فشرده سازی تصاویر در دوربین مداربسته یا Video Compression چیست؟

کدک  (CODEC) چیست ؟

مخفف دو کلمه co (coder) و DEC(Decoder) که اولی به معنای فشرده سازی و کدگذاری و دومی به معنای خارج کردن از کدگذاری و فشردگی می باشد. بدین صورت که داده را برای اینکه فضای کمتری بر روی دستگاه ذخیره سازی بگیرد کد گذاری و فشرده سازی می کند و در مواقعی که نیاز به ویرایش و استفاده از آن می باشد آنرا از حالت کد و فشردگی خارج می کند. کدک ها در ۲ دسته بندی که علارتند از بی اتلاف (lossless) و اتلاف پذیر (Lossly) بر روی فایل های ویدیویی، تصویری، صوتی و….. صورت می گیرند.

انواع روش های فشرده سازی:

فشرده سازی با روش های گوناگون و از طریق فرمت ها مختلفی در دوربین های مداربسته داهوا صورت می گیرد. که انواع آن به شکل زیر است .

• JPEG
• MPEG
• H.264
• H.265
• H.265+

در دوربین مداربسته های قدیمی ، پروسه ی فشرده سازی به روش های ساده مثل JPEG یا MPEG انجام می شد و تقریبا تمام روشهای فشرده سازی فیلم ها بر پایه JPEG ساخته شده اند ، اما در حال حاضر از روش های پیشرفته تری مانند H.265 ، H264 و H.265+ استفاده می شود.

H265 مخفف عبارت High Efficiency Video coding ورژن ۲۶۵ است که به معنای کدگذاری ویدیویی پر بازده HEVC می باشد. H265 یکی از استانداردهای فشرده سازی تصویر است که اخیرا جایگزین نسل قبلی خود یعنی H264  گردیده است.

این استاندارد نسبت به نسل قبلی خود فشرده سازی را تا ۲ برابر بیشتر انجام می دهد، در حالی که همان کیفیت حفظ می شود. این استاندارد فشرده سازی از تصاویر تا رزولوشن ۴۳۲۰ * ۸۱۹۲ پشتیبانی می کند و به آسانی می تواند دوربین های مداربسته ۴k و ۸k را تحت پوشش قرار دهد.

– فرمت JPEG

فشرده سازی بر پایه JPEG یکی از رایج ترین روش های فشرده سازی تصاویر می باشد که معمولا در فشرده کردن عکس های واقعی بیشترین استفاده را دارد . در روش JPEG، نرم افزار با پیدا کردن پیکسل های نزدیک به هم و ضبط شباهت آنها از نظر رنگی ، به جای ثبت پیکسل به پیکسل تصویر، تصویر را به صورت مجموعه ای از شکل های رنگی ثبت می کند.

– فرمت MPEG

این ساختار پس از M-JPEG و به وسیله­ ی گروه Motion Picture Expert Group طراحی و ایجاد شد. این استاندارد این قابلیت را دارد که قسمت­ های اضافی یا مشابه را نه تنها در هر تصویر بلکه در بین تصاویر مختلف و مجاور نیز شناسایی و حذف کند. فشرده ساری به روش MPEG دارای سه ساختار فشرده سازی به نام ها ی MPEG-1 که از هر تصویر سه فریم متفاوت میسازد , MPEG-2 که نوع پیشرفته­ تری از فشرده ­سازی به روش MPEG است و ساختار MPEG-4 که بر مبنای این که دیدی شیء گرا و متفاوت به تصاویر دارد، فشرده ­سازی بیشتری را به ارمغان آورده است.

قبل از مطالعه ادامه مطلب ابتدا ویدئو زیر را تماشا کنید :

– فرمت H.264

یکی از بهترین و رایج ترین روش های فشرده سازی دوربین مداربسته است. در این روش با کاهش نرخ بیتریت یا بیتریت و حذف نقاط تکراری در فریم ها ، عمل فشرده سازی انجام می گیرد بدون آنکه افت چشمگیری در کیفیت تصویر نهایی رخ دهد. ورژن های دیگری از این فرمت فشرده سازی مانند H.264+ نیز ابداع شده اند که میزان فشرده سازی بالاتری دارند اما استفاده از آن نیازمند تجهیزات خاصی می باشد.

– فرمت H.265

HEVCمخفف High Efficiency Video Coding که به معنی کدگذاری ویدئویی هوشمند و به قابلیت فشرده سازی H.265 دوربین مداربسته معروف است، این کدک یکی از ستانداردهای فشرده سازی تصاویر می باشد که اخیرا جایگزین نسل قبلی خود یعنی H.264  شده است. این استاندارد نسبت به نسل قبلی خود دارای نرخ فشرده سازی تا دو برابر بیشتر در همان سطح کیفیت می باشد یا می تواند کیفیت تصویر را با همان نرخ بیت افزایش دهد.

