Что такое хороший кодек

При построении СВ технический специалист сталкивается с необходимостью решения множества задач. И это не только выбор и покупка видеокамеры! Это необходимость подбора такого кодека, который позволит рационально использовать ресурсы памяти видеорегистратора. Основными форматами сжатия видеосигнала в современных системах видеонаблюдения выступают H.264 и H.265. Какой из них можно считать наиболее оптимальным? Вопрос несколько некорректный, но все-таки попробуем в нем разобраться.

Как происходит процесс обработки видео?

Кодирование данных поступающих с видеокамеры выполняется в соответствии со следующим алгоритмом действий:

• Программа производит анализ файла на предмет выявления участков, пригодных для сжатия.
• Все дублирующие друг друга последовательности сцен сокращаются, дополняются информацией о проведенной обработке.
• Несущественные данные (незаметные для человеческого глаза переходы цвета, другое) удаляются.

На выходе от каждого мегабайта мультимедийных данных остается не более четверти, а порой и 1/200 от исходного файла. Таким образом, удается сделать так, чтобы видеопотоку требовалась меньшая пропускная способность сети, меньший объем свободной памяти жесткого диска.

Для просмотра видео сжатый материал нуждается в декодировании (распаковке). Комбинация алгоритмов сжатия и обратного восстановления кадра и есть то, что называют кодеком. Это особый тип программы, который преобразует данные для более удобной передачи и хранения.

Для справки: Видеокодеки разных стандартов не совместимы. Информация, сжатая с помощью одного кодека, как правило, не может быть распакована с помощью другого.

Какие существует варианты сжатия данных?

Компрессия видеосигнала может выполняться с потерями или без потерь. В последнем случае пользователь получает на выходе изображение, которое ничем не отличается от исходного. Что касается сжатия с потерями, то оно может сопровождаться:

• процентными потерями – кадр до и после не имеет существенных различий;
• естественными потерями – разница между конечным файлом и исходным заметна, но не оказывает негативного влияния на возможности анализа событий;
• неестественными потерями – наличие существенных различий приводит к снижению четкости изображений, появлению полей одного цвета и блочности картинки, ложным результатам анализа видеопотока.

Формат сжатия определяется характеристиками кодека. Чем он прогрессивнее, тем меньший «вред» наносится видеопотоку во время его преобразования.

Современные алгоритмы компрессии сигнала

В видеорегистраторах XXI века применяются алгоритмы межкадрового сжатия. Среди наиболее распространённых H.264 и H.265. Каждый из представленных алгоритмов имеет свои недостатки и достоинства. Подробнее см. ниже.

Стандарт H.264

Данный формат использует потоковое сжатие видео. Суть последнего сводится к обработке не отдельного кадра, а группы кадров, каждый из которых рассматривается как часть видеоряда. Все кадры подразделяются на:

• I-кадры – содержат информацию о статичных объектах, не меняющихся на протяжении долгого времени;
• P-кадры – ссылаются на опорные кадры, несут в себе данные об участках сцены, претерпевших изменения;
• B-кадры – содержат ссылки на предыдущие и последующие опорные кадры, используются для растягивания времени ожидания.

Полное изображение формируется путем «наложения» P-кадров на опорный кадр. При этом появляется возможность независимой обработки фона и движущиеся объектов, что позволяет дополнительно сэкономить дисковое пространство без риска упустить важные детали (черты лиц, автомобильные номера и т. д. и т.п.).

Преимущества: позволяет эффективно решить задачу передачи большого объема видео высокого разрешения.

Недостатки: возможен для использования только при наличии электронных устройств с достаточным уровнем мощности вычислительных ресурсов.

Стандарт H.265

Представленный формат работает по тем же принципам, что и H.264. Фоновое изображение сохраняется единожды, а затем фиксируются лишь изменения, источником которых являются движущиеся объекты зоны видеонаблюдения. При этом по сравнению с предыдущим он имеет ряд особенностей:

• CTU с разрешением 64*64px вместо 16*16px;
• улучшенный фильтр сглаживания границ блоков;
• MVP с учетом 36 векторов вместо 8 положенных;
• поддержка волновой параллельной обработки данных;
• другие нововведения.

Преимущества: позволяет сжать видеопоток практически без потерь, добиться двукратного уменьшения размера файла по сравнению с предшествующим ему кодеком.

Недостатки: нуждается в более мощных по производительности, чем того требует H.264, комплектующих оборудования.