Conceptos sobre compresión de imágenes en aplicaciones de videovigiliancia IP.

1. Coleccionable de
Videovigilancia IP
The heart of the network

2. Captura de Imagen:
La Compresión.
The heart of the network

3. Captura de Imágenes: La Compresión l Coleccionable de Videovigilancia IP Página 2 de 4
¿Qué es la compresión?
y aunque las técnicas de compresión de vídeo ¿Qué relación hay entre
conllevan una cierta pérdida en la calidad de
las imágenes capturadas, no es menos cierto compresión y codec?
La compresión es una técnica aplicada sobre una que la compresión aporta el enorme beneficio
señal o información fuente que mediante el uso de La compresión es un caso particular de
de reducir considerablemente el tamaño de los
algoritmos matemáticos tiene por objetivo reducir codificación, cuya característica principal es que
ficheros a transmitir, almacenar, visualizar o editar,
el tamaño de la citada información. Referido el código resultante tiene menor tamaño que el
optimizando el uso de los recursos asociados a
a videovigilancia IP, la compresión reduce la original. Aplicado a la videovigilancia IP y dicho de
este tipo de soluciones.
cantidad de información necesaria para trabajar otra forma, un codec es el elemento encargado
con vídeo digital, esto significa básicamente de efectuar la compresión y descompresión de
Un vídeo sin comprimir puede requerir un ancho
disponer de ficheros de vídeo de menor tamaño señales digitales.
de banda de red superior a los 150 Mbps.
en detrimento de una pequeña pérdida en la Utilizando un sistema de compresión estándar
calidad de éste. como H.264 el ancho de banda necesario ¿Existen estándares de
se reduciría a niveles de 2,5 Mbps, o incluso compresión?
La mayoría de las técnicas de compresión se inferiores. Este “ahorro” de ancho de banda
basan en la comparación entre imágenes que también se refleja en el almacenamiento En la industria de la videovigilancia la función
consecutivas y aprovechan el hecho de que el requerido, muestra claramente el beneficio que de compresión la realizan los codecs que
ojo humano no es capaz de distinguir pequeñas las técnicas de compresión proporcionan a las están integrados en determinados equipos que
variaciones entre imágenes correlativas, de tal aplicaciones multimedia. conforman la solución. En la actualidad existen
manera que un compresor podrá descartar los multitud de codecs, algunos propietarios y
elementos (puntos o píxeles) repetidos y trabajar ¿Qué es un codec? otros estándares, siendo estos últimos los más
únicamente con aquellos que hayan variado aceptados en el mundo de la videovigilancia
entre una imagen y la siguiente (incluso podrá El nombre codec viene de la abreviatura de IP cuya regulación viene dictada por dos
descartar aquellos puntos con mínimo cambio – codificador – decodificador. Así un codec es un organizaciones:
los imperceptibles para el ojo humano). sofware, hardware o una combinación de ambos,
capaz por una parte de codificar una señal o • ITU (International Telecommunications Union):
información con el fin de encriptarla, transmitirla Publica estándares para aplicaciones tipo
¿Porqué comprimir imágenes? o almacenarla, y por otra decodificarla para videotelefonía y videoconferencia. A este grupo
su visualización o edición. En los procesos de pertenece el estándar H.264.
Para reducir el tamaño de las imágenes de vídeo codificación y decodificación el codec se sirve de
capturadas y procesadas por los equipos que unos mecanismos denominados algoritmos de • ISO (International Standards Organization):
conforman las soluciones de videovigilancia. codificación. Dos grupos de trabajo se encargan de la
Las cámaras actuales son capaces de captar regulación de estándares relacionados con
imágenes con un resolución realmente alta, pero En la actualidad los codecs más utilizados en computación, el Moving Pictures Expert Group
una vez capturadas el sistema de videovigilancia videovigilancia IP corresponden a la categoría
(MPEG) y el Joint Photographic Expert Group
requiere que sean transmitidas, almacenadas y de vídeo codecs (H.264, MPEG 4, …), aunque
(Motion JPEG –MJPEG).
posteriormente visualizadas o editadas. A mayor podemos encontrar casos en los que se utilizan
resolución, mayor ancho de banda y mayor codecs orientados a fotografía (JPEG) para comprimir
capacidad de almacenamiento serán necesarios, el vídeo capturado por las cámaras de vigilancia.

