Digitale Videokodierung in Überwachungssystemen
Die Codierung oder einfacher die Komprimierung des digitalen Videosignals ist bei der Videoüberwachung von großer Bedeutung. Um zu verstehen, warum, kehren wir zur jüngeren Geschichte zurück.
Die digitale Methode der Videoaufzeichnung wurde erstmals in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts angewendet. Dann war es ein sauberes, unkomprimiertes Video, für dessen Speicherung und Verwendung viel Speicher erforderlich war. Es ist klar, dass es zu dieser Zeit keine Geräte gab, mit denen solche Informationsmengen aufgezeichnet werden konnten, und dann wurden die ersten Codecs erfunden, die speziell zum Komprimieren des Formulars entwickelt wurden.
Seitdem wurden beim Aufzeichnen von Videoinformationen Komprimierung und Codierung verwendet. Andernfalls nimmt das Herunterladen, Verarbeiten, Bearbeiten, Abspielen und Speichern von Videodateien viel Zeit und große Datenmengen in Anspruch. Durch die Codierung werden alle diese Probleme beseitigt.
Der Kodierungsprozess selbst ist recht einfach. Wenn spezielle Codecs verwendet werden, wird der Videodatenstrom kontinuierlich von ihnen analysiert und unnötige / unwichtige Datenblöcke werden einfach abgeschnitten, wodurch die Größe der Videodateien erheblich reduziert wird.
Heutzutage gibt es zwei Arten der Videokomprimierung: Bild für Bild (Intra-Frame) und Inter-Frame-Codierung.
Bei der Einzelbildkomprimierung wird jedes Bild des Videos wie ein Foto als separates Standbild behandelt. Diese Technologie ermöglicht es, Videos in guter Qualität zu erhalten, gleichzeitig wird die Dateigröße geringfügig reduziert, sodass bei dieser Codierung alle Frames gespeichert werden, auch wenn keine Änderungen am Frame vorgenommen wurden. Das heißt, von zehn oder Hunderten identischer Frames werden alle gespeichert, obwohl nur einer ausreicht.
Die Komprimierung zwischen Frames funktioniert nach dem entgegengesetzten Prinzip: Wenn ein Signal verarbeitet wird, wird das gesamte Videobild analysiert, es werden jedoch nur wichtige Änderungen gespeichert, z. B. die Bewegung eines Objekts, während der Hintergrund und die Umgebung des Frames Objekt bleiben gleich. Auf diese Weise können Sie die Größe der Videodatei im Vergleich zur Einzelbildkomprimierung erheblich reduzieren.
Selbst die fortschrittlichsten Videokomprimierungsalgorithmen beeinträchtigen jedoch die Qualität des Originalbilds. Es ist wahr, dass heute Codecs erschienen sind, die Videos so komprimieren, dass es praktisch keinen Qualitätsverlust gibt.
In diesem Fall berücksichtigt die Komprimierung: Videoauflösung, Dateigröße, Methode zum Übertragen und Herunterladen einer Videodatei, Verbreitung statischer oder dynamischer Szenen, Farbe, Kontrast usw. Die Qualität und Größe der resultierenden Videodatei hängt vom verwendeten Codec ab.
Dies ist jedoch noch nicht alles, da die beim Aufnehmen von Videos von Überwachungskameras erhaltene Datei nicht nur komprimiert und codiert werden muss, sondern gegebenenfalls dekomprimiert und decodiert werden muss. Daher ist es besser, denselben Codec wie für die zu verwenden Kompression.
Derzeit gibt es mehrere wichtige Komprimierungsstandards für die Videoüberwachung. Betrachten Sie sie genauer.
Komprimierungsstandard M-JPEG (Motion JPEG)
Es handelt sich um einen lizenzfreien Codierungsstandard, der in den 90er Jahren entwickelt und weit verbreitet wurde. Er verwendet die Intra-Frame-Komprimierungstechnologie. Die mit diesem Codec erhaltene digitale Videosequenz ist eine JPEG-Bildmatrix mit vollem Gewicht. Obwohl dieser Codec die Verwendung einer Reihe von Tools ermöglicht, die die Dateigröße reduzieren, wird er heutzutage aufgrund der geringen Qualität des resultierenden Bildes sowie des minimalen Videokomprimierungsverhältnisses selten verwendet.
MPEG-4-Komprimierungsstandard
Lizenzierter Codierungsstandard, der eine objektorientierte Komprimierung (zwischen Frames) verwendet, dh wenn die Bewegung jedes Objekts im Frame separat verfolgt wird und basierend auf diesen Bewegungen das Videosignal aufgezeichnet wird. Der Hauptvorteil dieses Codecs ist die große Auswahl an Einstellungen für das Komprimierungsverhältnis, die für jede Datenübertragungsrate ausgewählt werden können. Dieses Format ist universell und wird verwendet, um Schweißvideos in Echtzeit anzuzeigen. Dieser Standard ist jedoch bereits veraltet.
Kompressionsstandards H.264 und H.264 +
Neuere lizenzierte Codierungsstandards, die die Größe einer digitalen Videodatei erheblich reduzieren. Diese Codecs ändern die Videobildqualität nur minimal und zeichnen Videosignale für lange Zeit auf, da sie nur wenig Netzwerkbandbreite und Festplattenspeicher benötigen.
Der H.264-Codec ist eines der besten Werkzeuge für die Arbeit in Videoüberwachungssystemen, insbesondere bei Aufnahmen mit hohen Bildraten und hohen Auflösungen.