روشهای فشردهسازی تصاویر در دوربین مداربسته از مهمترین فناوریهای بهکاررفته در ساخت دوربین محسوب میشوند که از سال 1990 تا کنون در طراحی سیستمهای نظارتی از آنها استفاده میشده است. اما تکنولوژیهای فشردهسازی تصویر در حال حاضر پیشرفتهتر شدهاند و شرایط بهتری برای دوربینهای مداربسته یا کاربران فراهم میکنند؛ به گونهای که حتی میتوان ویدیوهای با رزولوشن بسیار بالا مانند 4k یا full hd را نیز با حجم بسیار کمی روی حافظه دوربین ذخیرهسازی کرد. در بین روشهای مختلفی که برای فشردهسازی تصویر استفاده میشوند، h265+ بهترین و جدیدترین روش محسوب میشود که دوربینهای مداربسته پیشرفته از برندهای معروف مانند هایکویژن، داهوا و اکسیس از این روش برخوردار هستند.
فشردهسازی تصاویر در دوربین مداربسته چیست؟
فشردهسازی تصاویر یا video compression فرایندی است که طی آن حجم تصاویر و ویدئوهای بهدستآمده از طریق دوربین مداربسته کم میشود؛ بهنحویکه کیفیت تصاویر از بین نمیرود و تصاویر بعد از فشردهسازی همچنان باکیفیت باقی میمانند. video compression برای نظارتهای 24 ساعته و طولانی مدت اهمیت بسیار زیادی دارد و هدف از فشردهسازی کاهش فضای ذخیرهسازی روی حافظه است؛ زیرا زمانی که حجم ویدئوها و تصاویر کاهش مییابد، فضای کمتری توسط آنها روی حافظه اشغال میشود. از سوی دیگر، انتقال دادههای تصویری فشردهسازی شده روی شبکه راحتتر و با سرعت بیشتری انجام میشود. لازم به ذکر است که برای فشردهسازی تصاویر در دوربین مداربسته از الگوریتمهای فشردهسازی استفاده میشود و از فناوریها و روشهای مختلفی برای کاهش حجم تصاویر استفاده میشود.
بیشتر بخوانید: دوربین های امنیتی و نظارتی + خرید و قیمت انواع دوربین مدار بسته (cctv)
نحوه Video Compression در cctv
Cctv یکی از بخشهای سیستمهای نظارتی است که تصاویر دوربین مداربسته بهصورت خصوصی بر روی آن ارسال و نمایش داده میشود. فشردهسازی یا VIDOE COMRESSION در CCTV طی مراحل ذکر شده در زیر انجام میشود:
مرحله اول فشردهسازی ویدئو در CCTV | دریافت تصویر خام
ابتدا تصاویر خام توسط سنسور تصویر یعنی CMOS یا CCD بدون فشردهسازی ثبت میشوند؛ بر اساس نوع دوربین مداربسته و رزولوشن آن، معمولاً این تصاویر بسیار حجیم هستند و چند مگابایت فضا در حافظه اشغال میکنند.
مرحله دوم فشردهسازی ویدئو در CCTV | پیشپردازش و تبدیل رنگ
در مرحله دوم از فشردهسازی، پردازشهایی روی تصاویر صورت میگیرد تا نویز آنها کاهش یابد، رنگ و نور تنظیم شود و در نهایت وضوح و شفافیت تصاویر افزایش یابد. پس از آن، فرمت تصاویر بهدستآمده از RGB به YCBCY تغییر داده میشود تا دقت ذخیره دادههای رنگی کاهش یابد، بدون آن که کاربر متوجه این موضوع شود و تغییری را در کیفیت احساس کند.
مرحله سوم فشردهسازی ویدئو در CCTV | تحلیل تغییرات بین فریمها و کاهش جزئیات
در مرحله سوم، الگوریتمهای فشردهسازی تصویر یعنی H.265 یا H.264 بررسی میکنند که چه بخشهایی از تصاویر ثابت باقی بمانند و چه بخشهایی تغییر داده شوند. با تحلیل و بررسیهای الگوریتمهای فشردهسازی تصویر، حجم دادههای کم اهمیت یا تکراری کاهش مییابد تا در زمان ذخیرهسازی، فضای کمتری توسط آنها روی حافظه اشغال شود.
