فشرده ساز
آشنایی با فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال

آشنایی با فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال

همانطور که می دانید ضبط تصاویر در یک سیستم دیجیتال بدون حذف فریم های زائد و تکراری فضای زیادی اشغال می کند. در نقطه مقابل، فشرده کردن بیش ازحد نیز کیفیت تصویر را به شدت کاهش می دهد. راه چاره چیست؟ بدون شک بهترین راهکار استفاده از فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال می باشد.

«به نقطه‌ای که پس از آن کیفیت تصویر به شدت افت می‌کند Knee می‌گویند». زمان بوجود آمدن Knee در فشرده سازهای مختلف متفاوت است. در این مطلب به بررسی ضعف و قوت فشرده سازهای مطرح میپردازیم.

لازم به ذکر است که اکثر فرمتهای مشهور مانند DiveX و… از فرمتهای اصلی مشتق شده اند، بنابراین در فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال گنجانده نشده اند.

 

معروف‌ترین روش فشرده سازی

معروف‌ترین روش فشرده سازی تصاویر استاندارد، «JPEG» نام خود را از گروه سازنده این استاندارد یعنی Joint Photographic Expert Group گرفته است. از معروف ترین فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال «JPEG» می باشد که همگی با آن آشنایی دارید.

در این روش فشرده سازی Knee در ۱:۸ (یک به هشت) صورت می گیرد. در تصاویر متحرک از استاندارد Motion JPEG یا M-JPEG استفاده می شود. در این استاندارد Knee در ۱:۱۵ اتفاق می افتد. بنابراین با استفاده از استاندارد M-JPEG در بیشترین میزان فشرده سازی، حجم یک تصویر ۴۵۰ کیلوبایتی به ۳۰ کیلوبایت تقلیل می یابد.

البته هنوز این حجم از «JPEG» برای  فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال خیلی زیاد است. زیرا  حتی اگر ۲ فریم در ثانیه هم ضبط داشته باشید در طول ۲۴ ساعت به فضایی بالغ بر ۶ گیگابایت نیاز خواهید داشت.

روش نسبتا جدیدتر (نسبت به M-JPEG)، روش MPEG است که به وسیله گروه Motion Picture Expert Group طراحی و ساخته شد.

این استاندارد این قابلیت را دارد که قسمت‌های اضافی یا مشابه را، نه تنها در هر تصویر بلکه در بین تصاویر مختلف نیز شناسایی و حذف کند.  به این ترتیب یکی دیگر از فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال روش MPEG می باشد.

در روش MPEG1 از هر تصویر سه فریم متفاوت ساخته می شود. فریم اول (I-frame) همه خصوصیات و اطلاعات مربوط به ساخت تصویر مورد نظر را دارد.

فریم بعدی (P-frame) نام دارد و از I-frame تصویر قبلی ایجاد شده است و از آن برای ایجاد تصویر بعدی استفاده می شود. فریم آخر (B-frames) از دو فریم قبلی و بعدی ساخته می شود.

در این روش فشرده سازی قسمت های تکراری و زائد نه تنها در هر تصویر بلکه بین تصاویر مختلف با استفاده از مقایسه فریم ها با هم حذف می شوند و به این ترتیب حجم تصاویر ضبط شده در این روش بسیار کمتر از روش JPEG است.

در صورتی که تصویر گرفته شده از یک مکان دارای حرکت کمتر و عوامل ثابت بیشتری باشد (مثل تصاویر گرفته شده با دوربین‌های مداربسته ثابت)، حجم تصاویر خیلی کمتر از حالت‌های دیگر خواهدبود.

این روش فشرده سازی امکان فشرده کردن تصاویر را تا نسبت ۱:۱۰۰ فراهم می کند. اما در تصویربرداری از صحنه های با عوامل متحرک بالا، حجم فشرده سازی بسیار کاهش پیدا می کند.

یکی دیگر از فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال، فرمت MPEG-2 است که نوع پیشرفته‌تری از فشرده سازی به روش MPEG است. بعنوان مثال با استفاده از این روش می توان ۹۰ دقیقه از یک فیلم با کیفیت VHS را در فضای ۶۵۰ مگابایت ذخیره کرد.

قابلیت استفاده از interframe یا حذف قسمت‌های تکراری در تصاویر مجاور در MPEG2 علیرغم محسنات، دارای محدودیت‌هایی نیز هست. در صورتی که تصاویر فشرده شده دارای تغییرات زیاد و ناگهانی باشند، میزان فشرده سازی تصاویر به شدن کاهش می یابد. بنابراین ظرفیت تصاویر ضبط شده در فرمت‌هایی که دارای قابلیت interframe هستند تا حد زیادی به تغییرات در تصاویر وابسته است.

بررسی فرمت های فشرده ساز
بررسی فرمت های فشرده ساز

در سال ۲۰۰۸ فرمت MPEG4 عرضه شد و بدلیل ضعف فرمتهای ماقبل خود مورد اقبال واقع شد. همین الان هم این فشرده ساز طرفداران سرسختی دارد که آن را بر فرمت پیشرفته ای چون H.264 هم ترجیح می دهند و معتقدند هزینه ای که فرمتی مانند H.264 بابت کدگذاری جدید روی دست تولیدکنندگان می گذارد، ارزش محسنات آن را ندارد.

با همه این اوصاف، H.264 که در سال ۲۰۰۳ توسط Joint Photographic Expert Group ارائه شد بجهت توانایی بالا در فشرده سازی با بیت ریت پایین و حداقل Knee و پوشاندن ضعف فرمت های قبلی در انتقال تصاویر بر روی اینترنت، مورد توجه تولید کنندگان است.

H.264 بهترین و موثرترین استاندارد انتقال تصویر در شبکه تا به امروز است. به این دلیل که H.264 در کاربردهای انتقال تصویر HD و SD از سرگرمی های خانگی گرفته تا سیستم نظارتی، گسترده شده است.

علاوه بر دست یافتن به تصاویر با کیفیت تر و نرخ بیت پایین تر، «قابلیت انعطاف» این فرمت به مهندسان اجازه می دهد که انکودرهای H.264 را برای کابردهای خاص به طریقی که ۲/۴ MPEG توانایی رقابت با آن را ندارد، متناسب کنند.

H.264 تا ۵۰% فضای کمتری برای ذخیره سازی نیاز دارد و هم اکنون یکی از بهترین فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال محسوب می شود. البته همواره دنیای تکنولوژی در حال تغییر و پیشرفت است و ما منتظر  اخبار جدید از فرمت های فشرده ساز تصاویر دیجیتال هستیم.

 

(دیجی همکار بزرگترین و معتبرترین فروشگاه دوربین مداربسته در ایران). لطفا با ثبت نظرات خود، ما را در جهت ارتقای کیفیت کالاها، خدمات و مقالات یاری فرمایید.