صورة متحركة بصيغة JPEG

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

Motion JPEG ( M-JPEG أو MJPEG ) هو تنسيق ضغط فيديو يتم فيه ضغط كل إطار فيديو أو حقل متداخل من تسلسل فيديو رقمي بشكل منفصل كصورة JPEG .

تم تطوير Motion JPEG في الأصل لتطبيقات الوسائط المتعددة على أجهزة الكمبيوتر، ويحظى بدعم واسع من المستخدمين: فمعظم متصفحات الويب ومشغلات الوسائط الرئيسية تدعمه بشكل أصلي، كما تتوفر إضافات لبقية الأجهزة. تشمل البرامج والأجهزة التي تستخدم معيار M-JPEG مشغلات الوسائط، وأجهزة ألعاب الفيديو، والكاميرات الرقمية، وكاميرات IP، وكاميرات الويب، وخوادم البث المباشر، وكاميرات الفيديو، وبرامج تحرير الفيديو غير الخطي.

تاريخ

تم تطوير برنامج Motion JPEG في الأصل لتطبيقات الوسائط المتعددة على أجهزة الكمبيوتر.

كانت التطبيقات المبكرة لتقنية MJPEG تُنفذ عادةً باستخدام مكونات مادية. وكانت شركة C-Cube من أوائل الداعمين لها، حيث استُخدم مُشفّر JPEG الخاص بها، CL550، في العديد من التطبيقات المادية. وقد أُعلن [ 1 ] أن جهاز NeXTdimension من شركة NeXT سيُشحن مزودًا بمُشفّر CL550 مدمج لتنفيذ تقنية MJPEG. إلا أن هذا المشروع أُلغي لاحقًا ولم يُدرج في المنتج النهائي الذي تم شحنه. [ 2 ]

قدمت شركة آبل تطبيقًا برمجيًا لتقنية MJPEG في برنامج QuickTime Player الخاص بها في منتصف التسعينيات. [ 3 ]

تصميم

M-JPEG هو نظام ضغط داخل الإطار فقط (مقارنةً بتقنية التنبؤ بين الإطارات الأكثر استهلاكًا للموارد الحاسوبية ). في حين أن تنسيقات الفيديو الحديثة بين الإطارات، مثل MPEG1 و MPEG2 و H.264/MPEG-4 AVC ، تحقق نسب ضغط عملية تبلغ 1:50 أو أفضل، فإن افتقار M-JPEG للتنبؤ بين الإطارات يحد من كفاءته إلى 1:20 أو أقل، وذلك اعتمادًا على مدى تحمل التشوهات المكانية في الناتج المضغوط. ولأن الإطارات تُضغط بشكل مستقل عن بعضها البعض، فإن M-JPEG يفرض متطلبات معالجة وذاكرة أقل على الأجهزة. [ 4 ]

باعتبارها تقنية ضغط داخل الإطار فقط، تعتمد جودة صورة M-JPEG بشكل مباشر على التعقيد المكاني (الثابت) لكل إطار فيديو. الإطارات ذات الانتقالات السلسة الكبيرة أو الأسطح أحادية اللون تُضغط بشكل جيد، ومن المرجح أن تحتفظ بتفاصيلها الأصلية مع القليل من تشوهات الضغط المرئية. أما الإطارات التي تُظهر نسيجًا معقدًا، ومنحنيات وخطوطًا دقيقة (مثل الكتابة على جريدة)، فهي عرضة لإظهار تشوهات تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) مثل التشويه ، والتلطيخ، والتكتلات الكبيرة . كما أن الفيديو المضغوط بتقنية M-JPEG غير حساس لتعقيد الحركة، أي التغير مع مرور الوقت. فهو لا يتأثر بالحركة العشوائية للغاية (مثل اضطراب سطح الماء في شلال كبير)، ولا يتأثر بانعدام الحركة (مثل منظر طبيعي ثابت تم تصويره بواسطة حامل ثلاثي القوائم)، وهما حالتان متناقضتان تُستخدمان عادةً لاختبار تنسيقات الفيديو بين الإطارات.

بالنسبة لتنسيقات QuickTime ، حددت Apple نوعين من الترميز: MJPEG-A و MJPEG-B. لم يعد MJPEG-B يحتفظ بملفات تبادل JPEG صالحة بداخله، وبالتالي لا يمكن أخذ إطار في ملف JPEG دون تعديل الرؤوس بشكل طفيف.

