IP-Surveillance uygulamaları için anahtar sıkıştırma algoritmaları:

Surveillance sistemlerinin network ortamına taşınması arttıkça bu sistemlerden aktarılan  sayısal görüntülerin iletimi ve yönetimi, IP-Surveillance sistemlerine adaptasyonu, kritik bir faktör oluşturmaya başlamıştır. 

Uygun sıkıştırma algoritmaları seçilerek bu kritik faktöre çözüm getirilmektedir. Bu dökümanda bazı seçilmiş sıkıştırma algoritmaları incelenecek ve karşılıklı üstün özellikleri ortaya konulacaktır. Bugün surveillance endüstrisinde kullanılan beş ana sıkıştırma algoritması vardır. Bazıları diğerlerinden daha geniş kullanım alanı bulmuşlardır. Bunlar,  hareketli resim/video için MPEG, H.261 & H.263 ve sürekli resimler için JPEG, JPEG 2000 ve Wavelet'dir

Temel sıkıştırma algoritmaları

JPEG, Joint Photographic Experts Group'un baş harflerinden oluşur. Bu grup, bu standardı ve onu takip eden başarılı JPEG 2000 standardını sağlamak ve sürdürmek ile görevlidir. JPEG bugün en yaygın kullanılan tek sıkıştırma formatıdır. İsminden anlaşılacağı gibi sürekli tek görüntünün sıkıştırılması için dizayn edilmiştir. Yakalanan görüntüleri sıkıştıran video çıkışı gibi davranır. Çok yüksek seviyede sıkıştırma ile düşük görüntü kalitesi veya düşük sıkıştırma seviyesi ile iyi resim kalitesi sağlar. Eğer görüntüde insan eli ile yapılmış gibi bölümler varsa veya fazla köşeli bölümler yer alıyorsa, çok yüksek sıkıştırma oranı kullanılıyor demektir. (Aşağıdaki 2 numaralı örnekte olduğu gibi).

1: Orijinal görüntü	2: Sıkıştırmalı JPEG

Yüksek sıkıştırma oranı dosya büyüklüğünün daha küçük olması demektir. Görüntü büyüklüğü küçültülürken paralel olarak görüntü kalitesi de düşmektedir. Öte yandan JPEG bir çok karmaşık teknik kullanarak sıkıştırmayı gerçekleştirir. ‘Quantization’ veya her sayısal görüntüde yer alan ama resim kalitesine kayda değer bir etkisi olmayan tekrarlama bilgilerini yok etme tekniği de bunlar arasındadır. Oldukça akıllı bir yöntem.

JPEG 2000 bu standardı wavelets ile birlikte çalıştırmak için güncelleştirmiştir. Temel olarak yüksek sıkıştırma seviyelerinde oluşan köşeli görüntüleri daha yuvarlak, gözü daha az rahatsız edecek görüntüler ile değiştirmektedir. (3 numaralı örnek). 

3: Wavelet kullanan sıkıştırılmış JPEG 2000

Motion JPEG veya M-JPEG daha yüksek sıkıştırma ornalarına sahip olup özellikle hareketli görüntüler ve video için dizayn edilmiştir. Temel olarak  M-JPEG sayısal video çıkışını bir JPEG resim dizisi olarak görür. Bu standardın avantajları sıkıştırma teknikleri aynı olduğundan JPEG ile aynıdır. Her iki standard da göreceli olarak teknik anlamda ileriye doğru düşünen bir standarttır. Veriyi sıkıştırmak için kullanırlar ve bu teknolojiyi kullanarak hesaplı   kodlama ve kod çözümleme motorları dizayn etmek kolaylaşır. Böylece bu tekniği kullanarak pahalı olmayan network kamera, DVR ve video sunucuları üretmek daha kolaylaşmıştır. MJPEG 2000 standardı da mevcuttur.

MPEG,  Motion Picture Experts Group'un ilk harflerinden oluşur. Bu komite 1980'in sonlarına doğru kurulmuş olup, hareketli görüntülerin ve sesin kodlanması için bir standard yaratmak amacını taşımaktadır. İlk günde bu yana MPEG-1, MPEG-2 ve MPEG-4 standartları yaratılmıştır. Gelecek standardlar  MPEG-7 ve MPEG-21'i de kapsayacaktır.

