هنگامی که ویدئویی توسط یک دوربین مداربسته ضبط می شود؛ فشرده سازی آن به منظور صرفه جویی در پهنای باند و حافظه مصرفی ضروری است. فشرده سازی معمولا توسط یک الگوریتم Codec نظیر MJPEG، MPEG-4، H.264 یا H.265 انجام می پذیرد. در این مقاله به بررسی نحوه عملکرد این Codec ها خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.

یک Codec در حوزه نظارت تصویری دقیقا مثل یک Codec استاندارد عمل می کند که با جستجو و حذف اطلاعات اضافی، حجم ویدئو را کاهش می دهد. کلمه CODEC را می توان به دو بخش تقسیم کرد: CO = که مخفف Compression به معنای فشرده سازی است DEC = که مخفف Decompression به معنای خروج از حالت فشرده است. بخشی از سیستم مداربسته که ویدئو را ایجاد می کند، قبل از ارسال آن را فشرده می سازد و بخشی از سیستم که آن را دریافت می کند، قبل از نمایش ویدئو در کامپیوتر، گوشی موبایل، تبلت و ... آن را از حالت فشرده خارج می سازد.   در یک سیستم آنالوگ، دستگاه DVR سیگنال های آنالوگ را به دیجیتال تبدیل می کند و با استفاده از یک الگوریتم ویدئوها را قبل از ضبط روی هارد دیسک یا انتقال نمایش زنده آن به کامپیوتر یا دستگاه دیگر، فشرده سازی می کند.  

فشرده سازی در یک سیستم مداربسته با دوربین های آنالوگ و DVR

دستگاه DVR سیگنال های ویدئویی را از آنالوگ به دیجیتال تبدیل می کند و با بکارگیری الگوریتم های Codec نظارت تصویری که بخش هایی از اطلاعات ویدئویی را برای حفظ حداکثر حافظه ممکن حذف می کند؛ ویدئوها را فشرده سازی می کند.  

فشرده سازی در یک سیستم مداربسته با دوربین های شبکه و NVR

در یک سیستم مداربسته تحت شبکه، دوربین مداربسته مسئولیت دیجیتالی کردن سیگنال ویدئویی و فشرده سازی آن را بر عهده دارد، بنابراین دوربین ویدئو را مستقیما به دستگاه NVR ارسال می کند تا در هارد دیسک ذخیره شود.

دستگاه NVR ویدئوها را در فرمت دیجیتال دریافت می کند تا آن را ضبط کرده و به رایانه ای منتقل کند که نرم افزار نظارتی خاصی را دارد.   سوالی که به ذهن خطور می کند این است که اگر برخی از اطلاعات ویدئوی دیجیتال حذف می شوند، آیا کیفیت ویدئو نیز افت می کند؟ بله، اما ایده اصلی در این روش این است که اطلاعات به میزانی حذف شوند که کمترین تاثیر را بر کیفیت نهایی داشته باشد و هر یک از الگوریتم های Codec های نظارت تصویری به روش خاص خود درصدد دستیابی به این هدف هستند.  

شناخته شده ترین CODEC های نظارت تصویری:

• MJPEG : که با دنباله ای تصاویر کار می کند.
• MPEG-4: که با تغییرات موجود در تصویر اصلی و جزئی کار می کند.
• H.264: که نسخه تکامل یافته MPEG-4 با چندین بهبود است.

 

کدک MJPEG چطور کار می کند

بیایید ابتدا به بررسی MJPEG بپردازیم که در واقع چیزی بیش از مجموعه ای تصاویر کامل نیست که در دنباله ای سریع ارسال می گردند تا این حس را القا کنند که تصویر در حرکت مداوم است.

در این مثال، ما 5 تصویر داریم که به صورت دنباله ای سریع از تصاویر پخش می شوند تا حس حرکت را القا کنند. اگر دوربین به پردازش ثبت تصاویر بیشتری ادامه دهد امکان دستیابی به حرکات پیچیده تری مانند تصویر متحرک زیر وجود خواهد داشت:

 

این اساس الگوریتم MJPEG است که رشته ای از تصاویر کامل دوربین را برای دستگاه ضبط ارسال می کند تا پخش گردند. هر قدر فریم های بیشتری در ثانیه ارسال شوند، "اثر رباتی" کمتری در ویدئو رخ خواهد داد. بیشتر پروژه های مداربسته با نرخ فریم 15FPS طراحی و پیاده سازی می شوند. زیرا این میزان برای نمایش ویدئو با کیفیت حرکتی مناسب است و در عین حال سبب صرفه جویی قابل توجهی در منابع انتقال و ذخیره سازی می گردد.  

کدک MPEG-4 چطور کار می کند

کدک MPEG-4 با روشی هوشمندانه در ضبط و ارسال ویدئو از دوربین به دستگاه ضبط؛ بنحوی طراحی شده است که ترکیبی از تصاویر کامل و جزئی را ضبط و ارسال نماید. ایده اصلی این است که با تفکیک ویدئو به فریم های (تصاویر) کامل و جزئی و ارسال آنها به دریافت کننده (دستگاه NVR یا کامپیوتر) که مسئول سازماندهی و ترکیب مجدد ویدئو است؛ در منابع صرفه جویی صورت گیرد.

دوربین اولین تصویر کامل (Image1) را ارسال کرده و سپس تنها شروع به ارسال قسمت های متحرک تصویر (یعنی دست) در موقعیت های مختلف می کند. همانگونه که در تصاویر 2 تا 5 می توانید ببینید.  

کدک H.264 چطور کار می کند؟

H.264 چیزی بیشتر از نسخه تکامل یافته ای از MPEG-4 نیست زیرا دقیقا از همان اصول استفاده می کند. هرچند الگوریتم های بهبود یافته در این کدک از پهنای باند و حافظه کمتری استفاده می کنند. تا کنون برخی از تولیدکنندگان محصولات CCTV شروع به استفاده از کدک H.265 نموده اند که ویدئوها را بیشتر فشرده می کند و در آینده به استانداردی جدید در بازار نظارت تصویری تبدیل خواهد شد.