Какие форматы сжатия используются в камерах эндоскопов?

Введение
Когда вы подключаете модуль камеры эндоскопа к компьютеру или телефону, видео в реальном времени должно передаваться по кабелю (часто USB) или по беспроводной сети. Без сжатия данные были бы слишком большими для интерфейса, особенно для видео высокого разрешения. Вот почему камеры эндоскопов используют форматы сжатия для сжатия видеопотока при сохранении качества. В этой статье объясняются распространенные используемые форматы — от мини-модуля эндоскопической камеры до модуля эндоскопической камеры 4K — и как выбрать правильный.

Зачем необходимо сжатие
Для необработанного видео 1080p со скоростью 30 кадров в секунду требуется около 1,5 Гбит/с. USB 2.0 (наиболее распространенный интерфейс для эндоскопов с модулем USB-камеры ) обеспечивает скорость только 480 Мбит/с. Даже USB 3.0 (5 Гбит/с) может бороться с несжатым разрешением 4K. Сжатие снижает скорость передачи данных, позволяя передавать потоковое видео высокого качества по ограниченной полосе пропускания.

Распространенные форматы сжатия

MJPEG (Motion JPEG) — сжимает каждый кадр независимо в формате JPEG. Он прост, имеет низкую задержку и универсально поддерживается — идеально подходит для устройств с модулем USB-камеры, использующих UVC. Он работает практически в любой операционной системе. Недостатки: размеры файлов больше, чем у современных кодеков. Многие эндоскопы с модулем камеры 1080p используют MJPEG через USB 2.0 со скоростью 30 кадров в секунду.

H.264 (AVC) – использует межкадровое сжатие (сохраняет только различия между кадрами). Предоставляет файлы гораздо меньшего размера, чем MJPEG, при том же качестве. Обычно используется в устройствах с модулями камер эндоскопов 4K (через USB 3.0 или Wi-Fi) и в системах модулей камер медицинских эндоскопов , которые записывают длительные процедуры. Компромисс: более высокая задержка кодирования и большая вычислительная мощность.

H.265 (HEVC) – преемник H.264, с лучшим сжатием примерно на 50%. Идеально подходит для модуля камеры эндоскопа 4K и более высокого разрешения. Требует еще большей вычислительной мощности; не все хост-устройства декодируют его в реальном времени. Используется в высокотехнологичных медицинских и промышленных системах.

Несжатые или необработанные данные . Некоторые специализированные системы модулей камер медицинских эндоскопов полностью избегают сжатия, передавая необработанные данные Байера или несжатые данные YUV. Сохраняет каждую деталь для критической диагностики или исследования. Требуется высокая пропускная способность (Thunderbolt, Camera Link) и специализированное оборудование.

Какой формат для какого эндоскопа?

Как сжатие влияет на качество
фиксирует Модуль камеры cmos определенный уровень детализации. Сжатие может привести к удалению мелкой текстуры, добавлению блочности или размазыванию цветов. Для модуля камеры эндоскопа 4K MJPEG с высокой степенью сжатия может выглядеть хуже, чем хороший поток H.264 1080p. Выбор форматов сжатия — это компромисс между:

• Разрешение (1080p против 4K)

• Частота кадров (30 против 60 кадров в секунду)

• Доступная пропускная способность (USB 2.0, USB 3.0 и Wi‑Fi)

• Задержка (руководство в реальном времени или запись)

Роль USB
Большинство эндоскопов с модулями USB-камер используют UVC. UVC поддерживает MJPEG, H.264 и иногда несжатый YUV. Для модуля камеры 1080p по умолчанию используется MJPEG, поскольку его работа гарантирована. Для модуля камеры эндоскопа 4K с USB 3.0 вы можете выбрать H.264 или даже несжатый YUV, если ваше программное обеспечение позволяет.

Какой формат выбрать?

• Проверка своими руками – MJPEG подойдет; клипы короткие.

• Профессиональный промышленный контроль : формат H.264 позволяет получить файлы меньшего размера и сохранить хорошую детализацию. Многие бороскопы с модулем USB-камеры поддерживают его.

• Медицинские записи . Для получения важных деталей используйте несжатый формат или формат H.265 с высоким битрейтом. Убедитесь, что хранилище выдержит это.

• Модуль камеры эндоскопа 4K — необходим H.264 или H.265; MJPEG с разрешением 4K через USB 2.0 невозможен.

Модули камер для эндоскопов компании Secretre
Мы разрабатываем модули камер для эндоскопов с оптимизированными форматами сжатия для вашего применения:

• Модуль USB-камеры – на выбор UVC, MJPEG и H.264.

• Модуль камеры мини-эндоскопа – 3,9–5,5 мм, MJPEG через USB 2.0.

• Модуль камеры 1080p – поддержка MJPEG и H.264.

• Модуль камеры Cmos — аппаратные кодеры H.264.

• Модуль камеры эндоскопа 4K — USB 3.0, H.264/H.265, до 30 кадров в секунду.

• Модуль камеры медицинского эндоскопа — варианты без сжатия или H.265.

Резюме Каждый из
форматов сжатия, используемых в камерах эндоскопов – MJPEG, H.264, H.265 и несжатый – имеет свои сильные стороны. MJPEG прост, имеет низкую задержку и универсально поддерживается — идеально подходит для мини-модуля камеры-эндоскопа и базовых устройств с модулем USB-камеры . H.264 предлагает хороший баланс для модуля камеры 1080p и модуля камеры эндоскопа 4K . H.265 лучше всего подходит для записи с высоким разрешением при наличии вычислительной мощности. Для критически важных приложений, таких как хирургия, несжатые форматы сохраняют каждую деталь. Подберите формат сжатия в соответствии с вашими потребностями в пропускной способности, хранилище и качестве изображения.

Свяжитесь с искренним, чтобы обсудить ваш модуль камеры медицинского эндоскопа или другие требования к модулю камеры эндоскопа .