ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
В. Ануров
Системы цифровой видеорегистрации №2, 2006
Цифровые системы видеонаблюдения становятся неотъемлемой частью решений, направленных на обеспечение безопасности. На рынке сегодня представлен большой ассортимент соответствующего оборудования. Каким же образом подобрать оптимальный вариант для каждой конкретной задачи? На какие технические параметры следует обратить внимание?
Основные ориентиры для выбора систем
Многоканальный цифровой видеорегистратор (МЦВР) обладает целым рядом параметров и характеристик, грамотно оценить совокупность которых способен только специалист. Цена ошибки может оказаться крайне высокой. Дело не только в стоимости самой системы, но и в том, что несоответствие оборудования возложенным на него обязанностям может привести к потерям куда более ощутимым. Рекламная информация подчас способна скорее ввести в заблуждение, нежели помочь. Поэтому при выборе системы важно если уж не разбираться во всех нюансах, то, по крайней мере, иметь представление о принципах и технологиях, которые лежат в основе современных МЦВР. Попробуем понять, на какие аспекты следует обращать внимание при выборе оборудования. Главными из них являются:
• основные технические характеристики, определяющие функциональность и качество работы систем;
• экономические показатели;
• уровень поддержки системы.
В данной статье мы рассмотрим различные технические параметры, наиболее важные для осуществления корректного выбора оборудования видеозаписи. К их числу отнесены:
1. поддерживаемые форматы видеокадров;
2. применяемая технология компрессии видео (которая определяет качество и степень сжатия изображения);
3. суммарная скорость обработки/записи немультиплексированных изображений для видеосервера (что позволяет определить удельную стоимость средств видеозаписи нижнего уровня в расчете на один канал);
4. наличие многоканального детектора движения;
5. возможность экспорта видеоинформации;
6. возможность создания сложных многоуровневых систем;
7. наличие средств задания логики работы и средств для интеграции с внешними системами;
8. пригодность полученных видеоматериалов ля проведения идентификационных исследований.
Таблица 1. Требования к пропускной способности (видео без сжатия) для различных форматов видеокадров