• MPEG-1 1993 yılında ilan edilen ilk standarttır. MPEG-1 video sıkıştırma tekniklerini  JPEG standardı için geliştirilen tekniklerden almış ve video dizinlerinin daha efektif kodlanması için fazladan teknikler ilave etmiştir. MPEG ile sıkıştırılmış videoda, video dizininin sadece yeni bölümleri dahil edilmekte, görüntünün değişmeyen bitleri basitçe tekrar kullanılmakta böylece daha az görüntü verisinin sıkıştırılması gerekmektedir. MPEG-1, CD üzerine sayısal video kayıdı için kullanılan standarttır. Amaç resim kalitesinden ziyade sıkıştırma oranına odaklanmaktır. Bir çok kişi söz konusu görüntüyü, sayısal olmasına rağmen düşük kaliteli olduğundan dolayı VCR çıkış kalitesi diye adlandırır.

• MPEG-2,  MPEG-1'in sıkıştırma tekniğinin genişletilerek daha büyük ve daha kaliteli görüntüler elde edilmesine odaklanmıştır. Bu ise daha küçük sıkıştırma oranlarını ve daha yüksek band genişliği kullanımını gerektirmektedir. Ayrıca aynı 1.5 Mbps video dizin hızlarında daha fazla gelişmiş teknikler ile video zenginleştirmeyi sağlar. Bu gelişmiş teknikler yüksek maaliyetleri de içerdiğinden MPEG-2 bir çok gerçek zaman surveillance uygulamaları için uygun değildir. Buna rağmen sıkıştırılmış sayısal videonun DVD üzerine kaydında bu standard yaygın olarak kullanılmaktadır.

• MPEG-4, daha düşük band genişliğini kullanan mobil telefon, PDA gibi uygulamaları desteklediği gibi yüksek resim kalitesini ve hemen hemen sınırsız band genişiğini kullanan uygulamaları da destekler. Günümüzde filmler MPEG-4 standardı ile sıkıştırılmaktadırlar. Video mobil telefonlar da bu standardı kullanır. Hem MPEG-2 hem de MPEG-4 bir dizi resim büyüklüğü, resim hızı ve band genişliği kullanımını desteklerler.

4: MPEG karşılaştırma tablosu.

H.26x,  H.261 ve H.263 sıkıştırma tekniklerinin ortak adıdır. Özellikle video konferans için dizayn edilmiştir. Öyleki sesi ve videoyu aşırı derecede düşük band genişliğine sahip hatlar üzerinden (örneğin telefon hatları) iletmeyi amaç edinmiştir. Ayrıca standard telefon hatları üzerinden surveillance görüntülerini iletmek için kullanılmaktadır. Çok düşük band genişliğine sahip uygulamalar için belli bir alan bulmuştur.

Ama network kapasitesi ve band genişliği artık daha az problem olduğundan zaman geçtikçe IP-Surveillance dünyası için daha az tercih edilen bir teknik olacaktır. Bu algoritma henüz bir standard haline gelmemiş olup, International Telecommunications Union (ITU) tarafından önerilen bir tekniktir.

Farklı sıkıştırma algoritmaları farklı fonsiyonlar sağlamakta olup bazıları diğerlerinden daha esnektir. Bu yüzden gereksinimlerinizi göz önünde bulundurarak hangi sıkıştırma tekniğini kullanan cihazları kullanacağınıza kara vermelisiniz.

Hangi sistemin hangi görüntüyü daha iyi yakaladığını göz önünde bulundurmak çok önemlidir. Hareketli resimler mi yoksa olayları ve kişileri tanımlayabileceğiniz, ayırt edebileceğiniz sürekli resimler mi ? Band genişliği önemli bir unsur mu ? Video iletimi için networkte ayrılabilecek band genişliği ne kadar ? Gerçek zaman aşırı derecede yüksek DVD kalitesinde görüntülerin network kamerasından PC ekranına gelmesi oldukça uzun süre alır. Alarm görüntülerinin bu kadar uzun süre alması önemini yitirmesine neden olur. Ayrıca bu kadar yüksek kalitede görüntülerin kayıt edilmesi kayıt sistemini aşırı derecede yükleyerek saatler süren kayıtlara neden olur. 

Bütçe de diğer bir unsurdur. Daha karmaşık algoritmaları kullanan surveillance ürünleri daha pahalı olacak ve oluşturulacak çözümün toplamda maaliyetini arttıracaktır. Sıkıştırma algoritmasını seçmek genel sistem seçiminde önemli bir rol oynamaktadır.

Detaylı sayısal video sıkıştırma teknikleri için tıklayınız. Axis tarafından hazırlanan bu (İngilizce) dökümanda video iletimi ve kayıtlarında kullanılan sayısal video sıkıştırma teknikleri ve standartları detaylı olarak anlatılmaktadır.