اسمارت بیست، نمایندگی رسمی دوربین مدار بسته هایک ویژن، های لوک، هیرو در ایران
0 محصولات نمایش سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

فرمت فشرده سازی H.265 در دوربین مداربسته به زبان ساده

فرمت فشرده‌سازی H.265 در دوربین‌ مداربسته چیست؟

من شخصا ترجیح میدم به این تکنولوژی H.265 بگم چون جذاب‌تر به نظر میاد اما نام کامل این تکنولوژی  High Efficiency Video Coding یا به صورت مخفف HEVC به معنای فرمت ” فرمت فشرده سازی ویدیو با کارایی بالا” هست. این تکنولوژی یه جانشین جدید برای Advanced Video Coding یا AVC به معنای ” فرمت فشرده سازی ویدیو پیشرفته” هست که به H.264 معروفه و یکی از رویه‌های فشرده‌ سازیه که در Blu-ray مورد استفاده قرار میگیره، تو این مقاله قصد داریم در مورد فرمت فشرده سازی ویدیو در دوربین مداربسته با شما صحبت کنیم. ایده HEVC یا همون H.265 در واقع حفظ سطح کیفیت مانند AVC  هست اما با فشرده‌سازی بهتر، بنابراین دیتای کمتری برای ذخیره‌سازی روی هارد دستگاه ذخیره ساز NVR و دستگاه ذخیره ساز DVR وجود خواهد داشت. این عامل یکی از مهم‌ترین عوامل در استفاده از کیفیت 4K/Ultra HD ، 4KBlu-ray  و … هست.

اما آیا این کافیه؟ و اصولا کدک یا فرمت فشرده سازی چطور کار میکنه؟

فرمت فشرده‌سازی در دوربین مداربسته (خوبی‌ها، بدی‌ها و کیفیت از دست رفته)

فرض کنین برای پوشش امنیتی یه فضای خاص از یه دوربین مداربسته با کیفیت بالا استفاده میکنین. تو این حالت حجم اطلاعاتی که از یه دوربین حرفه‌ای HD دریافت میشه خیلی زیاده. هیچ راه رضایت‌بخشی هم برای انتقال این اطلاعات و دیتاها به سیستم‌های ذخیره‌سازی شما وجود نداره. به جای این کار، ویدیو فشرده‌سازی میشه و حجم اطلاعات به یه مقدار قابل مدیریت تبدیل میشه.

راه‌های زیادی برای این کار وجود داره. یکی از ساده‌ترین راه‌حل‌ها کاهش کیفیت ویدیو مد نظره. در بعضی موارد کاهش کیفیت ویدیو مشکلی ایجاد نمیکنه. به کیفیت بیشتر ویدیوهای یوتیوب نگاه کنین. کیفیت پایینی دارن، درسته؟ اغلب اوقات این کیفیت بد به خاطر فشرده‌سازی ویدیو – چه قبل از آپلود و چه در طول آپلود هست. فشرده‌سازی‌های سنگین ممکنه به لحاظ تکنیکی، رزولوشن رو حفظ کنه، اما تصویر پیکسل پیکسل به نظر میرسه. البته ممکنه پایین اومدن این کیفیت مشکلی ایجاد نکنه اما تو دوربین مداربسته که هدف بررسی ویدیو ها و استفاده از اونها به عنوان مدک هست، کیفیت پایین قابل قبول نیست. اگه دوربین بانک نتونه پلاک خودرویی که با هدف سرقت جلوی بانک پارک میشه رو با کیفیت قابل قبول ثبت کنه، پس فایده نصب دوربین مداربسته چیه.

فشرده سازی در دوربین مداربسته

پیکسل پیکسل شدن ویدئو به دلیل فشرده سازی

بنابراین برای ویدیوها و تصاویر دوربین‌های امنیتی، کم کردن حجم دیتا به وسیله کم کردن کیفیت اصلا مناسب نیست.

