ساختارهای فشرده سازی تصاویر در دوربین مداربسته(قسمت دوم)

ساختار MJPEG

معروف ترین روش فشرده سازی عکس استاندارد JPEG است که در این روش فشرده سازی Knee در 1:8 (یک به هشت) صورت می گیرد. وقتی که تعداد 16 عدد یا بیشتر از این عکس ها در یک ثانیه نمایش داده شود، این تصاویر از دید بیننده متحرک خواهد بود. تصویر متحرک کامل در سیستم PAL، 25 فریم در ثانیه و در سیستم NTSC، 30 فریم در ثانیه خواهد بود. در تصاویر متحرک از استاندارد Motion JPEG یا M-JPEG استفاده می شود. در این استاندارد Knee در 1:15  اتفاق می افتد. بنابراین با استفاده از استاندارد M-JPEG در بیشترین میزان فشرده ­سازی ظرفیت یک تصویر 450 کیلوبایتی به 30 کیلوبایت تقلیل می­یابد. اما این ظرفیت هنوز هم ظرفیت خیلی زیادی است و در صورت ضبط حتی دو فریم در ثانیه، در طول یک شبانه روز فضایی بالغ بر شش گیگابایت نیاز خواهد بود.

در ساختار MJPEG، رنگ­های یک تصویر با توجه به شباهتی که در یک محدوده دارند، بر مبنای تلورانس داده شده، به یک رنگ تبدیل و در واقع با فرمت متداول JPEG کدگذاری می­شوند و سپس با توجه به سرعت فریم تعیین شده، تصاویر JPEG برای ایجاد تصاویر متحرک در کنار هم ذخیره و یا ارسال می­گردند.

این ساختار به دلیل سادگی در کدگذاری و کدگشایی در دوربین­های مداربسته و سیستم­های نظارت از راه دور از طریق سایت­های وب، بسیار متداول می­باشد. سیستم­هایی که فقط از این ساختار پشتیبانی می­کنند هزینه­ی به مراتب پایین­تری نسبت به دیگر سیستم­ها خواهند داشت و اغلب چنین تجهیزاتی در کاربردهای تبلیغاتی مانند نمایش خیابان­ها و دانشگاه­ها از طریق اینترنت مورد استفاده قرار می­گیرند.

از آنجایی که در چنین سیستم­هایی از فشرده­سازی ساده­ای استفاده می­شود، تصاویری با حجمی بالا برای ذخیره­سازی ایجاد می­گردند که سازندگان این سیستم­ها برای غلبه بر این مشکل عموماً سرعت فریم در ثانیه و یا کیفیت تصاویر را کاهش می­دهند که چنین سیستم­هایی در کاربردهای نظارتی و امنیتی پیشنهاد نمی­شود.

یکی از مزایای MJPEG این است که هر عکسی در یک توالی ویدئویی می­تواند کیفیت ثابتی را تضمین کند که به وسیله­ی سطح فشرده­سازی تعریف شده برای دوربین مداربسته شبکه یا کدگذار ویدئویی تعیین می­شود. سطح فشرده­سازی بالاتر به اندازه فایل کوچک­تر و کیفیت تصویر پایین­تر ختم می­شود.

در MJPEG چون یک تصویر وجود دارد که بعد از آن تصویر دیگری وجود ندارد که در  محدوده­ای زمانی قبل از رسیدن فریم بعدی اجباری جهت فشرده­سازی تصویر باشد، زمان برای فشرده­سازی اهمیت ندارد.

ساختار MPEG

این ساختار پس از M-JPEG  و به وسیله­ی گروه Motion Picture Expert Group طراحی و ایجاد شد. این استاندارد این قابلیت را دارد که قسمت­های اضافی یا مشابه را نه تنها در هر تصویر بلکه در بین تصاویر مختلف و مجاور نیز شناسایی و حذف کند.

