دوربین های مداربسته به صورت شبانه روز اتفاقاتی که رخ میدهد را ذخیره سازی میکند. این ذخیره سازی اگر با سازوکاری تنظیم نشود حجم خیلی زیادی را میگیرد. دانشمندان نیز به دنبال این بودند که با فشرده سازی این تصاویر و فیلم ها بدون اینکه کیفیت آنها را پایین بیاورند حجمشان را کاهش دهند. دانشمندان و تولیدکنندگان بالاخره توانستند با ساخت فرمت های ذخیره سازی این امر را عملی کنند و تکنولوژی فشرده سازی تصاویر بدون افت کیفیت را بسازند . در ادامه درباره برترین فرمت های ذخیره سازی فایل های دوربین مداربسته توضیحاتی را در اختیار شما قرار بدهیم.
فشرده سازی داده ها به چه معناست؟
فرآیندی برای کاهش حجم تصویر یا فیلم است که در آن از افت کیفیت تصویر اصلی جلوگیری میشود. روش کلی به این صورت است که فریم های تکراری یا غیرضروری که مشخصات تصویر را در خود نگه میدارند حذف میشود ، بدون اینکه این فرآیند روی نسخه نهایی فیلم اثر منفی بگذارد.
علت پیدایش
در واقع منشأ پیدایش انواع کاهش حجم تصویر ، نیاز به وضوح بیشتر در تصاویر است. به این ترتیب همواره از طرفی داشتن جزییات بیشتر از تصویر، مورد تقاضای مصرف کننده است و از طرفی وضوح بالای تصاویر و حفظ جزییات بیشتر نیازمند فضای ذخیره سازی بیشتر است.
با پیشرفت تکنولوژی و بالا رفتن کیفیت تصویر در دوربین ها، متعاقباً نیاز به فضای ذخیره سازی برای ضبط تصاویر و همچنین پهنای باند لازم برای انتقال تصاویر به صورت چشم گیری رو به افزایش است.
از این رو شرکت های تولید کننده دوربین ملزم به ایجاد راهکارهایی برای برطرف کردن این نیاز هستند تا مصرف کننده بتواند بخش عمده ای از هزینه ها را در این موارد کاهش داده و به دنبال آن از محصولات به روزتر و دارای وضوح بیشتر استفاده کند.
فشرده سازی تصویر H.264
همانطور که می دانیم یک تصویر متحرک از نمایش چندین تصویر ثابت ایجاد میشود، هر کدام از این تصاویر فریم نام دارند و به تعداد تکرار این تصاویر در واحد ثانیه فریم بر ثانیه (FPS) گفته می شود.
فشرده سازی فریمی:
در مکانیسم کاهش حجم تصویر ، یکی از روش های صرفه جویی در حجم کلی فیلم، بخش بندی هر فریم به قطعات کوچکتر و حذف نقاط مشابه در همان فریم است. به صورتی که اگر در بخشی از تصویر مثلاً رنگ سیاه منطقه ای را پوشش داده باشد، در سایر بخش ها کد مربوط به آن ایجاد نمی شود و فقط آدرس بخش مشابه ذخیره و پخش می شود.
فرض کنید به رستوران رفته اید و سفارشی داده اید که چندین مورد را شامل شده است، اگر فرض کنیم گارسون صورت سفارشتان را نگه داشته باشد و یا در ذهنش داشته باشد کافیست بگویید: “همان سفارش قبلی” و تکرار کردن یک سفارش طولانی را با همین جمله پایان دهید. همان طور که در تصویر دیده میشود، پس از بخش بندی به قسمت های کوچک موارد مشابهی از نظر رنگ و شدت آن ایجاد می شود که با حذف موارد مشابه قسمت زیادی از تصویر را میتوان فشرده کرد.
فشرده سازی بین فریم ها
علاوه بر فشرده سازی که بین اجزاء مختلف یک تصویر صورت میگیرد، نوع دیگر فشرده سازی در این فرمت، تشخیص بخش های تکراری بین فریم های مختلف است. در این حالت، سیستم یک فریم را به عنوان تصویر اصلی یا زمینه انتخاب میکند و فقط بخش های متحرک از فریم یا فریم های بعدی را به آن اضافه می کند.
مثلاً در تصویری که مشاهده کردید در فریم های بعدی تنها بخشی از تصویر که جاده و اتومبیل ها دیده می شوند در فریم های بعدی بازسازی می شود. این روند در تمام طول فیلم تکرار شده و نهایتاً منجر به فشرده سازی کل فیلم بدون از دست رفتن کیفیت اصلی آن می شود. نسبت فشرده شدن این فرمت تصویری از فرمت قبلی آن یعنی MPEG تقریباً دوبرابر است، در واقع با همان فضای ذخیره سازی قبل، حدوداً دو برابر می توان فیلم ضبط نمود.
فشرده سازی H.265
فرمت H.265 یا همان HEVC که اختصار کلمات High Efficiency Video Coding می باشد، در واقع همان سیستم فشرده سازی H.264 ولی با مکانیسمی بهبود یافته تر است. در این سیستم نیز همان دو روش فشرده سازی فریمی و فشرده سازی بین چند فریم پیاده سازی شده است. با این تفاوت که اسکیل بندی یا تقسیم تصویر برای تشخیص بخش های مشابه؛ کمی متفاوت است.
تصویر روبرو را ببینید، در این تصویر بخش بندی ها بزرگتر در نظر گرفته شده اند، در واقع برای ذخیره اطلاعات مربوط به بخش هایی که رنگ مشابه دارند فضای کمتری اشغال می شود. اگر فرض کنیم در نوع قبلی یک تصویر به چهارصد بخش مشابه تقسیم شده باشد، این مکانیسم تصویر را به صد واحد تقسیم میکند. از این رو اطلاعات یک فریم در صد واحد مجزا ذخیره شده و زمان پخش به هم متصل میشوند که در نهایت فضای کمتری برای نگهداری این اطلاعات صرف می شود. میزان فضا و پهنای باند اشغال شده در این فشرده سازی حدوداً دو برابر فشرده سازی تصویر H.264 بوده که باعث می شود مصرف فضای ذخیره سازی و و پهنای باند اشغال شده به حدود نصف برسد. این تکنیک در دوربین های امروزی بسیار کاربردی است، چون با افزایش رزولوشن دوربین مداربسته، فضای ذخیره سازی و پهنای باند بیشتری در بستر شبکه برای انتقال تصاویر مورد نیاز است. از این رو توصیه می شود برای دوربین های بیش از 2 مگاپیکسل حتماً این تکنولوژی را در نظر بگیرید.
لازم به ذکر است که هرچه میزان فرمت فشرده سازی H.264 و H.265 پیشرفته تر باشد، پردازش بیشتری برای تصویر صورت می گیرد، لذا دستگاه هایی که به این تکنولوژی مجهز هستند باید سخت افزاری قوی تر نسبت به دستگاه هایی که با فرمت H.264 کار می کنند، داشته باشند.