MxPEG: кодек для охранного видеонаблюдения

Многие утверждают что для охранного видеонаблюдения лучше всего подходит использование кодека H.264 и другого не может и быть. Действительно ли это так? Давайте взглянем на некоторые факты…

Основные кодеки, используемые в системах безопасности на данный момент – это H.264, M-JPEG и MxPEG. В этой статье мы рассмотрим краткую справочную информацию об этих кодеках, а также увидим разницу между Inter и Intra кодеками. Мы надеемся, что данная статья поможет понять нашим читателям, почему компания MOBOTIX разработала свою технологию сжатия видео потока, а не использовала уже имеющиеся разработки в охранном видеонаблюдении.

«Фильм»… Всем знакомо данное значение слова. Мы смотрим фильмы дома, ходим в кинотеатры, смотрим фильмы в автомобиле, фильмы прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Синематограф зародился в конце 19 века и стал особенно популярным в 20 веке. Кинематографы создавали «движущиеся изображения» посредством передачи ряда статических кадров в определенной последовательности и определенной скорости, чтобы создать иллюзию плавного движения в кадре, а не связанных между собой отрывков.

С наступлением информационных технологий, были разработаны алгоритмы сжатия видео потока, для повышения эффективности его передачи и качества. По мере сжатия из кадра удаляется часть информации, чтобы снизить размеры источников хранения и уложиться в имеющиеся полосы пропускания. Т.е. сначала видео поток кодировался (сжимался), после этого передавался до получателя, где происходило декодирование (расшифровка). Это процесс осуществляли с помощью специалmных устроиств или программ, называемых кодеками. И на сегодняшний день есть два основных стандарта кодеков: interframe и intraframe.

Intra Кодеки

К ним отсносится всем известный кодек M-JPEG, обеспечивающий неизменно высокое качество изображения посредством сжатия каждого отдельного кадра. Такой тип сжатие используется в профессиональной киноиндустрии, предоставляя гарантии высокого качества видео потока, сохраняя целостность изображения независимо от изменений внутри сцены.

Процесс кодирование и декодирование с Intra кодеком является быстрым, эффективным и не так загружают процессор. Каждый кадр является опорным кадром (он же, ключевой I-frame), нет межкадрового предсказания. Недостатком Intra кодек является то, что необходимо большой полосы пропускания и размера видеоархива. Ведь каждый отдельный кадр в последовательности хранит все детали сцены, даже если не произошло никаких изменений. Например, человек пробежал мимо неподвижной стены, т.е. в каждом кадре будет продублирована информация о стене.

Первое поколение мегапиксельных IP-камер выпущенных на рынок использовали именно Intra (M-JPEG), кодек, при этом качество изображения производили неизгладимое впечатление, особенно в мегапиксельном разрешении, а требования к центральному процессору были минимальны.

Однако некоторые посчитали, что M-JPEG является не эффективным кодеком, т.к. предъявляет выокие требования к пропускной способности сети. В результате были разработаны новые принципы работы сжатия – Inter кодеки (MPEG-4). Однако, решив проблему с пропускной способностью, возникла следующая проблема - по сравнению с M-JPEG, MPEG-4 показал заметное снижение качества изображения, возросли требования к мощности процессора, а также увеличилось время ожидания потока от камеры из-за более сложного алгоритма сжатия.

Inter Кодеки

Interframe кодеки сжимают не отдельные изображения, а целые группы изображений (GOP) К inter кодекам, относятся MPEG-2, MPEG-4 и H.264, и применяют сложные алгритмы сжатия, удаляя большую часть информации из большинства кадров. Сохранив информацию лишь об изменившихся деталях в кадре, данные кодеки опираются на предыдущие, а иногда и впередиидущие кадры, чтобы восстановить неподвижные детали изображения.

Одним из последни методов сжатия является H.264 – отличный кодек для потокового видео. Однако, в нем полностью отсутствуют возможность обработки точных данных из кадра для последующего контроля. Не удивительно ведь этот кодек создавался для других целей, и к охранному видеонаблюдения имеет лишь малое отношение.

Как Вы себе представляете идентификацию лица человека или номерного знака, просматривая видео сжатое кодеком H.264 из которого удаленна часть информации? Возможно на первый раз он сохранит все необходимые детали. А что будет если не сохранит? Что будет если Вы не сможете понять кто зашел к Вам в охраняемую зону и вынес непонятный предмет? На этот вопрос необходимо ответить каждому, кто планирует создать систему охранного видеонаблюдения.

Помимо этого в H. 264 из-за сложного вычислительного процесса, требующего одновременного сохранения нескольких кадров в памяти и прямого доступа к ним, происходят еще большие задержки в процессе кодирования по сравнению с другими Inter кодеками. Вследствие этого появляется задержка по времени между моментом приема изображений камерой и передачей их к месту просмотра.

MxPEG: как учиться на чужих ошибках

MxPEG был разработан специалистами MOBOTIX AG, т.к. было очевидно, что не один из существующих стандартов сжатия не может в полной мере отвечать требованиям охранного, мегапиксельного видеонаблюдения. Одной из основных причин, являлась необходимость точной идентификации изображения в зонах контроля. Именно с этим у Inter кодеков возникали проблемы.

MOBOTIX, объединил сильные стороны Intra и Inter кодеков. Используя MxPEG, Вы получаете возможность передачи потока, как у Inter кодеков, а качество изображения, как и с использованием Intra кодека. Таким образом возможно извлечь информацию как о статичных объектах , так и динамических. К тому же отсутствуют задержки при передачи потока, процесс кодирования происходит «на лету» . Помимо видео, MxPEG способен передавать аудио поток синхронизированный с видеорядом.

Ну а напоследок хотелось бы отметить еще одно приемущество – MxPEG экономически эффективен: к примеру стандартный ПК (Pentium IV 3,0 ГГц, 512 Мб ОЗУ, 16 Мб GP) способен одновременно обработать до 40 потоков в формате MxPEG на просмотр и запись, обеспечив до 25 fps. Разве это возможно с H.264?

По материалам MxInstaller com