Bildkompression

Bildkompression ist notwendig

Ein Bild mit Megapixelauflösung würde ungepackt (zum Beispiel als *.bmp) rund 4 Megabyte des Speichermediums belegen und ist damit für eine effiziente Bildübertragung und -speicherung deutlich zu groß. Selbst in einem 100-Megabit-Netzwerk würde die Übertragung der Aufnahme noch rund eine halbe Sekunde dauern. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Bilddaten in der Kamera zu komprimieren. Für diesen Vorgang gibt es verschiedene Verfahren. Die gängigste Komprimierungsart für ein Einzelbild ist hierbei die JPEG-Kompression. Diese Komprimierung reduziert die Dateigröße je nach eingestellter Qualität auf 1/20 bis 1/50 der ursprünglichen Größe.

Bildqualität

Die Bildqualität selbst ist direkt von der Stärke der Komprimierung abhängig und lässt sich in den MOBOTIX-Kameras als Prozentwert einstellen. Mit einer Einstellung von 50 Prozent können gute Bilder für die meisten Anwendungen erreicht werden. Bei Einstellungen unter 20 Prozent beginnt die Kachelbildung innerhalb des Bildes, bei Parametrierungen über 70 Prozent sind kaum Unterschiede zum Originalbild erkennbar. Die Dateigröße ist zusätzlich aber vom Bildinhalt abhängig, das heißt ein detailreiches Bild mit feinen Strukturen wird bei gleicher Qualitätsstufe größer und belegt mehr Speicherplatz als ein eher eintöniges Landschaftsbild. Aus diesem Grund bewirkt eine stärkere Bildschärfeeinstellung zugleich einen Anstieg der Bilddateigröße.

Aus Einzelbildern wird Motion-JPEG

Werden Einzelbilder in schneller Folge angezeigt, wirken sie ab einer Bildrate von 12 Bildern pro Sekunde wie eine flüssige Videosequenz. Dieses Verfahren wird als Motion-JPEG bezeichnet, da die einzelnen Aufnahmen JPEG-codierte Einzelbilder sind. Eine solche Anzeige von Bewegtbildern kann über einen Standard-Browser ohne zusätzliche PlugIns erfolgen. Motion-JPEG ist das geeignete Bildformat, um einer großen Nutzergruppe Zugang zu den Kameraufnahmen zu geben, deren PCs sicherheitsbedingt das Laden von JAVA-Applets oder ActiveX-Komponenten deaktiviert haben.

Normalerweise ändert sich zwischen zwei Bildern wenig

Üblicherweise sind die Veränderungen von einem Bild zum nächsten sehr gering, das heißt bestimmte Bereiche werden in jedem Einzelbild erneut übertragen, obwohl sich (fast) nichts geändert hat. Deshalb wurden Video-Kodierverfahren wie MPEG entwickelt, die Mehrfachübertragungen identischer Bildbereiche vermeiden.

Nachteile von MPEG

Video-Kodierverfahren wie MPEG haben für Live-Kameras jedoch einige entscheidende Nachteile, die auf ihre Entstehungsgeschichte zurückzuführen sind. So wurde MPEG für die Komprimierung von Kinofilmen (zum Beispiel auf DVD) entwickelt und damit für eine Aufgabe, bei der es nicht wichtig ist, wie lange die Kodierung dauert, sondern nur Qualität und Komprimierung ausschlaggebend sind. Bei einer Live-Kamera spielt dagegen eine möglichst kurze Verzögerungszeit von der Szene bis zur Bildanzeige auf dem Monitor eine entscheidende Rolle.

Das zweite Problem von Standardverfahren wie MPEG liegt darin, dass bei ihnen bewegte Objekte mit geringer Auflösung und Qualität kodiert werden, da das menschliche Auge in einem Kinofilm beispielsweise die Details eines fahrenden Fahrzeugs ohnehin nicht erkennen kann. In einer Sicherheitsanwendung haben jedoch gerade bewegte Objekte meist eine hohe Relevanz und müssen daher in guter Qualität zum Monitor übertragen werden.

MxPEG von MOBOTIX optimiert Live-Kameras

Um die Nachteile der Standard-Video-Kodierverfahren (lange Verzögerung der Anzeige, niedrige Qualität bewegter Bildelemente) zu umgehen, hat MOBOTIX das MxPEG-Verfahren entwickelt, das auf dem JPEG-Einzelbildverfahren beruht. Anders als Motion-JPEG überträgt MxPEG von einem Bild aber nur die Teile, die sich zum vorangegangenen Bild verändert haben, das heißt in denen Bewegung stattgefunden hat. Gegenüber einer Motion-JPEG-Darstellung reduziert sich der Speicherbedarf bei MxPEG damit um den Faktor 3 bis 5. Typischerweise benötigt eine Videoübertragung mit MxPEG bei 25 Bildern pro Sekunde im CIF-Format eine Bandbreite von rund einem Megabit.

Vorteil: Video und JPEG-Einzelbild gleichzeitig

Da die MOBOTIX-Kameras mehrkanal-fähig sind, können sie gleichzeitig zum Beispiel JPEG-Einzelbilder an PDAs, Motion-JPEG-Bilder an PlugIn-freie Standard-Browser und Videoströme mit Audiokanal über ActiveX-Browser-Komponenten ausgeben. Dabei können die Bildraten, die die einzelnen Nutzer einstellen, bei Bedarf auch unterschiedlich sein. Dies ist gerade bei der Langzeitspeicherung ein entscheidender Vorteil, denn trotz einer schnellen Live-Darstellung von 25 Bildern pro Sekunde kann die Speicherbildrate auf bis zu 2 Bilder pro Sekunde reduziert und so Speicherplatz eingespart werden. Der Audiokanal wird dennoch lippensynchron gespeichert.