Цифровое видео 19

Большинство видеокамкордеров Mini ОУисполъзуег цифровой интерфейс стандарта IEEE1394, который также известен как FireWire {Sony называет его «i-Link») При использовании этого типа соединения цифровые видео- и аудиоданные, а также управляющие сигналы, могут пересылаться между видеокамерой и устройством редактирования, в качестве которого может выступать персональный компьютер. Разработчики формата DV декларируют скорость передачи данных в формате Mini DV (на ленту и/или на выход IEEE1394), равную 3 56 Мбайт/с Обратите внимание, пожалуйста, что здесь фигурируют мегабайты, а не мегабиты.

Цифровое видео 18

Формат DV и FireWire


DV — это цифровая система видеозаписи, используемая как базис для форматов видеозаписи Mini DV DVCAM™ (Sony) и DVCPRO™ (Panasonic) Dhb использует кодирование YCr.Cb = 4; 1:1 (яркость Y . Цветность — красный цвет Сг: Цветность -- синии цвет СЬ) и дискретное косинусное преобразование для межполевого сжатия (5 1) движущегося изображения

Mini DV становится все более и более популярным форматом среди приверженцев домашнего видео поскольку он знаменует собой значительный качес|венный и количественный (в смысле уменьшения размеров) скачок по сравнению с предыдущими форматами аналоговой записи, такими как VHS, S-VHS и 8 мм.

Цифровое видео 17

Формат D-VHS

В скором времени будет доступна цифровая версия формата VHS, к тому же она представляет особый интерес для систем охранного 1елевидения И здесь производитель сохранил совместимость с форматами VHS и S-VHS в режиме воспроизведения, добавив схему аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для регистрации видеосигнала в цифровом формате. Этот магнитофон не будет сам создавать изображение: чтобы обеспечить цифрово-аналоговое преобразование, необходимо использовать его в сочетании с другим оборудованием.

Цифровое видео 16

Я бы предложил произвести тестирование при различных установках видеокамеры. Мой собственный опыт показал, что хорошая видеокамера может создать лучшее изображение, записанное на DVR, если это изображение слегка расфокусировать, но это зависит от используемого типа сжатия. В ситуациях, когда уровень освещенности низок, лучше отключить АРУ, поскольку усиленный АРУ шум тоже сжимается и разворачивается, что негативно сказывается на качестве изображения. Это означает, что ничего нельзя считать заранее доказанным и перед принятием окончательного решения в пользу конкретного устройства записи на жесткий диск необходимо провести соответствующие испытания и тестирования

Цифровое видео 15

уплотнения (до ЗООх) при таком же качестве изображения (Подробнее о вейвлет-видеокомпрессии можно узнать на странице http, .-www.tss ги 'technologies, compresston.htm).

До настоящего времени вейвлет-преобразование использовалось как лучший инструмент для сжатия данных в таких областях наук, как астрономия и сейсмические исследования, но для систем охранного телевидения оно представляет собой относительно новый и очень привлекательный алгоригм сжатия Приведенные изображения (рис 8 26-8 35) с различным JPEG-сжатием и вейвлет-сжатием должны дать вам представление о качестве этих двух методов. К сожалению, их оригинальное качество нельзя увидеть в черно-белом изображении, и, кроме того, недостаточное качество печати книги может еще больше их ухудшить. Но вы можете посетить Интернет-страницу CCTV Labs (www.cctvlabs com) и переписать оттуда полномасштабные изображения каждой из этих картинок, после чего сравнить их.

Цифровое видео 14

Wavelet (вей влет)

Многие десятилетия ученые пытались найти более подходящие функции для аппроксимации прерывистых сигналов, чем синусы и косинусы, которые составляют основу анализа Фурье. По определению синусы и косинусы являются нелокальными функциями (они определены в бесконечной области). В этом заключена главная причина их плохой работы при аппроксимации резких переходов, таких как отдельные детали изображения с высоким разрешением в конечном двумерном кадре. Кадры именно такого типа мы наиболее часто наблюдаем в режиме TL-записи, они отличаются от непрерывного потока движущихся изображений в обычном телевидении

Цифровое видео 13

JPEG может быть использован для сжатия данных из различных цветовых пространств, таких как сигнал RGB (видеосигнал основных цветов изображения), YCbCr (преобразованный видеосигнал) и CMYK (палитра, используемая в издательских системах), поскольку он обращается с цветами, как с отдельными компонентами Наилучшие результаты по сжатию достигаются, если компоненты цвета независимы (некоррелированны), как это имеет место в YCbCr, где большая часть информации сконцентрирована в яркости, а меньшая — в цветности.

Цифровое видео 12

Если изображение с высокой степенью сжатия увеличить, то четко проявляется его блочная структура. Можно достичь степени сжатия до 100 раз. JPEG также известен как способ сжатия с потерями, означающий, что, если изображение подвергнется сжатию, то при декомпрессии нельзя получить изображение точно такого же качества, как оригинал Тем не менее, коэффициенты сжатия, достигаемые с помощью компрессии JPEG довольно высоки (превышают 10:1), и некоторая потеря качества изображения представляется несущественной для человеческого глаза. JPEG разработан с учетом известных ограничений человеческого глаза, таких как невосприятие очень мелких деталей цветности, как и мвлких деталей яркости в рассматриваемом изображении.