یکی از مزایای این روش ، کاهش دو برابری حجم تصاویر در مقایسه با روش قبلی (H.264) است و کیفیت نهایی تصویر در این روش فشرده سازی به مراتب بالاتر از فشرده سازی H.264 است. از آنجا که استاندارد H.265 تصاویر را بسیار کارآمد تر فشرده می کند ، استفاده از آن به عنوان ابزار فشرده سازی ویدئو پهنای باند و میزان ذخیره سازی را تقریبا ۵۰% کاهش می یابد .

تفاوت H.264 و H.265 چیست؟

میزان فشرده سازی با H.265 در رزولوشن ۲ مگاپیکسل و نرخ ۳۰ فریم، حدود ۶۰ درصد بیشتر از H.264 است. این میزان در ۲ مگاپیکسل ۶۰ فریم و ۳ مگاپیکسل ۳۰ فریم  به میزان ۳۵ درصد کاهش پیدا می کند اما در رزولوشن های ۵ و ۸ مگاپیکسل شاهد قدرت نمایی H265 هستیم و فشرده سازی ۵۰ درصدی صورت می گیرد. در همین ارتباط توجه به نکته زیر نیز حائز اهمیت است:

در صورتی که فایل های خروجی با اندازه ثابت با هر دو روش فشرده شوند، کیفیت تصویر در ویدیوی فشرده شده با فرمت H.265 به مراتب بالاتر است. علاوه بر این  میزان کاهش بیت ریت در فشرده سازی H.265 در کیفیت ۴۸۰p معادل ۵۲ درصد، در کیفیت ۷۲۰p معادل ۵۶ درصد و در کیفیت ۱۰۸۰p معادل ۶۲ درصد است.

جدول زیر پهنای باند H.265 و H.264 را با هم مقایسه می کند .

– فرمت  smart H.265+

کدینگ هوشمند H.265+ یک فناوری رمزگذاری فشرده سازی بهبود یافته مبتنی بر H.265 است. با فعال کردن H.265 +، کاربران می توانند میزان مصرف HDD را با حداکثر میزان بیت آن تخمین بزنند. در مقایسه با H.265 ، H.265 + با حداکثر میزان بیت در اکثر موارد، تا حداکثر ۵۰٪ میزان ذخیره را کاهش می دهد. به عبارتی فرمت فشرده سازی H.265+ مختص فشرده سازی ویدیو می باشد.H.265+ از فناوری ۴K و ۸K پشتیبانی می کند که تصاویری با فرمت ultra HD ضبط  می کند .
این روش فشرده سازی برای اولین بار توسط شرکت هایک ویژن ابداع شد. این روش کاستی های روش قبلی یعنی H.265 را ندارد و میزان فشرده سازی براساس سه تکنولوژی مهم بهبود می یابد:

• تکنولوژی کدگذاری پیشرفته بر اساس مدل پس زمینه
• تکنولوژی حذف نویز موجود در پس زمینه
• تکنولوژی کنترل بیتریت (Bitrate) در طولانی مدت

فرمت H.265+ کاملا مطابق با استانداردهای H.265 ساخته شده و با اکثر نرم افزار/سخت افزارهایی پشتیبانی کننده H.265 نیز سازگار است. این کدک تاثیر چشمگیری در کاهش هزینه های ذخیره سازی و افزایش کیفیت (HD) دارد. همچنین در هزینه های مربوط به فضای ذخیره سازی در حدود ۷۵% صرفه جویی می کند.

سخن پایانی :

اینکه سیستم دوربین H.265 برای محل کار یا خانه شما مناسب است یا نه به عوامل مختلفی از جمله بودجه، نیاز به وضوح دوربین و سخت افزار بستگی دارد. اگر می خواهید مقدار زیادی فیلم با کیفیت بالا و با وضوح بالا ضبط و ذخیره کنید در حالی که هر گونه افت کیفیت را به حداقل برسانید، ممکن است ارزش سرمایه گذاری را داشته باشد؛ اما اگر ویدیویی با هزینه کم می خواهید و وضوح پایین برایتان خیلی مهم نیست و شما می خواهید پخش تقریباً روی هر سیستم یا پخش کننده معمول کار کند، دوربین های H.264 احتمالاً هنوز راهی برای پیشبرد هدفتان هستند.