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Abr
13

Estándar de compresión de vídeo

Publicado en la categoría Videovigilancia


Para la transmisión de las imágenes, dada la gran cantidad de datos que compone los archivos de audio y vídeo, es necesario recurrir a las herramientas de compresión. La ventaja que se obtiene con estas herramientas es la disminución de datos para transferir, pero por otro lado la compresión conlleva también una alta degradación de la calidad de la imagen.

La compresión y la gestión es dada a las cámaras digitales que equipadas con una CPU, tienen la capacidad de cálculo suficiente para esta operación.

 

Existe una gran selección de algoritmos de compresión:

M-JPEG

El Motion (movimiento) JPEG o M-JPEG es tal vez el más usado entre los algoritmos de compresión de vídeo. Las cámaras digitales efectúan adquisiciones de cada fotograma y su compresión en formato JPEG. Terminada la compresión, la cámara genera una trasmisión en flujo continuo de máximo 30 imágenes por segundo (30 fps). En el caso de una trasmisión superior a los 16 fps las imágenes se perciben con el ojo humano como un movimiento fluido. Este algoritmo de compresión toma el nombre de Motion JPEG, porque se transmiten tantas imágenes completas con el mismo nivel de compresión y calidad en el formato JPEG.

Una de las ventajas del estándar Motion JPEG está en el hecho de que varias imágenes de una secuencia de vídeo pueden tener la misma calidad, que varía según el nivel de compresión elegido por la cámara de redes o por el codificador de vídeo. Mientras más grande sea el nivel de compresión, menor es la calidad de las imágenes y la dimensión del archivo. En algunas condiciones, por ejemplo, de poca iluminación o cuando la toma se vuelve compleja, las dimensiones del archivo de la imagen pueden volverse aún más grandes y gastar más ancho de banda y más espacio de memorización. Para impedir el aumento del ancho de banda y del espacio de memorización gastados, los productos con tecnología de vídeo de red Axis permiten al usuario imponer un límite máximo de dimensión del archivo para un fotograma de la imagen.

Como no existen lazos entre los fotogramas en el formato Motion JPEG, el vídeo Motion JPEG es sólido en el sentido de que si durante la transmisión se pierde un fotograma, el resto del vídeo no se verá afectado.

El formato Motion JPEG es un estándar que no prevé la adquisición de ninguna licencia. Su característica es que cuenta con una amplia compatibilidad y se difunde en aplicaciones donde se necesitan fotogramas individuales de una secuencia de vídeo (por ejemplo, para el análisis) y en donde se utilizan velocidades de transmisión reducidas, normalmente 5 fotogramas por segundo o menos. El estándar Motion JPEG puede ser útil también para aplicaciones que requieren la integración con sistemas que apoyan sólo Motion JPEG.

La desventaja principal del estándar es el hecho de que no utiliza técnicas de compresión de vídeo para reducir los datos, ya que consiste de una serie de imágenes fijas y completas. El resultado es una velocidad de transmisión en bit relativamente alta o una relación de compresión baja para la calidad ofrecida respecto a los estándares de compresión de vídeo MPEG-4 y H.264.

MPEG y MPEG-4

El MPEG (Codificación de audio e imágenes en movimiento) es muy usado en el streaming (descarga continua) de audio y vídeo, a diferencia del M-JPEG este algoritmo, se basa en la confrontación entre imágenes únicas adquiridas de las cámaras digitales transmitiendo una sola imagen completa y compresa, sucesivamente trasmitiendo sólo las diferencias con la imagen indicada.

Este algoritmo de compresión lleva a una gran reducción de los datos para transmitir. El MPEG ha sido creado a finales de los años 80 y con el paso del tiempo ha tenido mejorías pasando de MPEG-1 a MPEG-2, y actualmente a MPEG-4 que puede superar los límites de los 25/30 fps de las primeras versiones manteniendo un bit rate relativamente bajo.

Cuando se habla de estándar MPEG-4 en aplicaciones de videovigilancia, a menudo se refiere al estándar MPEG-4 parte 2, conocido también como MPEG-4 Visual. Como a todos los estándares MPEG se  pueden  adquirir con licencia, o sea, los usuarios tienen que pagar una tarifa asociada a la licencia para cada una de las estaciones de vigilancia. El estándar MPEG-4 soporta las aplicaciones con un ancho de banda limitada y las aplicaciones que requieren imágenes de alta calidad, sin límites de velocidad de transmisión y banda virtualmente ilimitada.

H.264

El H.264 forma parte de una nueva generación de algoritmos de compresión en vías de desarrollo, cuyo fin es obtener una elevada compresión de datos pero manteniendo una alta calidad de las imágenes y teniendo también un bit rate inferior a los estándares anteriores. El estándar H.264, conocido también como MPEG-4 Parte 10/AVC, donde AVC es la sigla de Advanced Video Coding (Códec de Video Avanzado), es el estándar MPEG más reciente para la codificación de vídeo. Seguramente es destinado a llegar a ser el estándar de vídeo más difundido en el futuro. Un codificador que apoya el estándar H.264 es capaz de reducir las dimensiones de los archivos de vídeo digitales de más del 80% respecto al formato Motion JPEG y hasta el 50% respecto al estándar MPEG-4, sin compromisos en términos de calidad de las imágenes. Lo que significa que para la gestión de los archivos de vídeo es necesario menos espacio de memorización y ancho de banda, o que es posible obtener imágenes de calidad más elevada con la misma velocidad de trasmisión en bit.

El estándar H.264 es el fruto del trabajo conjunto de las organizaciones responsables de la definición de estándar para los sectores de las telecomunicaciones (Video Coding Experts Group de ITU-T) e IT (Moving Picture Experts Group de ISO/IEC) y es destinado a tener una difusión aún más amplia respecto a los estándares anteriores. En el sector de videovigilancia, es muy probable que el estándar de compresión H.264 venga rápidamente aprobado para las aplicaciones que requieren resoluciones y velocidad de transmisión elevadas, por ejemplo para la vigilancia de autopistas, aeropuertos y casinos, donde el uso de 30/25 fotogramas (NTSC/PAL) por segundo representa la norma. Estos últimos son de hecho ámbitos en los que la reducción del ancho de banda y el espacio de memorización necesarios puede ofrecer las ventajas más significativas.

El estándar H.264 es probablemente destinado también a acelerar la difusión de las cámaras de red con resolución megapíxel,  porque esta tecnología de compresión ultra-eficiente es capaz de reducir las dimensiones de los archivos grandes y la velocidad de transmisión in bit sin comprometer la calidad de las imágenes. El nuevo estándar presenta también alguna desventaja, aunque ofrece ventajas significativas en términos de ancho de banda y espacio de memorización, este estándar requiere la aplicación de las cámaras de red y estaciones de vigilancia de alta asistencia.

 

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