was sind unkomprimierte Videoformate

Arten von Videos

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MPEG-1

Das MPEG-1-Videokomprimierungsformat wurde von der Motion Picture Expert Group entwickelt, einer internationalen Organisation, die Videokomprimierungsstandards erstellt. Es unterstützt eine maximale Bildauflösung von 4095 x 4095 Pixel bei einer Bildrate von bis zu 60 Mal pro Sekunde. Im Allgemeinen wird jedoch eine Auflösung von 352 x 288 verwendet, was der Qualität der Aufnahme auf einer normalen VHS-Kassette entspricht.

Wie werden die Informationen in diesem Format komprimiert? Angenommen, wir haben die folgende Szene: Das Auto fährt von Punkt “A” nach Punkt “B”. Die Bewegung der Maschine kann durch zwei Parameter beschrieben werden: den Bewegungsvektor von Punkt “A” zu Punkt “B” und den Drehwinkel um ihre Achse. Gleichzeitig bleibt der Hintergrund unverändert oder nahezu unverändert: Es ist unwahrscheinlich, dass der Betrachter auf die Schwingungen kleiner Äste in der Nähe entfernter Bäume achtet. Sie können den Frame also in zwei Komponenten unterteilen: Der Hintergrund, der einmal gespeichert und dann während der Wiedergabe aller Frames ersetzt wird, und der Bereich, in dem sich das Auto bewegt, müssen für jeden Frame separat aufgezeichnet werden.

Digitales Video: eine Übersicht über Formate

Im MPEG-1-Format werden alle Bilder in einem Film in drei Typen eingeteilt: I-, P- und B-Bilder. Der erste Typ (I-Bilder, Intra-Bilder) enthält Ankerbilder. Ihre Bilder werden vollständig im JPEG-Format gespeichert. Für die vorhergesagten Frames werden nur die Unterschiede zum vorherigen i-Frame aufgezeichnet, was viel weniger Speicherplatz erfordert. Bei B-Frames (bidirektional interpolierte Frames) bleiben die Unterschiede zum vorherigen und nächsten I- oder P-Frame erhalten (Abb. 2).

Digitales Video: eine Übersicht über Formate

Infolgedessen beträgt die komprimierte Dateigröße ungefähr 1/35 des Originals. Dies bedeutet, dass anderthalb Stunden Film mit der Qualität einer analogen VHS-Kassette im MPEG-1-Format auf zwei CDs passen. Für die Übertragung über das Internet oder in Satellitenübertragungsnetzen ist dieser Standard natürlich nicht geeignet. Es gab jedoch viele Consumer-Video-CD-Player, die in diesem Format arbeiten (und sie werden übrigens noch immer produziert).

MPEG-2

MPEG-2 ist eine zusätzliche Erweiterung von MPEG-1. Die empfohlene Rahmengröße wurde erhöht. Es ist jetzt 1920 x x 1080 Pixel groß und bietet Unterstützung für Sechs-Kanal-Audio. Das Abspielen von Videos in diesem Format erfordert jedoch mehr Rechenleistung von Ihrem Computer.

Es sollte beachtet werden, dass an der Erstellung des MPEG-3-Standards gearbeitet wurde (nicht zu verwechseln mit dem mittlerweile beliebten Audiokomprimierungsformat: MPEG-1 Audio Layer 3). Es sollte die Basis für digitale HDTV-Fernsehsysteme werden. Die Arbeit wurde jedoch unterbrochen, da die notwendigen Anforderungen für HDTV in Form kleiner Erweiterungen von MPEG-2 umgesetzt wurden.

Dieses Format ist im Westen mittlerweile weit verbreitet: Es wird zur Übertragung von Videos über Satellitenkanäle und digitale Kabelnetzwerke verwendet. Außerdem werden alle DVD-Video-Discs in diesem Format aufgezeichnet.

MJPEG

Tatsächlich ist MJPEG (Motion JPEG) ein Übergangsformat vom Komprimieren normaler Fotos zum Komprimieren von Videos. Jedes Bild wird im JPEG-Format aufgenommen und dann in das Filmmaterial eingefügt. MJPEG wird hauptsächlich in Videobearbeitungskarten wie Fast AV Master, MiroVideo DC50 usw. verwendet. Sie können den Videostream von 30 MBit / s auf 6 MBit / s reduzieren. Für die Verwendung in Heimvideoplayern ist dieser Standard aufgrund des geringen Komprimierungsverhältnisses (5: 1) und des Mangels an Mitteln zum Synchronisieren von Video und Ton nicht sehr geeignet.

MPEG-4

Die Formate MPEG-1 und MPEG-2 boten keine echte Möglichkeit, Videos über das Internet zu übertragen und darauf basierend interaktives Fernsehen zu erstellen: Die Dateigröße war zu groß. Um dies drastisch zu reduzieren und andere für die Videoübertragung erforderliche Funktionen zu implementieren, wurde mit den Spezifikationen eines neuen Formats begonnen: MPEG-4. Tatsächlich konzentriert es sich weniger auf die Videokomprimierung als vielmehr auf die Erstellung sogenannter “Multimedia-Inhalte”: die Verschmelzung von interaktivem Fernsehen, 3D-Grafiken, Text usw.

Die wichtigste Neuerung für das Video selbst war die weitere Verbesserung der Technologien zur Zerlegung einer Szene in Objekte und Algorithmen für deren effektive Komprimierung. So können beispielsweise beim Komprimieren einer Videoaufzeichnung eines Tennismatches die meisten Frames bedingt in Bilder der Tribünen (Hintergrund) und der Spieler zerlegt werden.