بنابراین انتخاب بعدی استفاده از فشرده‌سازی “بهتر” در مقابل فشرده‌سازی ” بیشتر” هست. در این مورد، به جای فشرده‌سازی “بهتر” میتونین به فشرده‌سازی” هوشمند‌تر” هم فکر کنین. در این نوع فشرده‌سازی، بدون قربانی‌کردن کیفیت به کم کردن حجم دیتا و با حفظ کیفیت اصلی ویدئو اقدام میکنیم.

هرچند سال یکبار قدرت پردازش به اندازه کافی بهبود پیدا میکنه که اجازه بده پردازشگرها از الگوریتم‌های فشرده‌سازی قویتری استفاده کنن و فشرده‌سازی بیشتر دیتا بدون کم کردن کیفیت تصویر رو انجام بدن.

تفاوت بین فشرده‌سازی” بیشتر” و ” بهتر” خیلی مهمه. در واقع این دو اصطلاح قابل به کارگیری به جای همدیگه نیستن. شما میتونین مقدار دیتای مورد نیاز برای یه سیگنال رو با فشرده‌سازی کاهش بدین و تصویر رو به یه تصویر زشت ( فقط در حالت فشرده‌سازی ” بیشتر” ) تبدیل کنین یا از یه تکنیک فشرده‌سازی کارآمدتر (فشرده‌سازی “بهتر”) استفاده کنین.

اجازه بدین با یه مثال توضیح بدم: فرض کنین شما یه سبد میوه دارین و نیاز دارین که 100 عدد سیب داخل اون قرار بدین. شما میتونین با فشرده‌سازی” بیشتر” این کار رو انجام بدین که نتیجه اون داشتن سیب‌های له شده  هست. اما در حالت فشرده‌سازی “بهتر” که در واقع پیدا کردن راهی برای جابه‌جایی و فیت کردن سیب‌ها داخل سبد و در نتیجه حفظ شکل سیب هست، سعی میکنین فضاهای خالی رو کاملا پر کنین.

  • فشرده‌سازی بیشتر: سیب‌های له شده
  • فشرده‌سازی بهتر: سیب بیشتر در همان فضا و حفظ شکل سیب

همینطور که توی این مثال خوشمزه مشاهده کردین، فشرده‌سازی “بیشتر” راحت‌تره اما فشرده‌ سازی” بهتر” به تفکر و تکنولوژی بهتری نیاز داره. این مثال تنها برای این بود که شما بتونین درک بهتری از فشرده سازی داشته باشین.

اما الگوریتم فرمت فشرده سازی H.264 در دوربین مداربسته 

همینطور که گفتیم H.264 استاندارد صنعت برای فشرده سازی ویدیو هست که اجازه ضبط، فشرده سازی و توزیع محتوای ویدیویی رو در اختیار شما میذاره. این روش با پردازش فریم ‌های ویدیویی با استفاده از یه استاندارد فشرده‌سازی ویدیوی مبتنی بر حرکت، کار میکنه. این واحدها macroblocks نامیده میشن. macroblocks ( تصویر زیر ) معمولا ً شامل نمونه پیکسل 16*16 هست که میتونن به قطعات کوچکتر که به اون Prediction Unit گفته میشه، تقسیم بشن.

فرمت فشرده سازی

مقایسه فشرده سازی در H.265 و H.264

در H.264 از روش Interframe استفاده میشه. یعنی هر فریم با فریم قبل و بعد خودش مقایسه میشه، اولین فریم به عنوان I-frame در نظر گرفته میشه و به قطعاتی به نام macroblocks  تقسیم میشه. فریم بعدی هم به همین ترتیب. اونوقت macroblock ها در هر دو فریم مقایسه میشن و تنها macroblock هایی  که دچار تغییر شدن، ذخیره میشن و بقیه از همون I-frame استفاده میشه. به فریم دوم در این حالت P-frame گفته میشه.

