استانداردهای فشرده سازی تصاویر دوربین مداربسته به روش H.264 یا H.265

فشرده سازی تصاویر در سامانه های نظارت تصویری از اهمیت و جایگاه بسیار بالایی برخوردار است. زیرا همان طور که می دانیم با فشرده تر شدن حجم اطلاعات استخراج شده، دو مزیت اصلی نصیب بهره برداران از تصاویر می شود.

اول اینکه تصاویر پهنای باند کمتری را اشغال می کنند. این بدان معنی است که تجهیزات مورد استفاده در زیرساخت شبکه به مراتب سبک تر و کم هزینه تر می گردند، اما از همه مهم تر انتقال اطلاعات در فضاهای تبادل هزینه بر است. این هزینه پهنای باند یکی از چالش برانگیز ترین هزینه های یک پروژه می تواند به حساب آید. هنگامی که مجبور هستیم تصاویر مورد نظر خود را از فواصل دور مشاهده کنیم، با این معظل دست به گریبان خواهیم بود

در مجموع مهمترین موضوع درباره استفاده از کدک H.265 یا HEVC کاهش نیاز به پهنای باند بالا و کاهش میزان bit rate خواهد بود که ادعا می شود نسبت به دیگر کدکها به نصف کاهش می یابد. برای مثال اگر یک دوربین مداربسته 1080P با سرعت ضبط 30 فریم در ثانیه نیاز به پهنای باند 4 مگابیت در ثانیه داشته باشد، دوربین مداربسته با کدک H.265 تنها به 2 مگابیت بر ثانیه پهنای باند نیاز دارد.

دوم اینکه برای ذخیره سازی تصاویر فشرده شده فضای کمتری مورد نیاز است. در پروژه های نظارت تصویری قیمت هارد دیسک بسیار حائز اهمیت و تاثیر گذار است. با توجه به افزایش روزافزون قیمت هارد در کشورمان، فشرده سازی تصاویر در جهت صرفه جویی در فضای حافظه مورد نیاز موضوع مهمی است که همه مصرف کنندگان باید نگاه ویژه ای به آن معطوف دارند.

استاندارد H.264 بعنوان یک روش قدیمی فایل های تصاویر تولید شده از دوربین های نظارت تصویری را فشرده می کرده است. اما پس از آن استاندارد H.265 با کاهش قابل ملاحظه فضای ذخیره سازی موجبات کنار رفتن نسل قبل از خود را فراهم کرد. این فشرده سازی تا حدود یک دوم فضای حافظه را کمتر اشغال می نماید.

نمونه تصاویر فشرده سازی شده با دو روش H.264 و H.265 در شرایط یکسان کاملاً آشکار می کند که کیفیت تصاویر در روش های مختلف فشرده سازی در هر دوره پیشرفته تر و متکامل تر شده است.

حال با بررسی بیشتر بر روی منطق فشرده سازی های مدرن بسادگی پی خواهیم برد که ادعای کاهش فوق العاده حجم دیتای تولید شده به چه علت است:

همان طور که در تصویر فوق مشاهده می فرمایید، در روش های قدیمی تر فشرده سازی تصاویر به بخش های مساوی تقسیم شده و بر اساس اطلاعات هر بخش نمونه برداری می گردد و فرآیند فشرده سازی صورت می پذیرد، اما در روش های جدیدتر، بخش های همگن تر در هر تصویر انتخاب و بر این اساس دسته بندی و پردازش می گردد.

 بهینه سازی بنیادین در کدک H.265 نسبت به کدکهای پیشین رخ داده است :

• حجم بالاتر CTU ها بجای بلاکهای تصویری ماکرو : بزرگترین سایز بلاک کدک H.264 معادل 256 پیکسل (16 در 16) می باشد اما در کدک H.265 این میزان 16 برابر معادل 4096 پیکسل (64 در 64) خواهد بود. سازندگان این کدک علت استفاده از بلاکهای تصویری بزرگتر را کارکرد بهینه تر انکدینگ بخصوص برای تصاویری با رزولوشن بالاتر می دانند.

رمزگشایی و دیکد کردن موازی در کدک H.265 امکان پردازش بخشهای مختلف تصویر را در زمانی یکسان میسر می کند. این کار باعث می شود سرعت پخش ویدئوهای ضبط شده و در حال پخش بالا رفته و مزیت استفاده از پردازنده های چند هسته ای که امروزه رایج شده اند را خواهند داشت. کدک H.264 این قابلیت را ندارد.

مفهومی با مضمون “Clean Random Access“ بمعنای دسترسی تصادفی به کدکهای H.265 افزوده شد که ” تصاویر را بدون نیاز به دیکد تصاویر دیگری که پیشتر از آن در جریان تصویری وجود داشتند دیکد کرده و از کدک لحظه ای با عنوان Open GOP استفاده می کند”. این قابلیت مزیت بسیار خوبی برای سیستم های نظارت تصویری که نیاز به پخش تصاویر ضبط شده دارند بهمراه دارد و باعث می شود فریم های که باعث افزایش میزان bitrate ها شده بهینه شوند.

پتانسیل بهبودهای کیفی تصویر

تعدادی از شرکتهای سازنده، بهبود کیفیت تصاویر با کدک H.265 را مهمترین تبلیغ برای جلب مشتری می دانند که اشتباه است. کدک H.265 ذاتا کیفیت بهتری نسبت به کدک H.264 یا حتی کدک MPEG-4 نداشته است. به همین شکل اگر از پهنای باند مناسب کدک H.264 در کدک H.265 استفاده شود باز هم فرقی در بهبود کیفیت تصاویر نخواهد کرد. اما حداقل پهنای باند مورد نیاز کاهش پیدا می کند. تنها موضوعی که شاید باعث بهبود غیرمستقیم کیفیت باشد مراحل یا Level های مورد استفاده در H.264 است که اگر در میزان کم ست شوند باعث افزایش نویز و تصاویر موهوم می شود. وقتی به کدک H.265 رسیدیم همین سطوح پهنای باندی می توانند باعث بهبود کیفیت شوند.