فشرده سازی تصویر هایک ویژن و فرمت های H264 و H265

فشرده سازی تصویر هایک ویژن و فرمت های H264 و H265

فشرده سازی تصویر هایک ویژن یا video compression در دوربین مداربسته مجموعه ای از فرایندهای نرم افزاری است که در نهایت باعث کم  شدن حجم تصویرهای ذخیره شده و به طور هم زمان حفظ کفیت تصویر تا حد ممکن می شود.

 

برای درک بهتر قواعد و روند فشرده سازی فیلم در سیستم های مداربسته آشنایی مختصر با قاعده های فشرده سازی عکس و تصویر کمک می کند.

از جمله رایج ترین روش های فشرده سازی عکس استفاده از فرمت های JPEG  و  PNG است.

در فرمت های خام هر عکس پیکسل ها و اطلاعات رنگی و نوری و مکان هر پیکسل به صورت جداگانه ثبت می شود و با چیدمان آن ها کنار هم عکس ثبت می شود اما در این حالت حجم عکس بسیار بالا خواهد بود.

در فرمت فشرده سازی JPEG پیکسل هایی که نزدیک هم هستند و رنگشان شبیه هم است شناسایی می شوند و ثبت تصویر بر اساس مجموعه ای از شکل های رنگی انجام می شود. بیشترین کاربرد این فرمت برای فشرده سازی عکس های گرفته شده با دوربین و روش های فشرده سازی فیلم‌ ها است.

در فرمت فشرده سازی تصویر PNG  یا PORTABLE NETWORK GRAPHICS عکس به صورت ساختمانی از اشکال با رنگ های مختلف در می آید.

از این فرمت برای طراحی های کامپیوتری و گرافیکی و ساختن آیکون و لوگو بیشتر استفاده می شود.

یکی از روش های فشرده سازی فیلم فرمت (MPEG ( THE MOVING PICTURE EXPERTS GROUP است در این حالت هم پیکسل های مشابه هم در یک عکس شناسایی می شود و هم پیکسل های مشابه بین فریم ها. پس اگر تصویرهای بین فریم ها تغییرات و تفاوت های چندانی نداشته باشند ، فشرده تر خواهند بود و حجم کم تری خواهند داشت

به مرور زمان روش های شناسایی شباهت های فیلم ها و عکس ها دارای روندهای پیچیده تری شده است که دلیل آن فشرده سازی بیشتر و در عین حال کم نشدن کیفیت تصویر است.

 

روش های فشرده سازی تصویر در دوربین های مدار بسته و سیستم های نظارتی:

در دوربین های مداربسته آنالوگ پردازشگر تصویر وجود ندارد. اما این دوربین ها تصویر را به صورت خام به دستگاه ذخیره کننده DVR منتقل می کند و فشرده سازی تصویرها در آن انجام می شود. در دوربین های تحت شبکه فشرده سازی تصویر در داخل دوربین انجام می شود و بعد تصویر به شبکه منتقل می شود.

در زمان های گذشته از روش های JPEG  و  MPEG برای فشرده سازی استفاده می شده است اما امروزه این روش ها منسوخ شده است و دست کم در سیستم های نظارتی روش هایی مانند  H.264 به کار می رود.

امروزه فناوری جدید تری رایج شده است به نام H.265 که ابداع شرکت هایک ویژن است و از فناوری قبلی بسیار قوی تر و موثر تر است و پهنای باند کم تری اشغال می کند. در ادامه مقاله  به تفصیل درباره این فناوری ها خواهیم گفت.

 

فشرده سازی تصویر هایک ویژن

 

فرمت فشرده سازی H.264

فرمت هایی که برای کد گذاری بر روی ویدیو استفاده می شود و در واقع استانداردها و فناوری هایی برای فشرده سازی ویدیوها و تصاویر است. یکی از این موردها فرمت ذخیره سازی H.264 است که در فشرده سازی و ذخیره سازی دیتا و محتوای ویدیویی دیجیتال به کار می رود.

این فرمت در بسیاری از دستگاه های ذخیره کننده DVR و  NVR به کار می رود و باعث می شود حجم تصویرهای ذخیره شده کم تر شود و  کیفیت آن ها حفظ شود.

در این فناوری کدک CODEC فایل ها و فریم ها و تصویرهایی که تکراری و مشابه هستند را غیر ضروری تلقی و آن ها را حذف می کند یا کاهش می دهد. این حذف یا کاهش در نسخه نهایی فایل ذخیره شده تاثیر منفی نمی گذارد و در واقع باعث تولید تصویرهایی با بهترین کیفیت و در عین حال کم ترین حجم ممکن می شود و نسبت به فرمت MPEG-4 پهنای باند کم تری را اشغال می کند.

