от сходных форматов с покадровым методом компрессии Jpeg2000 -- вместо дискретного косинусного преобразования -- использует технологию wavelet-преобразования, основанную на представлении сигнала в виде волновых пакетов. За счет этого устраняется эффект, когда при увеличении сжатия появляются характерные хорошо заметные артефакты, например, блочность (разбиение изображения на блоки 8х8 пикселей), замыливание (потеря мелких деталей изображения) и т.д. В применении к задачам записи видеопотоков Jpeg2000 обладает следующими основными преимуществами:

  • более высокая степень сжатия по сравнению с JPEG в среднем на 20%;

  • отношение сигнал/шум: Jpeg2000 обеспечивает эффективную организацию кодового потока;

  • JPEG2000 обеспечивает как сжатие с потерями, так и сжатие без потерь. Jpeg2000 устойчив к битовым ошибкам, которые вносятся зашумленными каналами связи. Это достигается путем вставки маркеров ресинхронизации, кодирования данных в относительно небольшие независимые блоки, и обеспечение механизмов для нахождения и локализации ошибок.

J2000 - новый для российского рынка бренд. Тем не менее, преимущества выпускаемого под ним оборудования, уже вызвали интерес участников рынка.