يُعدّ تنسيق JPEG غير فعّال، إذ يستهلك عددًا أكبر من البتات لتقديم جودة مماثلة، مقارنةً بالتنسيقات الحديثة (مثل JPEG 2000 و H.264/MPEG-4 AVC ). ومنذ تطوير معيار JPEG الأصلي في أوائل التسعينيات، أُدخلت تحسينات تقنية ليس فقط على تنسيق JPEG نفسه، بل على أنظمة ضغط الإطارات الممكنة أيضًا. [ 5 ]

سمات

يُعد Motion JPEG سهل التنفيذ لأنه يستخدم معيار ضغط ناضج (JPEG) مع مكتبات متطورة، وهو طريقة ضغط داخل الإطار.

يتحمل هذا النظام الحركة المتغيرة بسرعة في بث الفيديو، في حين أن أنظمة الضغط التي تستخدم الضغط بين الإطارات غالباً ما تعاني من فقدان غير مقبول للجودة عندما يتغير محتوى الفيديو بشكل كبير بين كل إطار.

لا يتطلب الأمر سوى الحد الأدنى من الأجهزة لأنه ليس مكثفًا حسابيًا.

التقييس

على عكس تنسيقات الفيديو المحددة في المعايير الدولية مثل MPEG-2 ، والتنسيق المحدد في معيار ترميز الصور الثابتة JPEG، لا توجد وثيقة تُعرّف تنسيقًا واحدًا دقيقًا معترفًا به عالميًا كمواصفة كاملة لـ "Motion JPEG" للاستخدام في جميع السياقات. وهذا يثير مخاوف بشأن توافق مخرجات الملفات من مختلف الشركات المصنعة. مع ذلك، عادةً ما يكون لكل تنسيق ملف معيارٌ خاص بكيفية ترميز M-JPEG. على سبيل المثال، توثق مايكروسوفت تنسيقها القياسي لتخزين M-JPEG في ملفات AVI، [ 6 ] وتوثق آبل كيفية تخزين M-JPEG في ملفات QuickTime، ويصف RFC 2435 كيفية تطبيق M-JPEG في دفق RTP ، ومن المخطط إضافة مُعرّف ترميز M-JPEG لتنسيق ملف Matroska . [ 7 ] 

التطبيقات

يُستخدم تنسيق M-JPEG الآن في أجهزة التقاط الفيديو مثل الكاميرات الرقمية وكاميرات IP وكاميرات الويب ، بالإضافة إلى أنظمة تحرير الفيديو غير الخطي . وهو مدعوم بشكل أصلي من قِبل مشغل QuickTime وجهاز PlayStation ومتصفحات الويب مثل Safari و Google Chrome و Mozilla Firefox و Microsoft Edge .

تحرير الفيديو

يُستخدم تنسيق M-JPEG بكثرة في أنظمة تحرير الفيديو غير الخطي . تتمتع وحدات المعالجة المركزية الحديثة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية بقوة كافية للعمل مع الفيديو عالي الدقة، لذا لا حاجة إلى أجهزة خاصة، كما أنها توفر بدورها إمكانية الوصول العشوائي الأصلي إلى أي إطار.

أجهزة ألعاب الفيديو

تضمنت وحدة ألعاب بلاي ستيشن جهاز فك ضغط M-JPEG لعرض مقاطع الفيديو داخل اللعبة ، بينما يمكن لجهاز بلاي ستيشن بورتبل المحمول تشغيل ملفات M-JPEG من بطاقة الذاكرة Memory Stick Pro Duo بامتداد .avi وبدقة 480×272. ويمكن لكلا الجهازين تسجيل مقاطع فيديو بصيغة M-JPEG باستخدام كاميرا Go!Cam .

يمكن لجهاز ألعاب نينتندو وي ، بالإضافة إلى جهاز إنوتب من في تيك ، تشغيل مقاطع الفيديو المشفرة بصيغة M-JPEG على بطاقة SD باستخدام قناة الصور الخاصة به . كما يمكن لمشغلات الصوت الرقمية سانديسك سانسا e200 وزين V تشغيل مقاطع فيديو قصيرة بصيغة M-JPEG. وتتيح تحديثات البرامج الثابتة الأخيرة لجهاز نينتندو 3DS الآن تسجيل وتشغيل ملفات "3D-AVI" المشفرة بصيغة M-JPEG، وهي نفس الصيغة المستخدمة في سلسلة كاميرات فوجي فيلم فاين بيكس ريال ثري دي ، من بطاقة SD بدقة 320×240 بكسل، بشرط ألا تتجاوز مدة الفيديو 10 دقائق.

الكاميرات الرقمية

قبل انتشار ترميز MPEG-4 في الأجهزة الاستهلاكية، كان شكل المسح التدريجي من M-JPEG شائع الاستخدام في أوضاع "الفيديو" في الكاميرات الرقمية الثابتة، مما يسمح بترميز الفيديو وتشغيله عبر وحدة ضغط JPEG المدمجة مع تعديل برمجي بسيط. ومع ذلك، لا تزال الجودة الناتجة أقل مقارنةً بملف MPEG ذي حجم مماثل، خاصةً وأن الصوت (عند تضمينه) كان PCM غير مضغوط ومسجلاً بمعدل عينة منخفض أو ADPCM منخفض الضغط واستهلاك المعالج .

للحفاظ على أحجام الملفات ومعدلات النقل ضمن الحدود المسموح بها، تُضبط أحجام الإطارات ومعدلاتها، بالإضافة إلى معدلات أخذ عينات الصوت، على مستويات منخفضة نسبيًا مع استخدام ضغط عالٍ جدًا لكل إطار على حدة. تُعد دقة 160×120 أو 320×240 من الأحجام الشائعة، وعادةً ما تكون بمعدل 10 أو 12 أو 15 إطارًا في الثانية، بجودة صورة تُعادل إعداد JPEG "50" مع صوت ADPCM أحادي مُسجّل بمعدل 8  كيلوهرتز تقريبًا. ينتج عن ذلك مخرج فيديو أساسي ولكنه عملي بتكلفة تخزين مماثلة لـ MPEG (  معدل فيديو 120 كيلوبايت/ثانية تقريبًا، ومعدل صوت 8  كيلوبايت/ثانية تقريبًا - أو ما يقارب 1  ميجابت/ثانية بدقة 320×240)، ولكن مع الحد الأدنى من تكاليف المعالجة. يُخزّن هذا الفيديو عادةً في ملفات حاوية AVI من مايكروسوفت أو ملفات QuickTime Movie من أبل . يمكن عرض هذه الملفات مباشرةً على معظم أنظمة التشغيل، ولكن في بعض الأحيان يلزم تثبيت برنامج ترميز إضافي.

تنسيق فيديو AMV ، الشائع في مشغلات "MP4" الرخيصة، هو نسخة معدلة من M-JPEG.

إضافةً إلى مشغلات الفيديو المحمولة (التي تُعتبر في الأساس "مستهلكة" للفيديو)، تستخدم العديد من الكاميرات الرقمية المزودة بخاصية الفيديو تقنية M-JPEG لالتقاط الفيديو. على سبيل المثال:

  • في أغسطس 2008، أعلنت شركة نيكون عن كاميرا D90 ، وهي أول كاميرا DSLR تسجل الفيديو. تستخدم الكاميرا صيغة M-JPEG، وتدعم ثلاثة تنسيقات مختلفة لصور الفيديو: 320×216 بكسل، و640×424 بكسل، و1280×720 بكسل.
  • في يونيو 2009، أعلنت شركة بنتاكس أن كاميرا K-7 القادمة آنذاك ستستخدم M-JPEG بدقة 640×416 و1280×720 و1536×1024. ويمكن أن يصل معدل نقل البيانات لملفات M-JPEG التي يتم إنشاؤها إلى 74  ميجابت/ثانية.
  • في أغسطس 2016، أعلنت شركة كانون أن كاميرا 5D Mark IV ستسجل فيديو بدقة 4K بتنسيق M-JPEG، [ 8 ] بمعدل بيانات يبلغ حوالي 500 ميجابت/ثانية. [ 9 ]
فيديو تم تسجيله بكاميرا Canon 5D Mark IV بدقة DCI 4K باستخدام صيغة Motion JPEG

توفر العديد من الكاميرات المتصلة بالشبكة بثًا بصيغة M-JPEG يمكن لعملاء الشبكة الاتصال به. وتدعم متصفحات Mozilla و Webkit عرض هذه البثوث بصيغة M-JPEG بشكل أصلي.

تُوفر بعض الكاميرات المتصلة بالشبكة واجهات M-JPEG خاصة بها كجزء من الميزات الأساسية. أما بالنسبة للكاميرات التي لا تُوفر هذه الميزة بشكلٍ أصلي، فيمكن استخدام خادم لتحويل صور الكاميرا إلى دفق M-JPEG، ثم توفير هذا الدفق لعملاء الشبكة الآخرين.

مشغلات الوسائط

أعلنت شركة آبل في الأول من سبتمبر 2010 أن أحدث إصدار من جهاز Apple TV سيدعم M-JPEG حتى 35  ميجابت/ثانية، و1280×720 بكسل، و30 إطارًا في الثانية، والصوت بصيغة μlaw، وصوت ستيريو PCM في .aviتنسيق الملف.

بعض مشغلات الوسائط مثل Netgear NeoTV 550 لا تدعم تشغيل ملفات M-JPEG.

