BağLAN: Axis, IP Kameralar Sıkıştırma Standardları

 



 

   

 

 

Sıkıştırma Standardları

 

Sayısal görüntüler ve sayısal video hard disk üzerinde az yer tutması ve görüntünün hızlı aktarılması amacı ile daima sıkıştırılırlar. Eğer band genişliği sınırlı ise, gönderilecek bilginin miktarı,  hız düşürülerek veya daha düşük kalitede görüntü aktarmak sureti ile azaltılır. 

Bir görüntünün veri miktarını azaltan iki temel teknik vardır. Bunlar kayıplı veya kayıpsız olabilir. Bunlardan eski olan  teknik GIF (Graphics Interchange Format), çok düşük sıkıştırma ile, her zaman tüm bilgiyi aktaran tekniktir. Daha küçük görüntü boyu oluşturmak amacı ile kayıplı sıkıştırma yöntemini kullanan yeni teknikler geliştirilmiştir. Bu teknikler esas olarak göze görünmeyecek kısımları kaldırarak, görüntü boyunu küçülten ve görsel kaliteyi sağlayan  teniklerdir. Örneğin, JPEG  bu özelliklere sahip, kayıplı bir sıkıştırma tekniğidir.

Genellikle sıkıştırma oranları 10 ila 100 arasındadır. 640 x 480 piksel çözünürlüğündeki sıkıştırılmamış bir görüntünün boyu yaklaşık 600 KB'dır (piksel başına 2 byte). 25 sıkıştırma oranı ile dosya boyu yaklaşık 25 KB olacaktır. Görüntü kalitesi ve hızına farklı orantılarda etkili olan ve farklı yöntemleri kullanan bir çok sıkıştırma tekniği vardır. 

Axis'in network video ürünlerinde farklı sıkıştırma özellikleri vardır. Temel iki standard Motion JPEG ve MPEG-4 olup, MPEG-2 (DVD-kalitesinde video) bazı ürünlerde bulunmaktadır. Yüksek kaliteli ve profesyonel Axis network video ürün grubunun pek çoğunda Motion JPEG ve MPEG-4 eş zamanlı olarak sağlanmakta olup, görüntü kalitesi ve band genişliği optimizasyonu kolaylıkla sağlanmaktadır. Motion JPEG her bir karede en iyi görüntü kalitesini sağlarken, MPEG-4 band genişliğinin sınırlı olduğu, yüksek hız gerektiren uygulamalar için idealdir.

Görüntü hızı (frame/s):
Saniyedeki görüntü yenilenmesi, hızı  frame/s vey kısaca fps olarak tanımlanmaktadır. Tam görüntü hızı veya sürekli olarak görüntünün aktığı bir izleme, 704x480 çözünürlükte  NTSC (genellikle Kuzey Amerika'da kullanılan bir standard) için 30 fps, 704x576 çözünürlükte PAL (genellikle Avrupa'da kullanılan bir standard) için 25 fps'dır. İzleme ve kayıt için farklı hızlar tanımlayabilirsiniz. Örneğin tam hızda izleme yaparken, hard disk kayıt optimizasyonu için saniyede 5 frame'lik bir kayıt yapabilirsiniz. Bu kayıt hızı bir çok uygulamlar için yeterli kayıt hızıdır.

Çözünürlük:
Görüntü çözünürlüğü, bir görüntüdeki piksel sayısını tanımlar. Tarihsel gelişimine bağlı olarak  bugün kullanılan çözünürlüklerin çoğunluğu video standardları olan PAL ve NTSC'den türetilmişlerdir. Bu standardların her ikisi de 704 piksellik yatay çözünürlüğe (satır başına piksel) sahiptirler. Dikey çözünürlük (resimdeki satır sayısı) ise farklıdır. PAL resim başına 576 satır tanımlarken, NTSC 480 satır tanımlar. Bu çözünürlükler bazen D1 veya 4CIF çözünürlük olarak adlandırılır. Düşük çözünürlükler; PAL CIF, 352x288 ve NTSC CIF 352x240, PAL QCIF 176x144 ve NTSC QCIF 176x120'dir .

Seçilebilecek pek çok sayıda sıkıştırma standardları vardır
Sürekli görüntü standardlarını kullanan kameralar network üzerinden teker teker görüntüler gönderirken, video standardlarını kullanan kameralar görüntü ile birlikte görüntüdeki değişikliği içeren bilgiyi de network üzerinden gönderirler. Bu yöntem ile değişiklik olmayan görüntüler, öreğin arka plan görüntüleri, her seferinde gönderilmez.
Video standardları veri dizinleri içinde sesi de içerir. 


Gerçek bir video sıkıştırma standardı geçici tekrardan yararlanır. Başka bir değiş ile iletilen videodaki son görüntüden itibaren değişmeyen kısımları ihmal eder, gözönüne almaz. Böylece ana görüntünün sabit kısımları için gönderilecek verinin bir kısmı azaltılmış olur.


Video sıkıştırma ve sürekli görüntü arasındaki temel farklar

 
Sürekli görüntü sıkıştırması kolaydır ve rahat çalışabilir
Video sıkıştırması kullanarak bir video dizininden tek bir görüntü almak zordur
Video sıkıştırmaları, video dizinlerini iletmek/kaydetmek için daha az veri gönderirler

Motion JPEG haricinde tüm video sıkıştırma standardları, kısmen tam görüntüleri sürekli görüntüler ile karıştırırlar. Tam bir görüntüden diğerine sadece değişen kısımları kaydetmek, başka bir değiş ile kısmen tam görüntüleri kayedetmek, sıkıştırılmış video dizinindeki dosya boyunu küçültür. Az ya da hiç değişmiyen görüntüler çok yüksek seviyede sıkıştırılabilir. Not: Pan, Tilt ve/veya Zoom kamera fonksiyonlarını kullanırken büyük görüntü değişiklikleri ani kamera hareketleri olarak kendini gösterir.

