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Acerca de las características de implementación de los códecs
Hablemos de algoritmos de compresión estándar, sin tener en cuenta los códecs propietarios desarrollados independientemente por empresas individuales, cuyas características de implementación en la mayoría de los casos se desconocen, y los beneficios de su uso sólo puede juzgarse por las declaraciones de las propias empresas.
Antes de pasar a analizar los pros y los contras de utilizar la compresión cuadro por cuadro y entre cuadros, vale la pena mencionar la siguiente circunstancia. Los estándares de algoritmos de compresión entre cuadros más utilizados en televisión de seguridad, como MPEG2/4, H.264, establecen los requisitos para la estructura de los datos comprimidos. Mientras que el método de cálculo de parámetros individuales (como, por ejemplo, el vector de desplazamiento de objetos en movimiento en fotogramas intermedios) se deja en manos de los desarrolladores de una implementación específica del algoritmo. Por lo tanto, la calidad de la implementación de algoritmos de compresión entre cuadros en sistemas de videovigilancia de diferentes fabricantes puede variar significativamente. Esto se refleja en la calidad de la imagen, la presencia de varios artefactos, así como el volumen del flujo de datos comprimidos.
Al mismo tiempo, para algoritmos cuadro por cuadro como JPEG, JPEG2000, el El estándar no permite ninguna libertad y las diferentes implementaciones pueden diferir solo en el rendimiento
Tráfico de red y tamaño de archivo
.El volumen de tráfico creado por los datos de vídeo transmitidos comprimidos mediante algoritmos de compresión entre cuadros es notablemente menor que el de los datos comprimidos mediante códecs cuadro por cuadro. Lo mismo se aplica al tamaño del archivo de datos de vídeo. En realidad, este es el significado de utilizar la compresión entre cuadros.
Para una imagen con resolución PAL completa de 720 x 576 a una frecuencia de 25 fotogramas por segundo, el flujo de datos de vídeo comprimido con el códec JPEG2000 es de aproximadamente 12 a 16 Mbit/s. Con la misma calidad de imagen, el flujo comprimido MPEG2/4 suele ser de 4 a 8 Mbit/s. dependiendo de la intensidad del movimiento en el marco. Reducir la cantidad de datos no puede dejar de afectar la calidad de los materiales de vídeo en general. El hecho es que después de la descompresión, la mayoría de los fotogramas en los algoritmos entre fotogramas se derivan de los llamados fotogramas de referencia, que se comprimen por completo. Los fotogramas derivados se obtienen artificialmente: restaurando objetos en movimiento del fotograma anterior (o anterior y posterior) utilizando vectores de desplazamiento. En este caso, se utilizan algunas características de la percepción del ojo humano de una imagen en movimiento. Para entender lo que se quiere decir, basta recordar la imagen que se obtuvo si presionas la pausa en una grabadora de video analógica mientras miras una escena dinámica. En la mayoría de los casos, si se perdió el marco de referencia, la imagen estaba muy borrosa en áreas con objetos en movimiento. Sin embargo, durante la reproducción normal de la grabación, la imagen parece normal.
Son estos fotogramas «borrosos» los que constituyen la mayor parte del archivo grabado por un sistema de videovigilancia que utiliza códecs entre fotogramas. Si necesita analizar un incidente grabado por un sistema de videovigilancia, puede suceder que solo tenga 1 o 2, o tal vez ningún marco de referencia adecuado para analizar la grabación e identificar objetos. Para los exámenes forenses, sólo se aceptan fotogramas de algoritmos de compresión fotograma a fotograma o fotogramas de referencia de algoritmos entre fotogramas. Normalmente, los marcos de referencia ocurren en intervalos de 1 a 2 segundos, y los espacios entre ellos se llenan con marcos derivados que no son adecuados para el análisis.
Al mismo tiempo, en una grabación realizada mediante un sistema de grabación de vídeo con compresión cuadro por cuadro, cada cuadro representa una imagen separada y puede usarse para análisis. Además, podemos decir que la velocidad de cuadros de referencia en los códecs entre cuadros es una cantidad ajustable. Sin embargo, a medida que la velocidad de cuadros de referencia aumenta a un valor cercano al de los códecs cuadro por cuadro, el volumen de tráfico de red (y archivo de datos) aumenta y se vuelve más alto que el de los códecs cuadro por cuadro. Además, los códecs cuadro por cuadro, que se basan en la transformación wavelet, tienen una propiedad que se puede utilizar con éxito para escalar una transmisión de video y optimizar el tráfico de la red. Esto se discutirá a continuación.
Adelgazamiento del marco
Si no hay suficiente ancho de banda del canal para la transmisión de datos o el sistema no puede descomprimir una gran cantidad de datos, se pierde parte de la información del video. Para un sistema que utiliza un códec cuadro por cuadro, es sencillo realizar una reducción de flujo, lo que resulta en la omisión de algunos cuadros. Al mismo tiempo, la calidad de los fotogramas individuales no se ve afectada en modo alguno, sólo se pierde la fluidez de la visualización de los objetos en movimiento.
La situación es completamente diferente con los códecs entre cuadros. Dado que los fotogramas de referencia son formativos para toda una serie de fotogramas intermedios, si se pierden los datos que contienen el fotograma de referencia, se pierde todo un período de tiempo de la imagen de vídeo. La imagen se congela y luego continúa desde otro lugar.
Escalar el flujo de datos de vídeo y optimizar el tráfico de red
Los algoritmos de compresión cuadro por cuadro, como wavelet y JPEG2000, son bastante exigente con los recursos informáticos. Por regla general, aquí pierden frente a los algoritmos interframe, aunque con la salvedad del grado de libertad disponible en la implementación de los códecs interframe.
Por otro lado, los códecs cuadro por cuadro basados en la transformación wavelet (wavelet, JPEG2000) tienen una estructura de organización de datos conveniente que se puede utilizar con éxito para optimizar y escalar transmisiones. El hecho es que en estos algoritmos de compresión, los datos sobre cada cuadro tienen una estructura de bloques. Además, cada bloque contiene datos de imagen que detallan los datos del bloque anterior. Esto le permite obtener un flujo de datos comprimidos con una imagen de menor resolución a partir de un flujo de datos comprimido, utilizando un mínimo de recursos informáticos. Mientras que en el caso de utilizar códecs entre cuadros, es necesario descomprimir el cuadro, reducirlo y empaquetarlo nuevamente.
El algoritmo de compresión utilizado es una de las principales características de un sistema de videovigilancia. Se puede decir que para las tareas que resuelven los sistemas de seguridad profesionales en instalaciones grandes y medianas, los sistemas de videovigilancia con algoritmos de compresión cuadro a cuadro son más aplicables. Esta afirmación se basa en el hecho de que cada cuadro obtenido mediante dicho sistema se puede utilizar para el análisis.
Al mismo tiempo, los sistemas con algoritmos entre cuadros tienen sus propias ventajas, que en algunos casos pueden ser fundamentales, especialmente para pequeños Objetos donde la documentación de los registros no es demasiado importante y no existen requisitos estrictos para la calidad de la imagen. Esto se confirma en parte por el hecho de que la mayoría de los DVR, dispositivos especializados para objetos pequeños, utilizan códecs entre cuadros.
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