مرحله چهارم فشردهسازی ویدئو در CCTV | رمزگذاری نهایی
در نهایت با وارد شدن به مرحله چهارم و عبور از مراحل فوقانی، دادههای تصویری بهصورت یک فایل رمزگذاری شده در قالب H.264، H.265 یا MJPEG ذخیرهسازی میشوند یا انتقال آنها صورت میگیرد.
انواع روشهای فشرده کردن تصاویر در دوربین مداربسته
فشردهسازی تصاویر در دوربین مداربسته با روشهای مختلفی انجام میشود و دوربینهای مداربسته جدید در برگیرنده تکنولوژیها و روشهای جدیدتری برای فشردهسازی ویدئویی هستند. بهصورت کلی هر چه روش فشردهسازی ویدئویی جدیدتر باشد، شرایط بهتری را برای کاهش حجم ویدئوها در دوربین مداربسته ایجاد میکند. انواع روشهای فشرده کردن تصاویر در دوربین مداربسته مواردی به شرح زیر هستند:
MPEG1
فشردهسازی تصویر به روش MPEG1 از قدیمیترین روشهایی است که مورداستفاده قرار میگرفته است. در این روش 3 فریم متفاوت از تصویر ساخته میشوند که عبارتند از: I-FRAME، B-FRAME و P-FRAME. در روش MPEG1 قسمتهای زائد و تکراری تصاویر حذف میشوند و علاوهبرآن، تصاویر مختلفی که از مقایسه فریمها به دست میآیند نیز حذف میگردند؛ در نتیجه ظرفیت تصویر بهدستآمده و فشردهسازی شده به روش MPEG1 از JPEG کمتر خواهد بود.
MPEG2
MPEG2 نمونهای پیشرفتهتر از MPEG1 است که از طریق آن فشردهسازی ویدئو و تصویر به شکل بهتری نسبت به MPEG1 انجام میشود. با استفاده از این روش میتوان یک فیلم 90 دقیقهای باکیفیت VHS را روی 650 مگابایت حافظه ذخیره کرد. MPEG2 از رزولوشنهای بالا یعنی FULL HD و بالاتر از آن پشتیبانی میکند و پس از فشردهسازی، کیفیت تصویری بهتری ارائه می دهد.
MPEG3
MPEG3 که ساختاری نسبتاً مشابه MPEG1 دارد، برای بهبود کیفیت تصاویر بعد از فشردهسازی به وجود آمد تا کیفیت تصویری بهتری ارائه دهد. از MPEG3 در زمینههایی همچون پزشکی و کاربردهای سینمایی استفاده میشود؛ زیرا کیفیت و وضوح تصویری بالایی دارد. ساختار MPEG3 برای بزرگنمایی دیجیتالی بسیار مناسب است و پهنای باند آن برای انتقال تصاویر بالا است.
MPEG4
MPEG4 باقابلیت پشتیبانی از چند رسانه قادر به کاهش حجم ویدئوها به میزان بیشتری است؛ بهگونهای که کیفیت تصاویر افت نکند و تصاویر باکیفیت باقی بمانند. بهصورت دقیقتر میتوان گفت که میزان فشردهسازی تصویر و ویدئو از طریق MPEG4 در حدود 3 برابر بیشتر از روشهای قبلی است.
MJPEG یا Motion JPEG
MJPEG که به آن MOTION JPEG نیز گفته میشود از دیگر روشهای فشردهسازی ویدئویی است که در آن فریمهای ویدئویی بهصورت مستقل مانند یک عکس تحت فشردهسازی قرار میگیرند. پس از آن فریمها پشتسرهم پخش میشوند تا حالت ویدئو را ایجاد کنند. بهصورت سادهتر میتوان گفت که در روش MJPEG، دوربین هر فریم تصویر را ثبت میکند و آن را بهصورت یک فایل فشردهسازی میکند؛ در نهایت تصاویر فشرده شده با سرعت مشخص پخش میشوند.
فشردهسازی H264
یکی از جدیدترین فرمتهای فشردهسازی تصویر در دوربین مداربسته تحت عنوان H264 شناخته میشود که یک استاندارد پیشرفته است. H264 حجم ویدئو و تصویر را بهشدت کاهش می دهد و در مقایسه با روشهای قبلی به میزان 50 درصد کارآمدتر است. فشردهسازی تصویر با روش H264 بدون افت کیفیت تصویر است و کاربران متوجه کاهش افت کیفیت نخواهد شد.
