Блог

Кодек представляет собой устройство или программу, которая выполняет кодирование и декодирование в цифровом видеопотоке. В IP-сетях термин фрейм относится к одной единице трафика по сети Ethernet. В данной статье этот параметр означает одно изображение в видеопотоке. Видеокадр может состоять из нескольких IP-пакетов или Ethernet-кадров.

Видеопоток – это последовательность неподвижных изображений.

При уменьшении количества изображений в секунду (частота кадров), то движение обычно воспринимается прерывистым. При более высокой скорости кадров до 30 кадров в секунду движение видео становится более плавным; однако видео в формате 15 кадров в секунду может быть достаточным для просмотра и записи.

Некоторые из наиболее распространенных цифровых видеоформатов включают следующее:

Motion JPEG (MJPEG)

Формат, состоящий из последовательности сжатых изображений Joint Photographic Experts Group (JPEG). Здесь используется только пространственное сжатия внутри кадра; между кадрами не происходит временного сжатия. По этой причине достигнутый уровень сжатия не может сравниться с кодеками, использующими подход с предсказанием кадров.

Форматы MPEG-1 и MPEG-2

Это дискретные косинусные преобразования, основанные на предсказательных кадрах и скалярном квантовании для дополнительного сжатия. Они используется на DVD и в большинстве систем цифрового видеовещания. Оба формата используют более высокий уровень пропускной способности для сопоставимого уровня качества, чем MPEG-4. Эти форматы обычно не используются при развертывании IP-камер видеонаблюдения.

• MPEG-4

использует объектно-ориентированное кодирование, которое обрабатывает предсказание движения путем определения объектов в поле зрения. MPEG-4 обеспечивает отличный уровень качества по отношению к пропускной способности сети и требованиям к хранению. MPEG-4 обычно развертывается в виде IP-видеонаблюдения, но уже заменяется на H.264 по мере его распространения. MPEG-4 может по-прежнему использоваться для камер стандартной четкости.

H.264

Является технически эквивалентным стандартом для части MPEG-4 10, а также называется Advanced Video Codec (AVC). Этот новый стандарт имеет потенциал для большего сжатия и более высокого качества, чем существующие технологии сжатия. По оценкам, экономия полосы пропускания при использовании H.264 составляет не менее 25 процентов по сравнению с той же конфигурацией с MPEG-4. Экономия полосы пропускания, связанная с H.264, важна для развертывания с высокой разрешающей способностью для мегапиксельных видеокамер.

MJPEG

Кодек MJPEG передает видео в виде последовательности изображений с объединенной фотографической экспертной группой (JPEG). Каждое изображение стоит отдельно, без использования какого-либо предикативного сжатия между кадрами. В MJPEG меньше вычислительных обработок, чем в MPEG-4, поэтому их можно реализовать с хорошей производительностью на менее дорогостоящем оборудовании. MJPEG можно легко записать с уменьшенной частотой кадров, только выборка подмножества в реальном времени. Например, сохранение каждого третьего кадра видеопотока продолжительностью 30 кадров в секунду приведет к записи записанного архива со скоростью 10 кадров в секунду.

MJPEG имеет относительно высокую пропускную способность по сравнению с MPEG-4. Поток с разрешением 640x480 VGA со скоростью 30 кадров в секунду может составить 5-10 Мбит / с. Более высокие уровни сжатия уменьшают требования к пропускной способности, но также уменьшают качество декодированного изображения. Поскольку кодирование между кадрами отсутствует, количество движения или изменение изображения со временем не влияет на потребление полосы пропускания.

MPEG-4 / H.264

Кодек MPEG-4 использует алгоритмы прогнозирования для достижения более высоких уровней сжатия, чем MJPEG, при сохранении качества изображения. Периодические видеокадры называемых I-кадрами передаются в виде полных, автономных изображений JPEG, похожих на кадр MJPEG и используются в качестве опорной точки для прогнозирующих кадров. Остальные видеокадры (P-кадры) содержат только информацию, которая изменилась с предыдущего кадра.

Для достижения сжатия MPEG-4 использует следующие типы видеокадров:

I-кадры (внутрикадры, независимо декодируемые). Эти кадры также называются ключевыми кадрами и содержат все данные, необходимые для отображения изображения в одном кадре.P-кадры (предсказательные или предсказанные кадры). Этот тип кадра содержит только данные изображения, которые были изменены с предыдущего кадра.B-кадры (двунаправленные предсказательные кадры). Этот тип кадра может ссылаться на данные из предыдущих кадров и будущих кадров. Для ссылок на будущие кадры требуется переупорядочение кадров в кодеке.

Использование P-кадров и B-кадров в потоке видео может значительно снизить потребление полосы пропускания по сравнению с отправкой полной информации изображения в каждом кадре. Однако результирующая дисперсия размера видеокадров способствует флуктуации полосы пропускания, которую использует данный поток. Это характер большинства кодеков, потому что объем сжатия, который может быть достигнут, сильно отличается от характера источника видео.