در ساختار MPEG-1 از هر تصویر سه فریم متفاوت ساخته می­شود. فریم اول (l-frame) همه­ی خصوصیات و اطلاعات مربوط به ساخت تصویر موردنظر را دارد. فریم بعدی فریم پیش­بینی (P-frame) نام دارد و از l-frame تصویر قبلی ایجاد شده است و از آن برای ایجاد تصویر بعدی استفاده می­شود. فریم آخر یا فریم پیش­بینی دوتایی (B-frames) از دو فریم قبلی و بعدی ساخته می­شود. در این روش فشرده­سازی قسمت­های تکراری و زائد نه تنها در هر تصویر بلکه بین تصاویر مختلف با استفاده از مقایسه فریم­ها با هم حذف می­شوند و به این ترتیب ظرفیت تصاویر ضبط شده در این روش بسیار کم­تر از روش JPEG است.

به عبارت دیگر، در ساختار MPEG-1 بعد از کدگذاری تصاویر با فرمتی مشابه JPEG برای به دست آوردن تصاویر متحرک اولین تصویر در گروه تصاویر یا GOPرا ذخیره نموده و در فریم­های دیگر فقط تغییرات ذخیره می­شوند. بنابراین سرعت فشرده­سازی در این ساختار بسیار بیشتر از ساختار MJPEG خواهد بود.

با توجه به اصل مقایسه­ی تصاویر در صورتی که تصویر گرفته شده از یک مکان دارای حرکت کمتر و عوامل ثابت بیشتری باشد (مثل تصاویر گرفته شده با دوربین­های مداربسته ثابت) ظرفیت تصاویر خیلی کمتر از حالت­های دیگر خواهد بود و به همین صورت این روش فشرده­سازی امکان فشرده کردن تصاویر را تا نسبت 100:1 نیز فراهم می­کند.

ساختار MPEG-2 نوع پیشرفته­تری از فشرده­سازی به روش MPEG است که با استفاده از این روش فشرده­سازی می­توان 90 دقیقه از یک فیلم با کیفیت VHS را در فضایی به بزرگی 650 مگابایت ذخیره کرد.

از طرفی قابلیت استفاده از interframe یا حذف قسمت­های تکراری در تصاویر مجاور دارای محدودیت­هایی نیز هست. در صورتی که تصاویر فشرده شده دارای تغییرات دائمی و ناگهانی باشد، میزان فشرده­سازی تصاویر به شدن کاهش می­یابد. بنابراین ظرفیت تصاویر ضبط شده در فرمت­هایی که دارای قابلیت interframe هستند تا حد زیادی به تغییرات در تصاویر نیز وابسته است.

به عبارت دیگر، ساختار MPEG-2 شبیه ساختار MPEG-1 می­باشد و به دلیل نیاز به کیفیتی بالاتر نسبت به MPEG-1 به وجود آمد و اغلب در کاربردهای تصویربرداری در زمینه­های سینمایی و پزشکی دارد که با توجه به وضوح تصویر بالای تصاویر دیجیتال شده، این ساختار توانایی بیشتری در خصوص بزرگ­نمای دیجیتال خواهد داشت، اما سرعت پهنای باند بیشتری را نیز برای انتقال تصاویر به خود اختصاص خواهد داد.

تجهیز متداول برای این ساختار به دلیل سرعت بالای اطلاعات کد شده، DVD بوده که در نتیجه عموماً این ساختار در کاربردهای مخابره راه دور تصاویر و اینترنت توصیه نمی­شود.

ساختار MPEG-4 بر مبنای این که دیدی شیء گرا و متفاوت با آنچه گفته شد به تصاویر دارد، فشرده­سازی بیشتری را به ارمغان آورده است.

مطالب مرتبط

آموزش های مرتبط :


پیش ثبت نام در دوره ها

با پر کردن فرم زیر در اسرع وقت با شما تماس گرفته می شود

  • 8 + 5 =
  • این فیلد برای اعتبار سنجی است و باید بدون تغییر باقی بماند .
به این مطلب امتیاز دهید
2
Sending
User Review
0 (0 votes)