Цифровое видео 11

JPEG

JPEG расшифровывается как объединенная группа экспертов по машинной обработке фотоизображении (Joint Photographic Experts Group), а это, в свою очередь, является первоначальным названием комитета, коюрый рекомендовал данный ствндарт JPEG — это стандартизированный

принцип сжатия изображений. Он ориентирован только на неподвижные цифровые изображения. Такими стоп-кадрами в телевидении могут служить либо телевизионные поля, либо телевизионные кадры

Цифровое видео 10

Наибольший интерес для нас в системах охранного телевидения представляет транспортный поток, поскольку он хорошо подходит для передачи цифрового телевидения по телефонным линиям, оптическому волокну, коаксиальным и некоаксиальным кабелям, линиям ISDN, а также для хранения на ленте, на магнитных носителях и оптических дисках.

Цифровое видео 9

MPEG-2

MPEG-2 представляет собой не следующее поколение MPEG-1, а скорее другой стандарт, нацеленный иа более высокое качество передачи и записи цифровых движущихся изображений и звука. Он был принят ISO в 1993.

Цифровое видео 8

MPEG-1

Для движущихся изображений были предложены различные алгоритмы сжатия стандартизованные группой MPEG (Motion Pictures Experts Group — экспертная группа по вопросам движущегося изображения ISO). Существует две разновидности этого типа сжатия — MPEG-1 и MPEG-2, последний широко используется в различных средствах информации, в цифровых видео (или универсальных) дисках (Digital Video (or Versatile) Disk — DVD) и в цифровом телевидении высокой четкости (High Definition Digital Television — HDTV).

Цифровое видео 7

Таким образом, из сказанного выше становится ясно, что видеоизображения не могут быть записаны (сохранены) в необработанном формате, поскольку компьютеры не в состоянии справляться с количеством данных, необходимым для видео в режиме реального времени. Единственным практическим решением могло стать и стало сжатие видеоизображений. Для осуществления процедуры сжатия имеется два основных подхода: сжатие без потерь и с потерями.

Цифровое видео 6

752 х 582 элемента изображения = 437664 пиксел Это справедливо для 1 телевизионного кадра = 2 поля

Каждый из этих пиксел представлен 8 битами квантования яркости, то есть 28 = 256 уровней, таким образом, 437664 пикселя яркости представлены 437664 байтами информации (важно напомнить, что 8 бит = 1 байт).

Если изображение является цветным, то имеется 3 первичных цвета, которые нужно кодировать 256 уровнями, что дает 16 миллионов комбинаций (так как 2563 = 16777216).

Цифровое видео 5

Из диаграммы можно видеть, что для записи и воспроизведения изображения в режиме реального времени требуются скорости передачи данных, превышающие 5 Мбит/с. Следует учесть, однако, что приведенные ниже значения ориентированы на идеальные условия, и поэтому следует предусмотреть резерв пропускной способности.

Цифровое видео 4

Сначала в системах охранного телевидения предпринимались попытки осуществить цифровую видеозапись в формате цифровой аудиокассеты (Digital Audio Таре — DAT). Однако, являясь по сути цифровой, такая запись все еще подразумевала режим последовательного поиска, а он не столь привлекателен, как режим произвольного доступа, реализуемый при использовании жесткого диска.

Цифровое видео 3

Быстрые локальные сети (Local Area Network — LAN) и глобальные сети (Wide Area Network — WAN) также становятся привлекательными для передачи изображений реального видео. Некоторые большие компании уже устанавливают системы охранного телевидения, узлы которых связаны между собой через существующие сети, а не с помощью коаксиальных кабелей.

Цифровое видео 2

Поскольку, большей частью, видеокамеры систем охранного телевидения формируют аналоговые сигналы, то перед тем, как перейти к обработке или хранению сигнала в цифровом формате, осуществляется его аналого-цифровое преобразование. На этом этапе происходит дискретизация и квантование аналогового сигнала (преобразование в дискретную форму). Частота дискретизации и количество уровней квантования зависят от качества электроники и быстродействия, а сами они определяют разрешающую способность и частоту регенерации цифровой кадровой памяти.

Цифровое видео 1

До сих пор большинство обсуждаемых в этой книге вопросов относилось к аналоговым видеосигналам.

К тем немногим компонентам систем охранного телевидения, которые работают с цифровым видео, относятся устройства видеопамяти, видеоквадраторы, видеомулыиплексоры, внутренние схемы видеокамер с цифровой обработкой сигналов (Digital Video Processing — DSP) и все более и более популярные в настоящее время цифровые видеомагнитофоны (Digital Video Recorder — DVR) (Чаще используется термин «устройства записи на жесткий диск», подчеркивающий их принципиальное различие от аналоговых видеомагнитофонов. Прим. ред.). Видеосистема, полностью укомплектованная цифровыми устройствами, — это новая разработка, которую все с нетерпением ждут.