در فرمت (MPEG ( MOTION PICTURE EXPERT GROUP  هم بخش های تکراری یا شبیه به هم بین تصویرها شناسایی می شود و تا جای ممکن حذف می شود و در فرمت MPEG-4 به بهترین شکل انجام می شود.

 

منظور از CODEC که ترکیب دو کلمه ی CODER  و  DECODER است و شامل جریانی می شود که بر روی داده ها برای فشرده سازی کد گذاری می کند و در زمانی که نیاز باشد آن ها را برای نمایش یا اعمال تغییرات از حالت فشرده شده خارج می کند. کدک ها معمولا به وسیله نرم افزارهای مختلف خوانده می شود اما می تواند یک قطعه ی سخت افزاری هم باشد که ویدیوهای آنالوگ را به صورت دیجیتالی در می آورد.

 

 

 

فرمت فشرده سازی H.265

رزولوشن  ۴k در دوربین های مداربسته معادل رزولوشن ۸ مگا پیکسل است و اصطلاحا از دوربین های ULTRA HD است.  در این دوربین ها تصویرها و ویدیوهایی با کیفیت بالا و جزییات بیشتر نشان می دهند در نتیجه در تشخیص چهره یا خواندن پلاک و کاربردهایی دیگر مناسب تر هستند.

H.265 را با عبارت (HEVC (HIGH EFFICIENCY VIDEO CODING هم می شناسند.

حجم داده های خام و فشرده نشده طی ذخیره سازی تصویر به مدت دو ساعت بسیار بالا است و حجمی حدود ۹۰۰ گیگا بایت دارد در نتیجه فضا و پهنای باند بسیار زیادی را نیاز دارد که به راحتی فراهم نخواهد شد.

به همین دلیل است که فناوری های مربوط به فشرده سازی تصویر هایک ویژن و ذخیره اطلاعات در سیستم های مداربسته بسیار مهم است و برندهای فعال در این صنعت روز به روز به دنبال بهبود و بهینه سازی فرایند فشرده سازی و نگه داری و انتقال اطلاعات و داده ها هستند.

فناوری H.265 در محصولات هایک ویژن یک کدک است که فایل های ویدیویی را به گونه ای رمز گذاری می کند که کیفیت تصویرها از دست نرود و کم نشود و اطلاعات در کم ترین حجم ممکن ذخیره و فشرده شود.

به طور کلی در این حالت پس زمینه ی تصویر یک بار به صورت پیش فرض ثبت می شود و بعد از آن تنها حرکت ها و تغییرات ثبت و ذخیره می شوند. اساس این فرمت ذخیره سازی در واقع مجموعه ای از فرمت های فشرده سازی  MPEG است.

 

فرمت های ذخیره سازی H.265  و  H.264

 

فرمت های ذخیره سازی H.265  و  H.264 چه تفاوت هایی با هم دارند؟

تفاوتی که این دو فرمت فشرده سازی تصویر هایک ویژن با هم دارند به طور کلی در کیفیت و پهای باند است.

میزان فشرده سازی تصویر در فرمت  H.265 در شرایط یکسان و با کیفیت یکسان دو برابر فرمت H.264 است.

اگر اطلاعات یکسان با میزان یکسان با هر دو فرمت فشرده سازی شوند، نتیجه ای که از فرمت  H.265 به دست می آید کیفیت بالاتری دارد.

هم چنین سرعت کد گذاری و فرایند فشرده سازی و پردازش تصویر در فرمت H.265 بسیار بیشتر از H.264 است که به دنبال آن استفاده از پهنای باند بیش از ۵۰ در صد کم می شود و این حالت در سیستم های مداربسته تحت شبکه اهمیت بیشتری دارد.

این امکان وجود دارد که رمزگذاری و رمزگشایی در فرمت H.265 به طور هم زمان انجام شود در نتیجه سرعت پخش ویدیوهایی که ضبط شده اند و در حال پخش اند بیشتر است. ( وجود امکان play back با سرعت بیشتر )

علاوه بر این در فرمت H.265 با کاهش بیشتر بیت ریت کیفیت تصویر حفظ می شود.  با استفاده از نرخ بیت ریت متغیر در شرایط  معمولی دوربین مداربسته تصاویر را با نرخ بیت ریت پایین ضبط می کند و در صورت وجود حرکت و تغییر نرخ بیت ریت بیشترمی شود که این حالت در کیفیت نهایی تصویر بی تاثیر نخواهد بود.