Sürekli görüntüler için sıkıştırma standardları
 
JPEG

Joint Photographic Experts Group international' ın kısaltılmışıdır. Bir çok günümüz programı tarafından desteklenen, iyi ve çok popüler bir standardtır. ISO/IEC 10918'a uyumlu olarak bir çok uygulama tarafından tercih edilmektedir. Her bir görüntü  8x8 piksellik bloklara bölünür ve daha sonra her bir blok ayrı ayrı Digital Cosine Transform (DCT) yöntemi ile sıkıştırılır. Eğer gerçekten yüksek sıkıştırma oranı kullanılırsa 8x8 piksellik bloklar resimde görülebilir.

JPEG 2000
JPEG 2000 diğer bir sıkıştırma formatıdır. Yüksek sıkıştırma oranı kullanıldığında JPEG'in sergilediği  8x8 piksellik blokların resimde görülebilme durumlarına çözüm getirir. Motion JPEG 2000, Motion JPEG'in karşılığı olup, yapay görüntülerden çok aşırı olarak etkilendiğinden video dizini uygulamalarında bir seçenek olarak kabul edilmez.

Video için sıkıştırma standardları
 
Motion JPEG
Motion JPEG esasında gerçek bir video sıkıştırma teknolojisi olmayıp, sıkıştırılmış, sürekli tek JPEG görüntülerinin bir dizinidir. Resim çözünürlüğünde ve hızında sınırsız bir ayarlama desteği sunar. Her bir resim bir uygulama ile kolayca bağdaştırılabilir. Görüntü boyu ve aktarılacak görüntü daha büyüktür. Pek çok uygulama yazılımı geliştiren firma daha kompleks MPEG standardı yerine Motion JPEG'i tercih eder.

H.263
H.263 sıkıştırma tekniği sabit bit hızında video aktarımını hedefler. Sabit hızda video aktarımında, görüntüsü aktarılan obje hareket ederse görüntü kalitesi bozulur. H.263 esas olarak video konferans uygulamaları için dizayn edilmiş olup, detayların sabit hızda alınamıyacağı kadar önemli olduğu surveillance uygulamalarına uygun değildir.
 
H-serisi sıkıştırma kullanıldığında hareket eden bir kişinin görüntüsü mozaikleşir. Bunun yanında, sabit olan arka plan görüntüsü hala net ve temiz bir görüntüdür.

MPEG-2 (Moving Picture Encoding Group international standard)
MPEG-2 sıkıştırma standardı, yüksek kaliteli sayısal video için en uygun standarttır. En iyi bilinen uygulaması DVD'dir. Görüntü çözünürlüğü ve desteklenen hız açısından sınırlayıcıdır.

MPEG-4
MPEG-4, daha düşük görüntü kalitesi ve daha düşük bit hızlarına gereksinim duyan uygulamaları hedefleyerek,  MPEG-2 sıkıştırma standardının yeniden gözden geçirilmesi ile elde edilmiş bir standarttır. Farklı görüntü çözünürlüklerini (daha küçük görüntüler) ve hızları (tam video hızından daha düşük hızları) destekler. MPEG-4 sıkıştırma standardı çok karmaşıktır. İstemci uygulaması ile doğrudan ilgilidir. Kullanılacak disk alanı ve band genişliğini optimize ederken, istemci tarafında yüksek proses gerektirir. Şaşırtıcı bir  durum, H.263 sıkıştırılmış video'nun MPEG-4 biçimine konulabilmesidir. Bu uygulama bazen MPEG-4 Short Header olarak adlandırılır. Axis'in MPEG-4 uyarlaması için tıklayınız.

Gelişmiş video kodlama
H.263 ve MPEG arkasındaki iki grup yeni nesil video sıkıştırma standardını oluşturmak amacı ile yakınlarda biraraya gelmiştir. H.264, MPEG-4 part 10 ve AVC, hepsi, bu yeni standardı ifade etmektedirler. Gelecek yıllarda  bu Gelişmiş video kodlama standardının (Advanced Video Coding) mevcut H.263 ve MPEG-4 standartlarının yerine geçeceği beklenmektedir..

Sonuç
Bir çok uygulama için Motion JPEG doğal bir seçimdir ve video kalitesi/düşük bit hızları gereksinimlerini iyi dengeler. MPEG-4, düşük disk alanı ve düşük band genişliği kullanımı gibi avantajlarının yanında, istemcide yüksek proses gerektirir. Salt kayıt ya da izleme yapılacak uygulamalarda MPEG-4 tercih edilebilen bir çözüm olabilir. Ama gerçekte ne olduğunu saptamak amacı ile detaylı görüntü analizi yapılmak istenirse, Motion JPEG tercih edilmelidir.

 


 


BağLAN Bilgisayar ve İletişim Sistemleri Ltd. Şti.
Çamlık Yolu Sok. Uğurlu Apt. No:4 / 7, Çamlık Etiler, İstanbul
 Tel: 0 212 358 5909 Faks: 0 212 358 5906

Copyright © 1999-2005  BağLAN Bilgisayar ve İletişim sistemleri
Grafik ve Web tasarımı BağLAN Bilgisayar Bünyesinde hazırlanmıştır.
İsim ve Markalar ilgili firmaların tescilli ürünleridir