انتقال و ذخیره سازی تصاویر یکی از مسائل بسیار مهم در یک سیستم مداربسته است. تصاویر مداربسته یا به طور کلی دیتای تولید شده در ابتدا دارای حجم بسیار بالایی هستند. چنانچه این دیتا به صورت خام منتقل و یا ذخیره شوند فضای زیادی را اشغال کرده و هزینه های زیادی را ایجاد می کنند. پس برای کاهش حجم این اطلاعات باید از روش های فشرده سازی تصویر استفاده نمود. برای فشرده سازی اطلاعات، کدک ها به دنبال محتوای تکراری می گردند و آنها را ادغام یا حذف می کنند. انواع مختلفی از روش ها ی فشرده سازی تصویر در دوربین مداربسته مورد استفاده قرار می گیرد که از جمله رایج ترین آن روش فشرده سازی H.264 است. در این مطلب به شرح مکانیسم فشرده سازی H.264 می پردازیم.
مکانیسم فشرده سازی H.264 چیست
استاندارد H.264 یا AVC برای اولین بار در سال 2003 منتشر شد. این کدک بر پایه مفاهیم استانداردهای قبلی فشرده سازی مانند MPEG-2 و MPEG-4 Visual ساخته شده است. H.264 دارای پتانسیل بالایی برای فشرده سازی تا 50 درصد بیشتر از روش های قبلی است و انعطاف پذیری بیشتری را در فشرده سازی، انتقال و ذخیره سازی تصاویر ویدیویی را فراهم می کند.
H.264 یک کدک فشرده سازی است که با رمزگذاری/رمزگشایی اطلاعات، فیلم و ویدئو را فشرده می کند. در این نوع فشرده سازی، پس از ثبت تصاویر، فریم های تکراری و غیر ضروری حذف می شوند. در واقع مکانیسم این روش به این شکل است که حجم نهایی تصویر کاهش یابد بدون آنکه تغییری در کیفیت نهایی تصاویر ایجاد شود. H.264 نامی است که توسط ITU-T (اتحادیه بین المللی مخابرات) و MPEG-4 Part 10 AVC (Advanced Video Coding) نامی است که توسط ISO (سازمان بین المللی استانداردسازی) استفاده می شود. صنعت نظارت تصویری اصطلاح H.264 را پذیرفته است و این به مرجع اصلی استاندارد تبدیل شده است. برای مشاهده فیلم دوربین مداربسته نیاز به دستگاه ها و پلیرهایی است که با فرمت تصاویر سازگار باشد.
فشرده سازی +H.264 چیست
فرمت فشرده سازی H.264 اولین فرمت فشرده سازی است که با همکاری اعضای دو صنعت فناوری اطلاعات (IT) و ارتباطات (مخابرات) شکل گرفته است. H.264 در ضبط ویدیوهای آنلاین هم کاربرد دارد. به این ترتیب ویدیوهایی می سازد که با وجود نرخ بیت‌ریت (bit rate) پایین و درصد فشرده‌سازی بالا، کیفیت تصویر خوبی برخوردار باشند. این فرمت بسیار مقیاس‌پذیر است و به همین دلیل می‌توان با استفاده از آن ویدیوهایی با نرخ بیت‌ریت بالا تولید کرد. در عین حال کیفیت بسیار بالایی داشته باشند.H.264 همان فرمتی است که در دیسک‌های بلوری از آن استفاده می‌شود.
با روی کار آمدن کدک هوشمند H.264+ فرضیه کارآمدتر بودن آن از H.264 ایجاد شد. کدک هوشمند H.264+ باعث صرفه جویی بیشتری در پهنای باند در مقایسه با H.264 می شود. برای استفاده از این کدک به تجهیزاتی نیاز است که از آن پشتیبانی کنند. نتایج بررسی کارشناسان نشان می دهد که اکثر ضبط کننده های سازگار با H.264 می توانند از این فناوری بهره ببرند. +H264انتظار کاهش 20-50 درصدی پهنای باند را نسبت به H.264 ایجاد کرد. جدول زیر نتیجه عملکرد کدک H.264 و H.264+ را در مقایسه با یکدیگر نشان می دهد:
ذخیره سازی در حافظه
| حافظه ذخیره شده | H 264 | H 264 Plus | |
|---|---|---|---|
| 60.42% | 40822Kbps | 16158Kbps | Still Scene: |
| 21.10% | 47338Kbps | 37351Kbps | Moving Scene: |
ترافیک شبکه
| حافظه ذخیره شده | H 264 | H 264 Plus | |
|---|---|---|---|
| 40% | 300Kbps | 180Kbps | Still Scene: |
| 16.84% | 950Kbps | 790Kbps | Moving Scene: |
مزایای فشرده سازی H.264
شاید بزرگترین مزیت H.264 نسبت به استانداردهای قبلی ، نحوه فشرده سازی آن باشد. در مقایسه با استانداردهایی مانند MPEG-2 و MPEG-4 Visual،ا H.264 می تواند:
کاهش حجم تصاویر تا 50 درصد بیشتر نسبت به روش قبل
ارائه تصویر با کیفیت بالا با نرخ بیت (Bitrate)
به عنوان مثال، یک دستگاه DVD می تواند یک فیلم حدودا 2 ساعته را در قالب MPEG-2 ذخیره کند. اما در هنگام استفاده از فشرده سازی H.264، می تواند 4 ساعت یا بیشتر فیلم را با کیفیت بالاتر را در همان دیسک ذخیره کند (با نرخ بیت پایین تر برای همان کیفیت).
عملکرد فشرده سازی بهبود یافته در H.264 به صورت مستقیم منجر به کاهش قیمت هزینه های سیستم مداربسته می شود. مکانیسم فشرده سازی H. 264 از روش های قبلی پیچیده تر است و این بدان معنی است که دارای قدرت پردازش بالاتری در فشرده سازی و کاهش حجم استریم های ویدئویی است.
به عنوان مثال، یک دستگاه DVD می تواند یک فیلم حدودا 2 ساعته را در قالب MPEG-2 ذخیره کند. اما در هنگام استفاده از فشرده سازی H.264، می تواند 4 ساعت یا بیشتر فیلم را با کیفیت بالاتر را در همان دیسک ذخیره کند (با نرخ بیت پایین تر برای همان کیفیت).
عملکرد فشرده سازی بهبود یافته در H.264 به صورت مستقیم منجر به کاهش قیمت هزینه های سیستم مداربسته می شود. مکانیسم فشرده سازی H. 264 از روش های قبلی پیچیده تر است و این بدان معنی است که دارای قدرت پردازش بالاتری در فشرده سازی و کاهش حجم استریم های ویدئویی است.
CODEC چیست؟
CODEC یا کدک یک الگوریتم رمزگذار (فشرده ساز) و رمزگشا است که برای کاهش اندازه ویدیوی ضبط شده استفاده می شود. کدک‌ها پس از دریافت اطلاعات چندرسانه‌ای (ویدئو) یا آنها را (برای انتقال و ذخیره‌سازی) فشرده‌سازی می کنند؛ یا برعکس آنها را (برای نمایش یا تبدیل فرمت) دوباره (Decompress) می‌کنند. انواع مختلفی از کدک ها برای ضبط فیلم دوربین مدار بسته موجود است. از جمله MPEG، H.264، H.265 و… فشرده‌سازی ویدئو یا کدگذاری فیلم یک فناوری ضروری برای برنامه‌هایی مانند دوربین مداربسته، تلویزیون دیجیتال، دیسک‌های DVD و Blu-Ray، تلویزیون موبایل، ویدئو کنفرانس و پخش ویدیوی اینترنتی است. استانداردسازی فشرده سازی ویدئو این امکان را برای محصولات تولید کنندگان مختلف مانند رمزگذارها، رمزگشاها و رسانه های ذخیره سازی فراهم می کند. یک رمزگذار، ویدئو را به فرمت فشرده تبدیل می کند و یک رمزگشا فیلم فشرده شده را به فرمت غیر فشرده برمی گرداند.
MJPEG چیست
فرمت (MJPEG (Motion JPEG یکی از کدک‌های قدیمی است که هنوز بعضی از دوربین‌های دیجیتال و دستگاه‌های قدیمی از آن پشتیبانی می‌کنند. این کدک توسط گروه معروف (Joint Pictue Experts Group) توسعه داده شد. این گروه پیش تر کدک تصویری JPEG را توسعه داده بودند. اسم فرمت Jpeg در واقع نام اختصاری از همین گروه است.
تفاوت H.264 با MJPEG
MJPEG مزیتی که دارد با هر مرورگری کار می کند. با این حال مشکلی که با این روش کدک وجود دارد فضای 5 تا 20 برابری نسبت به H.264 است. به بیان دیگر نگهداری طولانی مدت داده ها بسیار گران می شود، زیرا به فضای بیشتری نیاز خواهیم داشت. در مقایسه قدرت پردازش نیز H.264 20 برابر قوی تر از MJPEG عمل می کند. بنابراین کاربرد MJPEG بیشتر در دوربین های با وضوح پایین یا HD محدود می شود. اگر در مورد فضای ذخیره سازی داده ها نگرانی و محدودیتی ندارید، می توانید از این فرمت فشرده سازی استفاده کنید.
پشتیبانی از H.264
H.264 برای پشتیبانی به ONVIF (Open Video Network Interface Format) نیاز دارد. ONVIF همان چیزیست که دستگاه های سازنده مختلف با وجود آن با یکدیگر سازگار خواهند بود. اگر دوربین مداربسته از مارک دیگری خریداری کردید و می خواهید آن را به یک SCW NVR متصل کنید، باید هر دو دستگاه مطابق ONVIF باشند. در این صورت دو دستگاه می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
بیت ریت و تاثیر فشرده سازی
بیت ریت تعداد کل بیت هایی است که بین 2 دستگاه در یک نقطه معین حرکت می کنند. این معمولاً در ثانیه اندازه گیری می شود و به صورت کیلوبیت در ثانیه (Kbps)، مگابیت در ثانیه (Mbps 1Mb = 1000Kb) یا گیگابیت در ثانیه (Gbps 1Gb = 1000Mb) بیان می شود. همچنین می توان آن را به عنوان سرعت انتقال، سرعت انتقال یا نرخ داده نیز نامید. نرخ بیت یک دوربین IP مستقیماً بر روی استفاده از پهنای باند در شبکه تأثیر می گذارد. پهنای باند اصطلاحی است که برای توصیف حداکثر مقدار داده ای که می تواند در یک کانال خاص در مدت زمان مشخصی حرکت کند استفاده می شود. به عبارت بهتر حداکثر مقدار داده ای است که می توانید در هر زمان معین از طریق شبکه منتقل کنید.
پهنای باند با ارزش ترین خصوصیت شبکه است. اگر سیستم نظارتی از پهنای باند بیشتری نسبت به آنچه در دسترس است استفاده می کند، بخش هایی از ویدیوی زنده از دست می رود. در نتیجه در تصاویر ضبط شده وقفه هایی مشاهده می شود. همچنین اگر رایانه‌هایی به همان شبکه متصل باشند، اتصالات شبکه آنها کند و غیر قابل استفاده می‌شود.
ثبت ديدگاه