La compressione è l’arte di rimuovere informazioni non necessarie a chi osserva al fine di ottimizzare lo spazio per la registrazione e minimizzare la banda in trasmissione. Alcuni metodi eliminano porzioni irrilevanti dell’immagine, mentre altri cancellano le parti ridondanti, per questo esistono differenti formati di compressione video. I più conosciuti sono: JPEG, WAVELET, MPEG.
La necessità di archiviare filmati di lunga durata e di videosorvegliare da remoto attraverso la rete ha reso indispensabile la creazione di standard di compressione in grado di manipolare l’immagine per ridurre le informazioni da trasmettere ed archiviare. Ad oggi non esiste uno standard di compressione per i sistemi di videosorveglianza, ad eccezione dello standard MPEG-2, infatti, ogni costruttore sviluppa sistemi di compressione propri e/o adotta standard di compressione che poi non risultano essere sempre compatibili tra loro.
Archiviare le immagini con compresse per un breve periodo di tempo, anche per pochi minuti, richiederebbe alcuni GigaByte di spazio e se volessimo trasmetterle attraverso una rete sarebbero necessarie varie ore (secondo la rete che abbiamo a disposizione).
Per questa ragione è necessario comprimere le immagini.
Chiaramente c’è sempre un rapporto tra la qualità del video che si desidera avere e la dimensione del file che esso produrrà, migliore è la qualità e maggiore sarà la dimensione del file. L’analisi del segnale video separa il segnale in diverse parti, o sottoparti, ed è classificata in base all’importanza della qualità dell’immagine di riferimento. Il processo di compressione non è facile, sono richiesti calcoli di estrema complessità per stabilire i diversi metodi di compressione.
La quantizzazione è il processo con cui si diminuisce il numero di bit richiesti per memorizzare una serie di valori. Dato che la quantizzazione è una mappatura che riduce la precisione di tali valori, è conosciuta come processo lossy (perdita) ed è la principale fonte di compressione nella maggior parte degli schemi di codifica dell’immagine. Chiaramente un grande rapporto di compressione può produrre un elevato livello di distorsione. La compressione lossy elimina alcuni dei dati dell’immagine e pertanto fornisce dei rapporti di compressione maggiori rispetto al metodo lossless (senza perdita), perciò il costo è rappresentato dalla dimensione del file rispetto alla qualità dell’immagine.
La compressione lossless, d’altro canto, consiste in tecniche che garantiscono la generazione di un duplicato esatto dei dati in ingresso dopo un ciclo di compressione, nessuna informazione è persa e da qui il termine lossless. La compressione lossless è importante in campi in cui l’integrità dei dati è essenziale, tuttavia, si ottiene un modesto livello di compressione, tipicamente 4:1. Un filmato è composto da una serie di immagini (frame) riprodotti in sequenza: la riproduzione in sequenza di 25 immagini al secondo non permette all’occhio umano di percepire le singole immagini offrendo la sensazione del movimento. I Formati di compressione operano sulle immagini del filmato ed a seconda di come le trattano possiamo distinguere due principali metodi di compressione: compressione ridondata e compressione delle differenze. Per compressione ridondata si intende la compressione ripetuta di ogni immagine del filmato. Questo approccio in genere è relativo alla compressione Wawelet, in cui l’intera immagine è analizzata, compressa e memorizzata.
La compressione delle differenze è un processo attraverso il quale solo i cambiamenti all’interno del filmato sono compressi e trasmessi per essere poi successivamente riproposti. Questo metodo è in genere associato alla compressione MPEG. La riduzione dei dati irrilevanti omette parti del segnale video che non sono percepite dall’occhio umano. Per esempio piccolo cambiamenti di colore sono percepiti in modo meno preciso rispetto a piccoli cambiamenti di luminosità, quindi perché preoccuparsi di salvare queste informazioni?
All’interno di una sequenza di immagini è compressa completamente la prima immagine, nota come l-frame, ed è codificata singolarmente senza riferimenti ad immagini precedenti o successive. Le immagini successive sono compresse solo per differenza rispetto all’immagine che precede o segue, quindi, se non c’è movimento perché preoccuparsi di salvare le informazioni? Qualsiasi movimento sarà rilevato e darà inizio al processo di compressione.