 

( منظور از نرخ بیت ریت در دوربین مداربسته این است که در یک ثانیه چه مقدار دیتا برای نمایش و ذخیره سازی و فشرده سازی منتقل می شود. )

نا گفته نماند که همه دوربین های مداربسته یا دستگاه های ذخیره کننده که وظیفه فشرده سازی تصویرها را دارند و در سیستم های نظارتی نصب می شوند نمی توانند از فرمت H.265 پشتیبانی کنند و برای این که سازگار شوند نیازمند چیپست جدیدی هستند در نتیجه نیاز به تعویض دستگاه به وجود می آید.

با این وجود بعضی از برندها فشرده سازی با فرمت H.265 را عاملی معرفی می کنند که باعث می شود کیفیت تصویرهای دریافتی بالاتر باشد اما این یک تعبیر اشتباه است یعنی این فرمت صرفاً باعث بهبود کیفیت تصویری نمی شود بلکه می تواند یکی از عوامل تاثیر گذار باشد.

 

فرمت های ذخیره سازی H.265  و  H.264

 

فرمت فشرده سازی H.265+

از دیگر ابداع ها و ابتکارهای شرکت هایک ویژن کدک H.265+ است و برای فشرده سازی تصویرهای ویدیویی بهترین گزینه است. این روش از کدک H.265 قوی تر و بهینه تر عمل می کند و پیشرفته تر است.

در این حالت بر اساس مدل پس زمینه شیوه کد گذاری پیشرفته تر است، امکان حذف نویزهای تصویر پس زمینه موجود است و کنترل نرخ بیت ریت ممکن است.

استانداردهای موجود در فرمت H.265+  با استانداردهای فرمت HEVC مطابقت دارد و بیشتر نرم افزارها و سخت افزارهایی که با فرمت H.265 سازگاری دارد با این فرمت هم خوانی دارد.

اما با وجود محدودیت هایی که در پهنای باند انتقال و فضای ذخیره سازی مربوط به ضبط تصویرها وجود دارد این فرمت به صورت گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد. میزان تنظیم نرخ بیت ریت هم در این فرمت و برای تصویرهایی با کیفیت  ULTRA HD به راحتی انجام نمی پذیرد.

 

فشرده سازی تصویر هایک ویژن H.265+  میزان بیت ریت کم می شود و در نتیجه آن میزان اشغال پهنای باند کم تر می شود و در ادامه هزینه های مربوط به پهنای باند کم تر خواهد شد و از این نظر مقرون به صرفه است.

در این فرمت در ابتدا یک تصویر از کل میدان دید دوربین ثبت می شود که به عنوان فریم پس زمینه در نظر گرفته می شود و بعد از آن اطلاعات مربوط به تغییرات و بخش های متحرکی که به ناحیه تحت نظارت اضافه می شود دریافت می شود و با فرمت H.265+  فشرده می شود.

پیش از این اشاره شد که در این فرمت رمزگذاری بر اساس پس زمینه انجام می شود که به معنی است که رمز گذاری در فرمت H.265+  دو بخش دارد یکی بخش داخلی و دیگری بخش میانی فریم.

منظور از رمزگذاری داخلی این است که یک مدل از یک یا چند فریم ویدیویی یا ویدیوهایی که با فرمت های دیگر رمزگذاری شده اند به وسیله تکنولوژی جبران حرکت ایجاد می شود.

رمزگذاری میانی هم به این معنی است که با استفاده از اطلاعات قبلی فریم ها را ایجاد می کند.

 

فرمت فشرده سازی H.265+

 

از دیگر امکانات فرمت H.265+  هایک ویژن کاهش نویز تصویر پس زمنه است. در این فرایند تصویر پس زمینه ی ثابت و اجسام متحرک و تغییرات محیطی از هم متمایز می شوند و به صورت جداگانه شناسایی می شوند در نتیجه کد گذاری هر بخش به صورت جداگانه انجام می شود که باعث کم شدن نویز و بهتر شدن تصویر می شود.

در تصویرهایی که به وسیله دوربین مداربسته دریافت می شود در قسمت هایی که نور کم است نویز تصویر بیشتر است و باعت می شود کیفیت کلی تصویر کم شود و نرخ بیت ریت هم زیاد شود. به همین دلیل است که کاهش نویز کمک زیادی به کاهش نرخ بیت ریت می کند.

در فرمت ها و تکنولوژی های قدیمی تر که امکان تمایز بخش های مختلف تصویر در آن ها وجود نداشت کاهش یا حذف نویزها باعث می شد تا بخش هایی از تصویر هم حذف شود اما فرمت H.265+  باعث شده است تا از این اتفاق جلوگیری شود.

اشتراک گذاری

اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در twitter
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در reddit

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *