H.265 چیست و در دوربین مداربسته چه نقشی دارد؟ در انتقال تصاویر دوربین مداربسته هر چه کیفیت تصاویر بالاتر باشد، حجم اطلاعات بیشتر خواهد بود. در نتیجه هم پهنای باند و هم فضای ذخیره سازی بیشتری مورد نیاز است. این موضوع در طولانی مدت به معضل بزرگی تبدیل خواهد شد. فرمت های فشرده سازی در دوربین مداربسته راه حل هایی هستند که توسط شرکت ها و طراحان مختلف ارائه شدند. فشرده سازی H.265 یا HEVC بعد از کدک H.264 و H.264+ معرفی شد. عملکرد این روش به نحویست که کاهش حجم را حداکثر 50 درصد بیشتر نسبت به H.264 را شاهد هستیم. ضمن اینکه کیفیت تصاویر کاهش نخواهد داشت.
فشرده سازی H.265 چیست
با پیشرفت و توسعه سیستم های مداربسته، کیفیت تصاویر بالاتر رفته است. انتقال داده ها از چنین دوربین هایی نیاز به صرف هزینه های بالای ذخیره سازی است. کدک ها یکی پس از دیگری برای کاهش هزینه ها طراحی شدند. یکی از این ها کدک H 265 است که عملکرد خوبی از خود نشان داده است. این موضوع با مقایسه نتیجه عملکرد آن با سایر فرمت های فشرده سازی کاملاً مشهود است.
کدک H.265 با نام اصلی HEVC (مخفف High Efficiency Video Coding) در واقع یک فشرده سازی با سیستم رمزگذاری/رمزگشایی پیشرفته است و با نام دیگر X265 نیز شناخته می‌شود. استاندارد فشرده‌سازی H.265 نسل جدید کدگذاری های ویدئویی و کدینگ پیش از خود (H264) است. با استفاده از قابلیت فشرده‌سازی H.265 تصاویری با کیفیت بالا ثبت می شوند بدون آنکه حجم فایل ها خیلی زیاد باشد. روش H.265 از برش هایی در تصاویر استفاده می کند که می توانند به صورت مستقل از بقیه فریم رمزگشایی شوند.
می توان گفت فرآیند رمزگشایی در این کدک می تواند در چندین برش موازی از تصویر اعمال شود. تا قبل از ابداع این روش، فشرده سازی H.264 در دوربین مداربسته رایج بود. مزیت روش H.265 به روش H.264 این است که در روش جدید حجم تصاویر تا دو برابر بیشتر نسبت به روش قبلی کاهش می یابد بدون آنکه از کیفیت تصاویر کاسته شود. در واقع کیفیت نهایی تصاویر در روش H.265 بسیار بهتر از روش H.264 است. این موضوع به‌خصوص در مورد ویدیوهای 4K، از اهمیت بالایی برخوردار است. زیرا با استاندارد AVC حجم این ویدیوها بسیار زیاد می‌شود. با HEVC ویدیوهای 4K به سادگی استریم یا دانلود می شوند و مشکل کمبود فضای هارد‌دیسک کاربران تا حدی حل خواهد شد.
فشرده سازی H.265 چگونه حجم فایل را کم می کند؟
H.265 در دوربین مداربسته دو فریم متوالی را بررسی می‌کند تا بخش های کاملاً یکسان بین دو فریم را شناسایی کند. سپس بخشی که در فریم جدید تغییر کرده را ثبت می‌کند و بخش‌های تکراری از فریم قبلی را به فریم بعدی نیز اختصاص می‌دهد. عملکردی کاملا هوشمندانه که در عکس های پشت سر هم، بجای ذخیره چند باره عکس ها به طور کامل، فقط قسمت هایی که تغییر دارند ذخیره شود.
با این روش، دیگر نیازی نیست اطلاعات پیکسلی تک تک فریم‌ها ذخیره شود. بلکه با انتقال اطلاعات تکراری ثبت شده در فریم قبلی، بخش زیادی از داده‌های سنگین تکراری، نادیده گرفته می‌شوند. این شیوه موجب کاهش قابل توجهی از حجم ویدئو خواهد شد. با کاهش حجم فیلم، آپلود و دانلود آنها آسان تر و ذخیره سازی طولانی مدت بر روی کارت های حافظه دوربین ها نیز میسر می شود.
نرخ بیت یا بیت ریت (BITRATE) در دوربین‌های مدار بسته در واقع میزان سرعت تبادل اطلاعات در فایل را مشخص می کند. همین سرعت تبادل داده، رابطه مستقیمی با کیفیت تصاویر دارد. مکانیزم فشرده‌سازی H.265 با کاهش نرخ BITRATE، حجم تصاویر نیز کاهش می‌یابد، بدون آنکه تغییری در کیفیت رخ دهد.
فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته
استفاده از فرمت های فشرده سازی تصاویر در کاهش حجم تصاویر مداربسته بسیار ضروری است و در صورت عدم استفاده از آنها هزینه های زیادی به سیستم تحمیل می شود. تمامی این روش ها کارآمد بوده و عملکرد نهایی این روش ها منجر به کاهش کیفیت تصاویر نخواهد شد.
استاندارد ویدئویی HEVC
استاندارد تصویری HEVC یا High Efficiency Video Coding که به معنی کدگذاری ویدئویی با کارآیی بالا و با مشخصه H.265 است. این استاندارد فشرده سازی یا پروفایل ویدئویی طی دو سه سال گذشته در سیستم های مداربسته، دستگاه ضبط و دوربین مداربسته استفاده شده است. در مقایسه با AVC پروفایل HEVC فشرده سازی را 25 تا 50 درصد با حفظ همان کیفیت ویدئویی و حفظ bitrate اصلی، نسبت به H.264 کاهش می دهد. این استاندارد تا رزولوشن 8192×4320 پیکسل را پشتیبانی می کند که شامل 8K UHD می شود. کدک های HEVC بر خلاف اولویت 8bit AVC، تقریباً از تمامی سخت افزارهای ویدئویی پشتیبانی می کنند. HEVC در حال رقابت با فرمت AV1 برای استاندارد سازی است.
تفاوت فشرده سازی H.265 و H.264
در بیشتر موارد، HEVC یک فرمت از مفاهیم H.264/MPEG-4 AVC مورد استفاده قرار می گیرد. هر دو با مقایسه بخش های مختلف فریم ویدئویی که دارای بخش های زائد هستند، در فریم های بعدی کار نویی را انجام می دهند. هنگامی که AVC در فریم‌های متعدد به دنبال تغییرات می‌گردد، این ماکروبلاک‌ها با شکل‌ها و اندازه مختلف، حداکثر تا سقف ۱۶ در ۱۶ پیکسل می‌توانند باشند. در حالیکه در HEVC اندازه این بخش‌ها تا ۶۴ در ۶۴ پیکسل افزایش یافته است. تغییرات اولیه برای پروفایل HEVC شامل گسترش الگوی مقایسه و تفاوت کدنویسی است.
بهبود تقسیم بندی اندازه بلوک دارای متغیر مقادیر فریم ها، بهبود “intra” پیش بینی در همان تصویر، بهبود پیش بینی (Motion Vector) بردار حرکت و ادغام منطقه حرکت، بهبود فیلترینگ (Motion Compensation)، جبران حرکت، و فیلترینگ اضافی یا Sample-Adaptive Offset Filtering می شود.
فشرده سازی تصاویر در دوربین مداربسته
به صورت کلی تصاویر در سیستم های کامپیوتری به دو صورت JPEG و PNG فشرده سازی و ذخیره می شوند. اما قبل از آن فرمت اولیه تصاویر از نوع BMP است. در فرمت BMP هرگونه اطلاعات مرتبط با تصویر اعم از میزان رنگ، روشنایی و … به صورت پیکسل به پیکسل ذخیره می شوند. سپس این پیکسل ها در کنار یکدیگر قرار گرفته و تصویر نهایی را تشکیل می دهند.
این باعث می شود تا تصاویر نهایی حجم بسیار بالایی داشته باشند. به همین دلیل روش های JPEG و PNG اختراع شدند. در روش JPEG پیکسل هایی که از نظر خصوصیات به یکدیگر شباهت داشته و با هم همپوشانی دارند با یکیگر ادغام می شوند. این پروسه باعث می شود تا حجم نهایی تصاویر کاهش یابد.
همچنین در روش PNG حجم تصاویر بر اساس یک سری فرمول تعریف شده کاهش می یابد. البته میزان فشرده سازی در فرمت JPEG بسیار بیشتر از روش PNG است. روش MPEG نیز یکی دیگر از روش های فشرده سازی است که دارای مکانیسم پیچیده تری نسبت به دو روش ذکر شده است. در این روش همانند روش JPEG پیکسل ها با یکدیگر ادغام می شوند، علاوه بر آن پیکسل های مشابه در فریم های پشت سر هم نیز با یکدیگر ادغام می شوند. این روش نرخ فشرده سازی را افزایش می دهد.
استفاده از فرمت های فشرده سازی تصاویر در کاهش حجم تصاویر مداربسته بسیار ضروری است و در صورت عدم استفاده از آنها هزینه های زیادی به سیستم تحمیل می شود. تمامی این روش ها کارآمد بوده و عملکرد نهایی این روش ها منجر به کاهش کیفیت تصاویر نخواهد شد.
ثبت ديدگاه