اگر چه ممکنه کمی گیج کننده به نظر برسه اما چیزی که لازمه بدونین اینه که، الگوریتم H.264 میتونه به طور قابل ملاحظه‌ای مقدار بیت‌ریت رو نسبت به استانداردهای قبل از خودش کاهش بده و به طور گسترده‌ای از طریق پخش منابع اینترنتی ، مانند ویدیو از Vimeo ، YouTube ، iTunes  و ..استفاده میشه.

ورود فرمت فشرده سازی  H.265 در دوربین مداربسته

به دو دلیل H.265 پیشرفته تر از H.264 هست. اول اینکه زمانی که H.264 به بازار معرفی شد، بالاترین نرخ رزولوشن دوربین مداربسته  1080P بود. اما در حال حاضر ما شاهد رزولوشن هایی مانند 4K هستیم و نیاز به فشرده سازی بهتری داریم. دلیل دوم در نحوه فشرده سازی هست.

macroblock ها در فشرده سازی H.265، تغییر نام داده شده و (Coding Tree Units (CTUs نامیده میشه. در حالیکه macroblocks  میتونن بلوک هایی با سایز 4*4 تا 16*16 رو در بر بگیرن، CTU ها میتونن بلوک هایی با سایز 64*64 رو پردازش کنن. نکته ای که اینجا باید بهش اشاره کنیم اینه که این CTU ها به قطعات کوچکتری تقسیم میشن که به اونها Prediction Unit گفته میشه. خود این این Prediction Unit ها از چند پیکسل تشکیل شدن و همنجاست که بزرگترین تفاوت H.265 با H.264 رقم میخوره. در H.265 هر Prediction Unit با پیکسل های اطراف خودش که مربوط به سایر Prediction Unit ها هستن مقایسه میشه و در صورتیکه هیچ تغییری در Prediction Unit نسبت به Prediction Unitهای اطراف وجود نداشته باشه، اون Prediction Unit ذخیره نمیشه. در واقع در این حالت هر فریم با خودش مقایسه میشه نا با فریم بعدی یا قبلی خودش. به این روش Intraframe گفته میشه.

علاوه بر سایزهای بزرگتر CTU ، این تکنولوژی قابلیت پیش بینی جهت حرکت بیشتری داره. در این مورد پیشنهاد میکنیم به ویدیویی که توی کانال اسمارت بیست در آپارات قرار دادیم ببینین تا کل توضیحاتی که بهتون دادیم براتون قابل درک تر بشه. اما به طور کلی چیزی که مهمه و باید بدونین اینه که تکنولوژی فشرده سازی H.265  نیاز به پهنای باند کمتر و همینطور فضای ذخیره سازی کمتر برای ذخیره ویدیوها داره.

تو تصویر پایین میتونین پهنای باند مورد نیاز برای انتشار ویدیو با کیفیت 4K در دو تکنولوژی H.264 و H.265  رو با هم مقایسه کنین.

فرمت فشرده سازی H.265

پهنای باند مورد نیاز در انتقال ویدئو 4K برای H.264 و H.265

از اونجاییکه H.265 دیتای شما رو با کارایی بسیار بالاتری فشرده سازی میکنه، استفاده از اون به عنوان ابزاری برای فشرده سازی میتونه پهنای باند و فضای ذخیره سازی مورد نیاز شما رو تا 50 درصد کاهش بده. جدول پایین پهنای باند مورد نیاز برای H.264  رو با H.265 مقایسه میکنه.

فشرده سازی در دوربین مداربسته

مقایسه پهنای باند مورد نیاز در H.264 و H.265

اگه تا اینجا متوجه تفاوت الگوریتم های H.265 در دوربین مداربسته و H.264 در دوربین مداربسته نشدید بزارید با یه مثال ساده تر توضیح بدم.