4. Captura de Imágenes: La Compresión l Coleccionable de Videovigilancia IP Página 3 de 4
¿Cómo funciona la compresión de ¿Qué tipos de compresión existen? Por último resaltar que los estándares de
compresión definen numerosos parámetros
imágenes? Para permitir interoperabilidad entre equipos de y variable para cubrir el mayor número de
videovigilancia IP de distintos fabricantes ha sido aplicaciones posibles, pero esto no significa
Existen dos tipos de compresión: compresión necesario estandarizar las técnicas de compresión. que los fabricantes que implementen dichos
fotograma a fotograma y compresión temporal. Desde un punto de vista puramente técnico los estándares en sus productos hagan una
Cada una presenta ventajas e inconvenientes en más relevantes para transmisión de señales implementación completa de la especificación
lo relativo a ancho de banda, almacenamiento y multimedia son MJPEG, MPEG 2, MPEG 4 y H.264. del estándar en cuestión. Para entenderlo mejor
capacidad de proceso. De todos ellos destacan H.264 y MJPEG, siendo pondremos un ejemplo. El estándar H.264
el primero el estándar más avanzado, por el recoge un total de 8 perfiles y múltiples niveles,
La técnica de compresión fotograma a fotograma momento, existente en la industria. sin embargo un producto determinado podría
hace una captura completa de cada imagen, implementar sólo alguno de los perfiles o niveles y
• MJPEG: Se conoce con el nombre general sin embargo indicar que soporta H.264 en la hoja
las comprime y las envía secuencialmente
de Motion JPEG (M-JPEG) las técnicas que de especificaciones técnicas de dicho equipo.
formando lo que se conoce como un “stream”. En
el destino se extraen las imágenes del “stream” comprimen cada fotograma de vídeo como
se descomprimen y se reproducen una tras otra. una imagen JPEG. Para ello utilizan codificación
A esta categoría pertenece MJPEG (Motion JPEG) intracuadro sin predicción intracuadro, lo que
cuyas principales cualidades son la alta calidad hace que la capacidad de compresión sea
de imagen, ancho de banda y almacenamiento independiente de la cantidad de movimiento
predecibles y la sencillez de la técnica utilizada. en la escena. Por ello se utiliza generalmente
En contra juega el mayor ancho de banda en cámaras de vigilancia donde sólo se toma
requerido frente a otros compresores. un cuadro por segundo. La calidad obtenida es
muy alta pero genera archivos de gran tamaño
con altas tasas de bits.
El segundo fue desarrollado para transmitir las
imágenes con menor ancho de banda. Este tipo
• H.264 (MPEG4 parte 10): Fue creado en 2003
de compresión utiliza a modo de referencia base, por ITU e ISO/ IEC sobre los primeros estándares
un conjunto de fotogramas denominados “key MPEG-2 y MPEG-4, con el fin de conseguir
frames” repartidos a intervalos de tiempo dentro mayores niveles de calidad y flexibilidad,
de las escenas capturadas, transmitiéndose con menores tasas de bits en la transmisión
exclusivamente las variaciones que se producen y almacenamiento de vídeo al emplear un
respecto a los key frames en lugar de la imagen menor volumen de información a la hora de
completa como sucede en la compresión codificar el vídeo. H.264/MPEG4 no define un
fotograma a fotograma. Entre las ventajas método concreto de codificación pero sí de
más destacadas de este tipo de compresores descompresión del vídeo. Basado en H.264
figuran el menor ancho de banda requerido se ha desarrollado Scalable Video Coding
en situaciones normales, si bien éste no es (SVC), que permite dividir los datos de vídeo en
predecible, siendo la ligera pérdida de calidad varias capas con diferentes tasas de bits y, por
de imagen el inconveniente más significativo. A tanto, con diferentes resoluciones, tamaños de
este grupo pertenecen MPEG y H.264. imagen y velocidad de fotogramas.

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Para recordar
1) La compresión de vídeo es una técnica que utilizando algoritmos matemáticos tiene por finalidad reducir el tamaño
de los fichero de vídeo generados por los elementos de captura de imagen (cámaras) para una óptima transmisión y
almacenamiento de los mismos.
2) La compresión de vídeo es una versión particular de codificación. Los codecs incorporados en la cámaras de videovigilancia
son los encargados de comprimir las imágenes fuente, mientras que los equipos de visualización o edición dispondrán de
algún módulo para realizar la descompresión pertinente.
3) Existen dos tipos de compresión: compresión fotograma a fotograma y compresión temporal. El primero ofrece una mayor
calidad de imagen y predictibilidad del ancho de banda necesario, mientras que el segundo ofrece una mejor optimización del
ancho de banda con una buena calidad de imagen.
4) Los estándares de compresión de vídeo más utilizados son MJPEG, MPEG4 y H.264.