Стандарты (кодеки) сжатия изображения: M-JPEG, Н.264 в системах видеонаблюдения

Стандарты сжатия изображения, или же кодеки, весьма распространены в деле видеонаблюдения. Ниже приведен их список, упорядоченный по времени их появления.

M-JPEG, Н.264 в системах видеонаблюдения

Формат JPEG представляет собой один из первых стандартов сжатия, и появился он около 15 лет назад. На данный момент он используется многими программами, среди которых в основном редакторы изображений и интернет-браузеры. Одним из недостатков данного стандарта является тот факт, что из-за характерной для JPEG блочной структуры данных, при которой изображение делится на блоки пикселей размером 8х8, сильное сжатие картинки может привести к потере некоторых цветных деталей и к образованию так называемых «артефактов». Артефакты представляют собой участки с искаженным цветом или яркостью в плавных переходах изображения или же на его контрастных границах. Но, тем не менее, формат JPEG, можно сказать, прижился во многих сферах, в том числе, и в сфере видеонаблюдения, где его оценили в первую очередь за высокую степень сжатия изображений. В отличие от прочих стандартов, бывших современниками JPEG, именно этот мог предложить возможность создания архива, занимающего на порядок меньший объем. Как известно, в системах видеонаблюдения особенно остро стоит вопрос как раз с хранением информации, и, как следствие, на способность сжатия в тех или иных кодеках внимание обращают в первую очередь.

M-JPEG, по сути, и стандартом сжатия то не является. На самом деле, это всего лишь продвинутый вариант формата JPEG, унаследовавший большинство характерных черт у своего «прародителя». Расшифровывается данная аббревиатура как Motion JPEG. В M-JPEG каждое изображение сжимается независимо друг от друга. В числе недостатков M-JPEG все та же блочная структура данных, что и в JPEG, то есть деление изображения на блоки 8х8 пикселей, а также относительно низкая способность сжатия данных, особенно если сравнивать ее с более продвинутыми форматами и методами сжатия, вроде MPEG4 и Wavelet. К преимуществам M-JPEG можно отнести удобство в использовании, что делает данный формат как нельзя более подходящим для работы в устройствах, не располагающих большим количеством вычислительных ресурсов. Также стоит отметить нелинейный монтаж видео – то есть, если берется один конкретный кадр из какого-либо источника M-JPEG, то его без проблем возможно записать в выходной поток M-JPEG, опуская при этом стадии декодирования и сжатия. При использовании M-JPEG получаются весьма качественные стоп-кадры, и именно поэтому данный формат довольно популярен в системах видеонаблюдения.

Формат Wavelet также довольно известен в сфере видеонаблюдения. Он превосходит формат JPEG сразу по нескольким параметрам. Во-первых, он не делит изображение на привычные блоки 8х8, а представляет его как набор реальных коэффициентов. Это позволяет данному методу повысить эффективность сжатия. Во-вторых, алгоритм Wavelet анализирует все изображение целиком, благодаря чему становится возможным избежать появления артефактов при сжатии. Таким образом, Wavelet предлагает лучшую, чем JPEG, степень сжатия, не теряя при этом качество изображения.

сравнение M-JPEG и Н.264 в системах видеонаблюдения КазаниJPEG-2000 – это немного видоизмененный вариант системы сжатия Wavelet. В нем становятся доступными несколько дополнительных модулей для интернет-браузеров и для некоторых графических редакторов.

Motion JPEG-2000 – во многом похож на стандарт M-JPEG, но базируется на формате сжатия JPEG-2000.

Н.261 – данный стандарт был принят в 1984 году и предназначался он, прежде всего, для передачи данных на низких скоростях.

MPEG-1 – являлся улучшением формата Н.261 и был создан для улучшения записи видеороликов на компакт-диски. Так же, как и предшественник, был рассчитан для работы на низких скоростях передачи данных, не превышающих 1,5 Мбит\с.

MPEG-2 – был модификацией стандарта MPEG-1 и разрабатывался специально для облегчения работу вещательного телевидения. В нем используется низкий уровень сжатия для того, чтобы позволить передачу видеоданных без потери качества. В настоящее время применяется на кабельном телевидении, при записи DVD-дисков, а также в цифровых видеорегистраторах.

Н.263 – изначально создавался с целью достичь более высокого, нежели чем в стандарте MPEG-2, уровня сжатия, сохранив при этом качество видео. В 1998 году был окончательно принят как международный стандарт и обзавелся двумя модификациями - Н.263+ и Н.263++.

MPEG4 – является одним из самых продвинутых стандартов сжатия. С его помощью можно сжимать видео и аудио на высокой скорости передачи данных. Применяется также в мобильной телефонии, телевидении и в интернете.

MPEG-7 – один из последних стандартов, который применяется для того, чтобы описывать аудио и визуальное содержимое файла.

MPEG-21 – стандарт, предназначенный для описания всей структуры взаимодействия объектов MPEG и пользователей.

Н.264 – новейший из стандартов сжатия, взявший за основу форматы Н.263 и MPEG4. Способен максимально эффективно сжимать те или иные данные, теряя при этом минимум качества. Применяется зачастую в телевидении высокой четкости.

размер архива при сжатии Н.264 в системах видеонаблюдения