هرچقدر حجم دیتا در HD بالاست، این مقدار در 4K خیلی خیلی بیشتره. درحالی‌که ما به ایده استفاده از مزایای H.264 عادت میکردیم، گروه متخصصان تصاویر متحرک و بخش استانداردسازی ارتباطات اتحادیه بین‌المللی ارتباطاتITU-T ،با نگاه به آینده شروع به کار بر روی نسل بعدی فشرده‌سازی ویدیو یعنی H.265 کرده بودن.

برای جلوگیری از ایجاد هرج‌ومرج در پیشرفت‌های کوچک اما به تعداد زیاد، هر زمان که یه استاندارد جدید فشرده‌سازی معرفی میشه، باید یه تغییر قابل‌توجه نسبت به تکنولوژی‌های قبلی خودش باشه.

حتما میدونین که هر ویدیو از تعداد زیادی فریم یا عکس تشکیل شده. تکنولوژی فشرده سازی فریم‌های مختلف رو با هم مقایسه میکنه تا بررسی کنه آیا تغییری در فریم‌ها رخ داده یا خیر. در بیشتر صحنه‌های یه شو تلویزیونی یا فیلم، تعداد زیادی از فریم‌ها خیلی تغییر نمیکنن یا ثابت هستن. به صحنه‌ای فکر کنین که در اون شخصی در حال صحبت کردنه. احتمالا سر در حال تکان خوردنه و پس‌زمینه در بیشتر فریم‌ها تغییر نمیکنه.در H.264 اولین فریم به طور کامل ثبت میشه و برای بقیه فریم ها تنها اون پیکسل هایی از فریم که در حال تغییر هستن ثبت میشن و قسمت های بدون تغییر از همون فریم اول استفاده میشه و اینجوری حجم دیتا کم میشه.

در مورد H.265 مثلا اگه بخوایم دیتای مربوط به تغییرات رنگ رو تحلیل کنیم. تو یه ویدیویی با کیفیت 4K که از فضای باز گرفته شده، پیکسل‌هایی که بیانگر آسمون هستن ممکنه شامل دهها رنگ آبی مختلف باشن. اگه هر پیکسل رنگی معادل میانگین رنگ پیکسل‌های اطراف رو به خودش بگیره، اونوقت دیتای مربوط به رنگ کاهش پیدا میکنه.

امیدوارم با این مثال تونسته باشم تا حدی مکانیزم این دو نوع فشرده سازی رو توضیح داده باشم.

ورود فرمت های فشرده سازی +H.265 و +H.265 pro در دوربین مداربسته

همینطور که در مقایسه تکنولوژی‌های فشرده‌سازی مختلف در ابتدای مقاله میتونین ببینین، میزان فشرده‌سازی همزمان با حفظ کیفیت از‌H.264 تا H.265 pro تغییرات بسیاری داشته. +H.265 pro میتونه به صورت هوشمندانه‌ای نرخ انتقال بیت را بر اساس سناریوهای مختلف تنظیم کنه و میتونه عمل فشرده‌سازی فایل ویدیویی رو همزمان با حفظ کیفیت انجام بده. در مقایسه با‌ H.265 ، H.265 pro میتونه به طور میانگین سایز فایل ویدیویی را تا 50 درصد کاهش بده. و +H.265 pro به کاهش سایز فایل ویدیویی تا 75 درصد و حتی بیشتر کمک میکنه. تو این جدول یه فرمت فشرده سازی ویدیو در دوربین مداربسته در طول روز و شب با هم مقایسه شده.

نحوه فشرده سازی ویدئو در دوربین مداربسته

مقایسه فرمت فشرده سازی H.264 و H.265 و H.265+

اگه در مورد فرمت فشرده سازی ویدیو در دوربین مداربسته سوالات دیگه‌ای دارین و میخواین با یه متخصص در میون بذارین، میتونین با کارشناسان فنی Smartbist تماس بگیرین.

تلفن تماس اسمارت بیست

02188500512

 

0
دیدگاه‌های نوشته

*
*