فشردهسازی H265
فشردهسازی به روش H265 از H264 جدیدتر است و مسلماً شرایط فشردهسازی تصویر توسط آن نیز بهتر خواهد بود. کیفیت تصویر و ویدئو بعد از فشردهسازی توسط روش H265 با H264 یکسان است؛ اما با این تفاوت که فضای اشغال شده توسط تصاویر فشرده شده به روش H265 روی حافظه بسیار کمتر از H264 خواهد بود. بهعبارتدیگر، با روش فشردهسازی H265 فضای ذخیرهسازی و پهنای باند مصرفی به میزان 50 درصد کاهش مییابد. به همین دلیل در دوربینهای مداربسته پیشرفته که کیفیت تصویری بالایی دارند از روش H265 استفاده شده است.
فشردهسازی H265+ (H265 plus)
H265+ یا H265 PLUS در حال حاضر جدیدترین تکنولوژی فشردهسازی تصویر و ویدئو است که در دوربینهای مداربسته مورداستفاده قرار میگیرد. H265+ موجب بهبود فشردهسازی تصویر میشود و حجم ویدئوها را به میزان بیشتری کاهش می دهد. الگوریتمها و تکنیکهای خاصی برای فشردهسازی به روش H265 PLUS مورداستفاده قرار گرفتهاند که شرایط بهتری را برای فشردهسازی ایجاد میکنند. این روش فشردهسازی ویدئو برای مواقعی که تصویر دارای بخشهای کمتحرک و ثابت زیادی باشد، بسیار کاربردی و مفید است.
بیشتر بخوانید: نمایندگی دوربین یونی ویو Uniview
مقایسهٔ روشهای فشردهسازی
| روش فشردهسازی | کیفیت تصویر | حجم فایل در فضای ذخیرهسازی | پهنای باند مصرفی | نیاز پردازشی | کاربرد رایج در CCTV |
| MPEG1 | پایین تا متوسط | زیاد | زیاد | کم | سیستمهای خیلی قدیمی و VCD |
| MPEG2 | متوسط تا خوب | زیاد | زیاد | متوسط | DVRهای قدیمیتر |
| MPEG3 | – | – | – | – | ندارد |
| MPEG4 | خوب | متوسط | متوسط | متوسط | سیستمهای قدیمیتر IP CCTV |
| MJPEG | بالا | خیلی زیاد | زیاد | کم | استریم فرعی، آنالیز تصویر، دوربینهای قدیمی |
| H264 | بسیار خوب | کم | کم | متوسط تا زیاد | اکثر دوربینهای مدرن CCTV |
| H265 | عالی | خیلی کم | خیلی کم | زیاد | دوربینهای 4K و سیستمهای پیشرفته |
| H265+ | عالی | کمتر از H265 | کمتر از H265 | بیشتر | دوربینها و NVRهای خاص (مانند Dahua) |
تأثیر روش فشردهسازی در کارکرد دوربین مداربسته
فشردهسازی در کارکرد دوربین مداربسته نقش بسیار مهمی دارد و موجب بهبود وضعیت دوربین مداربسته میشود. مهمترین تأثیر فشردهسازی در کارکرد دوربین را میتوان کاهش حجم دادهها روی حافظه در نظر گرفت. با کاهش مصرف حافظه، هزینه کاربران برای تأمین فضای ذخیرهسازی یعنی هارد کاهش مییابد و امکان نگهداری اطلاعات روی حافظه برای مدت طولانیتری فراهم میشود. کاهش استفاده از پهنای باند را نیز میتوان دومین تأثیر مثبت فشردهسازی روی عملکرد دوربین مداربسته در نظر گرفت. کاهش استفاده از پهنای باند روی شبکه موجب میشود که تصاویر باکیفیت بالا با تأخیر کمتر و سرعت بیشتری انتقال یابند.