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Videokomprimierungsformate

Videokomprimierungsformate

Vor dem Aufbau eines Videoüberwachungssystems muss ein Techniker eine Reihe kritischer Probleme und Aufgaben lösen. Neben der Auswahl von Kameras, Servern und Software muss das optimale Komprimierungsformat für die Videoübertragung des Systems ausgewählt werden. Die Hauptformate für Videoüberwachungssysteme sind MJPEG, MPEG-4 und H.264 (MPEG-4 Teil 10). Kontroverse “Welches Format ist besser?” Ähnlich wie bei den Streitigkeiten “Wofür ist die Zukunft: Analog oder IP?”, Die seit mehreren Jahren andauern, können Experten jedoch immer noch keinen Konsens erzielen. In diesem Artikel werden wir über die Eigenschaften der Formate, die Parameter, die bei der Auswahl berücksichtigt werden müssen, und die Technologien zur Analyse von Videostreams sprechen.

Video komprimieren

Die Videos der IP-Überwachungskameras erreichen den Server in komprimierter Form. Bei der Komprimierung werden im Allgemeinen Merkmale entfernt, die für das menschliche Auge fast unsichtbar sind, obwohl die Komprimierung manchmal ohne Informationsverlust erfolgt. Komprimierter Videostream erfordert weniger Netzwerkbandbreite und weniger freien Festplattenspeicher. Um das Video anzuzeigen oder zu analysieren, muss der resultierende Stream entpackt werden. Wenden Sie den umgekehrten Konvertierungsalgorithmus auf die Komprimierung an. Die Kombination von Komprimierungs- und Dekomprimierungsalgorithmen wird als Video-Codec bezeichnet. Videocodecs unterschiedlicher Standards sind nicht miteinander kompatibel. Mit einem Codec komprimierte Videoinformationen können in der Regel nicht mit einem anderen Codec dekomprimiert werden.

Es gibt verschiedene Arten der Komprimierung.

Mit der verlustfreien Komprimierung erhalten Sie nach dem Decodieren ein Bild, das sich nicht vom Originalbild unterscheidet.
Bei einer verlustbehafteten Komprimierung gehen nach dem Decodieren Informationen verloren.

Es sind mehrere verlustbehaftete Komprimierungsimplementierungen möglich:

verlustbehaftete prozentuale Komprimierung – Der Verlust ist für das menschliche Auge so unbedeutend, dass der Rahmen vor und nach der Decodierung für den Bediener praktisch nicht zu unterscheiden ist.
verlustbehaftete Komprimierung – Die Unterschiede zwischen den Frames vor und nach dem Decodieren sind spürbar, aber immer noch nicht sehr ausgeprägt. Alle zur Analyse der Ereignisse erforderlichen Informationen werden gespeichert.
Verlustkomprimierung: Streaming-Videokomprimierung von geringer Qualität, die beim Dekodieren Artefakte (merkliche Videoverzerrungen) verursacht. Das Auftreten von Artefakten führt zu einer Abnahme der Bildschärfe, dem Auftreten von Feldern derselben Farbe (wenn verschiedene Farbtöne in einem kombiniert werden) und dem Auftreten von Bildblockaden (Pixelierung, Körnigkeit). Das Vorhandensein von Artefakten führt zu falschen Ergebnissen der Analyse des Videostreams durch die Systemsoftware.
Während des Komprimierungsprozesses werden zur Reduzierung der Größe des Videostreams die Anzahl der Farbtöne im Bild verringert, die Farbauflösungen verringert und kleine Details im Bild, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, entfernt. Vorhersagen von Änderungen basierend auf bereits empfangenen Daten; Entfernen Sie doppelte Pixelwerte.

Videokomprimierungsformate

Es gibt viele Komprimierungsformate, MJPEG, MPEG-4 und H.264 sind die beliebtesten in der Videoüberwachung.

MJPEG-Format

Für das MJPEG-Komprimierungsformat ist eine Videosequenz eine Folge von Standbildern: JPEG-Bilder. Die Komprimierung erfolgt für jeden Frame (Intraframe) einzeln. Wir erhalten völlige Unabhängigkeit von einzelnen Bildern. Beim Abspielen einer Videodatei ist die Bildqualität immer noch gut: Aus dem MJPEG-Format können Sie immer Frames mit einem klaren Bild der Ereignisse erhalten. Dies erfordert keine hohe Prozessorleistung, belastet jedoch das Netzwerk erheblich und erfordert eine große Menge an Speicherplatz. Dieses Format zeichnet sich durch bildblockierende Artefakte aus, Felder derselben Farbe. Die Kameradaten sind verlustbehaftet, daher kann man nicht sagen, dass keine Verzerrungen vorliegen. Eine andere Sache ist, dass das menschliche Auge in JPEG bei korrekter Einstellung der Kamera kaum Verzerrungen bemerkt.

MPEG-4- und H.264-Formate

Bei den Formaten MPEG-4 und H.264 wird die Komprimierung sowohl innerhalb eines Frames als auch für eine Reihe von Frames (zwischen Frames) durchgeführt. H.264-Video (MPEG-4-optimiert oder MPEG-4-Teil 10) ist keine Folge einzelner Bilder, sondern eine Kette verwandter Daten – Video-Streaming. Die Vorteile dieses Formats sind, dass nicht alle Frames gespeichert werden, sondern nur das Referenzbild und seine nachfolgenden Änderungen.

Wenn ein wesentlicher Teil des Bildes unverändert bleibt, ist die resultierende Videogröße viel kleiner als bei MJPEG. Wenn das MJPEG-Format einen Satz von Bildern mit jeweils 200 KB senden kann, sendet das H.264-Format ein Referenzbild mit 200 KB und die nachfolgenden Änderungen, die viel kleiner sind.