Формат Разрешение по горизонтали Разрешение по вертикали Количество пикселей в кадре Полоса пропускания, Мбит/с
(при частоте 25 кадр/с)
QCIF 176 144 25344 15
CIF 352 288 101376 58
4CIF 704 576 405504 232
16CIF 1408 1152 1622016 928
Форматы видеокадров
При записи изображения обычно используется не менее 8 бит (1 байт) - сегодня стандартом де-факто являются видеоАЦП с 9-10 бит на цветовую компоненту - для представления 256 (512, 1024) уровней яркости красного, зеленого и синего цветов (RGB) или со структурой дискретизации цветного видеосигнала YUV 4:2:2. Таким образом, для хранения одного элемента изображения (пикселя) требуется 3-4 байта.
Для передачи видео существует ряд форматов с разным разрешением, требующих определенной пропускной способности (см. табл. 1). Базовым является общий промежуточный формат CIF (Common Intermediate Format), остальные -производные от него. Часто упоминается формат SIF, совпадающий c CIF для видеостандарта PAL, а для NTSC задающий кадр с разрешением 352x240.
В соответствии с требованиями Технического задания в системе видеозаписи должен использоваться формат 4CIF (или его варианты 704x576, 720x576, 768x576), в некоторых источниках его называют Full.
Связанная с форматом видеокадра такая характеристика, как четкость видеоизображения, существенна для обеспечения качества видеозаписи. Формату CIF соответствует максимальное разрешение около 250-280 телевизионных линий (далее - ТВЛ) по горизонтали (качество VHS), а формату 4CIF - не менее 400 линий по вертикали и до 500-550 ТВЛ по горизонтали (качество S-VHS).
Проверку четкости видеоизображения производят с помощью специальных телевизионных измерительных таблиц по методикам, описанным в стандартах:
1. ОСТ 58.30.2003 'Таблицы отражательные телевизионные для цифрового телевидения. Общие технические требования';
2. ОСТ 58-19-99 'Таблицы цветные испытательные телевизионные. Общие технические требования';
3. ГОСТ 14872-82 'Таблицы испытательные оптические телевизионные. Типы, размеры и технические требования';
4. ГОСТ 7845-92 'Система вещательного телевидения. Основные параметры. Методы измерений'.
Технологии компрессии видео
Для сжатия входной видеоинформации и ее последующего восстановления используются различные типы кодеков.
Подходы к сжатию видео принципиально отличаются от используемых в универсальных алгоритмах сжатия 'без потерь' (таких, как RLE или LZW), широко применяемых в программах-архиваторах и различном коммуникационном оборудовании (модемах, маршрутизаторах и т.п.). Максимальный коэффициент сжатия, достижимый с их помощью, составляет 1:4, что абсолютно недостаточно для большинства приложений.
Основные методы компрессии, применяемые в настоящее время, можно разделить на две группы. Первую группу составляют методы, использующие внутрикадровое сжатие (каждый кадр обрабатывается отдельно). Это JPEG (Motion JPEG), Wavelet и JPEG-2000. Во вторую группу входят методы, использующие межкадровое или поточное сжатие: MPEG-1, H.261/H.263, MPEG-2, MPEG-4. Существуют разновидности Wavelet, в которых применяется межкадровое сжатие (так называемая дельта-компрессия). Основные характеристики различных методов приведены в табл. 2.
Требования к пропускной способности во многом определяются необходимым качеством видеоизображения, которое в свою очередь зависит от его динамичности.
< p>
Борьба с неизбежными потерямии
Все методы сжатия изображений, обеспечивающие высокие коэффициенты компрессии, предполагают некоторые потери (то есть восстановленное изображение не совпадает в точности с исходным). Эти потери связаны с отказом от передачи или некоторого 'загрубления' компонентов изображения, чувствительность к точности воспроизведения которых у человеческого глаза невелика.
При сжатии изображений осуществляется переход от традиционного RGB-представления к цветовой схеме YCrCb:
Y = 0,299xR+0,587xG+0,114xB;
Cb = (B-Y)/0,866/2+128;
Cr = (R-Y)/0,701/2+128.
Чувствительность человеческого глаза к цветностным компонентам (цветовым плоскостям) Сb и Сг значительно меньше, чем к яркостному Y-компоненту, поэтому при выполнении этого преобразования осуществляется прореживание (interleaving) Cb- и Cr-компонентов, когда для группы из четырех соседних пикселей (2x2) вычисляются Y-компоненты, а Сb и Сг используются общие (схема 4:1:1). Нетрудно посчитать, что схема 4:1:1 позволяет сократить выходной поток вдвое (вместо 12 байт для четырех соседних пикселей достаточно 6). Использование формата 4:1:1 (или 4:2:0) существенно ухудшает цветопередачу и динамический диапазон видеокартинки, но в охранном телевидении это считается неприемлемым, и такое оборудование не может пройти сертификацию на предмет пригодности видеоматериалов для проведения криминалистических экспертиз. Необходимое условие для них - поддержка видеоформата не хуже 4:2:2.
В технологиях непрерывной видеотрансляции часто используются алгоритмы с поточным сжатием: это традиционное телевизионное вещание, или Интернет-видеотрансляция: WebTV, WebCam и т.п. Здесь учитывается тот факт, что свыше 95% видеоданных (по результатам исследований комитета MPEG) так или иначе повторяются в разных кадрах, причем неоднократно. Эти данные (их можно считать избыточными) удаляются практически без ущерба для изображения, а в видеопоток вставляются один-единственный оригинальный фрагмент и таблица повторяющихся участков. Результат работы алгоритма удаления избыточной информации - изображение с высокой четкостью при низкой требуемой пропускной способности канала передачи (bitrate).
Перед началом кодирования происходит анализ видеоинформации, выбираются ключевые кадры, которые не будут изменяться при сжатии, а также кадры, при кодировании которых часть информации будет удаляться.

Просмотрено : 17 раз

Материал предоставлен :
Руководитель интернет-проектов, Иванов П.А.
Компания: ООО "Актив-СБ"
Тел. Для связи: (495)783-26-56
Факс (495)783-26-56
сайта : http://www.aktivsb.ru
e-mail для связи [email protected]

Сайт :

Голосовать:

Читательский рейтинг : (0 голосов)

Ваша оценка : -------- Отлично Хорошо Средне Плохо Очень плохо