فشردهسازی میتواند موجب افت کیفیت تصویر در دوربین مداربسته شود و بدین شکل در عملکرد کلی دوربین تأثیر منفی داشته باشد؛ اما خوشبختانه روشهای جدید فشردهسازی ویدئویی همچون H265+، H265 و H264 به میزان بسیار جزئی و نامحسوس کیفیت تصاویر را کاهش میدهند. به همین دلیل فشردهسازی با این روشها نهتنها موجب افت کیفیت تصویر ویدئوها نمیشود؛ بلکه در مصرف حافظه و پهنای باند نیز تأثیرات مثبتی به همراه دارد. فشردهسازی تصویر از نظر سختافزاری نیز میتواند دوربینهای مداربسته را تحتتأثیر قرار دهد. زیرا دوربینهایی که از روشهای فشردهسازی قویتر مانند h265+ استفاده میکنند به قدرت پردازشی و توان سختافزاری بیشتری نیاز دارند. با این شرایط اگر دوربین مداربسته کیفیت بالایی نداشته باشد یا سختافزارهای آن قدرتمند نباشد، فشردهسازی با تأخیر مواجه میشود.
جمعبندی Video Compression
فشردهسازی تصاویر در دوربین مداربسته یکی از مهمترین فناوریهایی است که در ساخت و طراحی دوربین مداربسته به کار برده میشود و تأثیر چشمگیری در عملکرد دوربین دارد. روشهای مختلف فشردهسازی تصاویر هر کدام از شرایط گوناگونی برخوردار هستند که در میان آنها روشهای h265، h264 و h265+ بهعنوان بهترین و جدیدترین گزینهها محسوب میشوند. عزیزانی که قصد خرید دوربین مداربسته با بهترین روشهای فشردهسازی تصویر را داشته باشند، از طریق شرکت مکسا قادر به تهیه این دوربینها هستند.
کمپانیهای معروفی همچون هایکویژن، داهوا و اکسیس در ساخت دوربینهای مداربسته از این تکنولوژیهای پیشرفته فشردهسازی تصویر استفاده کردهاند. خوشبختانه شرکت مکسا امکان خرید دوربین مداربسته هایکویژن، داهوا و اکسیس با فناوری پیشرفته فشردهسازی تصویر را برای شما فراهم کرده است. بهمنظور کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه میتوانید با ما تماس بگیرید و از کارشناسان ما در شرکت مکسا راهنمایی دریافت کنید.
سؤالات متداول
آیا تمامی روشهای فشردهسازی تصویر در دوربین مداربسته به کار میرود؟
خیر دوربینهای مداربسته بر حسب برند و مدل دوربین فقط برخی از روشهای فشردهسازی تصویر را پشتیبانی میکنند و همه روشها را در برنمیگیرند. در دوربینهای مداربسته جدید اغلب از روشهای فشردهسازی h264 و h265 استفاده میشود.
فشردهسازی تصویر چگونه بر پهنای باند شبکه تأثیر میگذارد؟
فشردهسازی موجب کاهش حجم دادههای ارسالی در شبکه میشود و بدین شکل مصرف پهنای باند نیز کمتر میشود. این موضوع در دوربینهای تحت شبکه ip از اهمیت زیادی برخوردار است و سرعت ارسال دادهها را افزایش می دهد.
آیا فشردهسازی در نمایش تصاویر زنده دوربین تأثیرگذار است؟
بله فشردهسازی میتواند موجب تأخیر در نمایش تصاویر زنده شود و معمولاً روشهای فشردهسازی پیچیدهتر به میزان بیشتری روی تأخیر نمایش تصاویر زنده تأثیرگذار هستند.
چگونه بهترین تنظیمات فشردهسازی را انتخاب کنیم؟
باتوجهبه آنکه دوربینهای مداربسته دربرگیرنده چند روش فشردهسازی تصویر هستند، چنانچه بخواهید بهترین تنظیمات فشردهسازی را انتخاب کنید باید به نیزهای خود یا سازمان مربوطه توجه داشته باشید. علاوهبرآن باید به فضای ذخیرهسازی، پهنای باند شبکه و قدرت سختافزاری نیز برای انتخاب تنظیمات فشردهسازی توجه داشت.
آیا فشردهسازی تصویر موجب افزایش قیمت دوربین مداربسته میشود؟
بله تکنولوژی فشردهسازی تصویر یا video compression در قیمت دوربین مداربسته مؤثر است و میتواند موجب افزایش یا کاهش قیمت دوربین شود. ازاینجهت، دوربینهایی که جدیدترین روشهای فشردهسازی تصویر را دارند، گرانقیمتتر هستند و کاربران برای خرید آنها باید بیشتر هزینه کنند.