بث الفيديو

يفصل بث HTTP كل صورة إلى ردود HTTP فردية عند علامة محددة. وينشئ بث HTTP حزمًا من سلسلة صور JPEG يمكن استقبالها بواسطة عملاء مثل QuickTime أو VLC .

استجابةً لطلب GET لملف أو بث MJPEG، يقوم الخادم ببث سلسلة من إطارات JPEG عبر بروتوكول HTTP . يُعلم نوع محتوى MIME الخاص multipart/x-mixed-replace;boundary=<boundary-name> العميل بتوقع عدة أجزاء (إطارات) كإجابة مفصولة بـ <boundary-name>. يُفصح عن اسم هذا الحد صراحةً ضمن تعريف نوع MIME نفسه. لا يُغلق اتصال TCP طالما يرغب العميل في استقبال إطارات جديدة ويرغب الخادم في توفيرها. من بين التطبيقات الأساسية لخادم بث M-JPEG، نجد cambozola و MJPG-Streamer . كما يوفر خادم ffmpeg-server الأكثر قوةً دعمًا لبث M-JPEG.

تشمل المتصفحات التي تدعم تقنية M-JPEG بشكل أصلي: سفاري ، وجوجل كروم ، ومايكروسوفت إيدج [ 10 ] ، وفايرفوكس [ 11 ] . ويمكن لمتصفحات أخرى، مثل إنترنت إكسبلورر، عرض بث M-JPEG باستخدام إضافات خارجية. كامبوزولا هو تطبيق صغير (Applet) يعرض بث M-JPEG في المتصفحات التي تدعم جافا. كما يدعم بلاي ستيشن وكويك تايم تقنية M-JPEG بشكل أصلي. ويُستخدم M-JPEG بشكل شائع في كاميرات المراقبة الأمنية القائمة على بروتوكول الإنترنت (IP) [ 12 ] .

الخلفاء

يمكن ملاحظة التحسينات التقنية في تصميمات H.263v2 الملحق الأول و MPEG-4 الجزء الثاني ، اللذان يستخدمان التنبؤ بقيم معاملات التحويل في مجال التردد، وفي H.264/MPEG-4 AVC ، اللذان يستخدمان التنبؤ المكاني وتقنيات حجم كتلة التحويل التكيفي. كما توجد ترميزات إنتروبيا أكثر تطورًا مما كان عمليًا عند تطوير تصميم JPEG الأول. كل هذه التطورات الجديدة تجعل M-JPEG آلية تسجيل غير فعالة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "آلات جديدة من شركة NeXT (أخبار الحوسبة بجامعة ميشيغان، المجلد 5، يناير 1990)" . 1990.
  2. ↑ "موسوعة الأبعاد التالية (التي تم تجميعها من يونيو إلى أغسطس 1993)" .
  3. ↑ "دليل المطور: QuickTime لنظام ماكنتوش الإصدار 2.5" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 16-07-2022.
  4. ↑ بوينتون، تشارلز (2003). الفيديو الرقمي والتلفزيون عالي الوضوح: الخوارزميات والواجهات . مورغان كوفمان. الصفحات 119-120 . ISBN  9781558607927.
  5. ↑ ريتشاردسون، إيان إي جي (2003). ضغط الفيديو H.264 وMPEG-4: ترميز الفيديو للجيل القادم من الوسائط المتعددة . جون وايلي وأولاده. الصفحات 95-96 . ISBN  9780470848371.
  6. ↑ "BMPDIB.TXT" . www.fileformat.info .
  7. ↑ "تعيينات الترميز" .
  8. ↑ "تفاصيل البيان الصحفي" . www.usa.canon.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16-09-2016 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 06-11-2016 .
  9. ↑ "المواصفات والميزات - كاميرا كانون EOS 5D Mark IV - كانون المملكة المتحدة" . www.canon.co.uk . 19-09-2016 . تاريخ الاطلاع: 06-11-2016 .
  10. ↑ "دليل المطورين: فيديو - تطوير Microsoft Edge" . developer.microsoft.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-08-2016 .
  11. ↑ كان يجب تضمين تدفقات M-JPEG المرسلة إلى الإصدارات القديمة من متصفح موزيلا فايرفوكس داخل مستند HTTP لتجنب الوميض. انظر الخطأ رقم 625012 (تم إصلاحه في عام 2014).
  12. ↑ مارتينز، كلوديمير (25 أبريل 2017). "كيف تعمل برامج ترميز كاميرات المراقبة (شرح مبسط لبرامج ترميز كاميرات المراقبة) من Learn CCTV" . LearnCCTV.com . تاريخ الاسترجاع: 22 أكتوبر 2023 .