Medyczna rejestracja obrazu wideo

Część I: Podstawowe zagadnienia związane z medyczną rejestracją obrazu wideo

Urządzenia przechwytujące obraz (grabbery)

Autor: dr inż. Marcin Just, dr inż. Michał Tyc (DiagNova Technologies)

Rola urządzeń przechwytujących obecnie znacznie się zmniejsza. Głównie z powodu rozpowszechniających się kamer ze złączem cyfrowym (kamer cyfrowych, zawierających w sobie zintegrowany grabber wideo), pośrednio z powodu obsługi przez popularne urządzenia grabujące jedynie klasycznego sygnału wideo w formacie PAL lub NTSC na wejściu. W ten sposób wykorzystanie tych urządzeń ogranicza się jedynie do przetwarzania analogowego sygnału ze starszych kamer analogowych. Urządzenia o wyższych rozdzielczościach są rzadkie a przez to drogie.

Nie oznacza to, że urządzenia takie nie mają zalet, albo że ich użycie wiąże się automatycznie z degradacją jakości wynikowego obrazu. Rozróżnić przy tym należy dwa podstawowe typy urządzeń przechwytujących:

  • zewnętrzne – podłączane do komputera,
  • wewnętrzne – w postaci karty wkładanej w złącze rozszerzeń komputera stacjonarnego (PCI lub inne) lub notebooka (w tym przypadku np. ExpressCard).

Pierwsze z nich wybierane powinny być jedynie w przypadku wyższej konieczności (np. notebook bez gniazda rozszerzeń). Posiadają one same wady urządzeń pracujących na magistralach zewnętrznych (poruszone w rozdziale związanym ze strumieniem danych) i analogowych (transmisja sygnału w dużej mierze w podatny na zakłócenia sposób analogowy). Większość z tych urządzeń pracuje podłączona do taniej magistrali USB co powoduje niepotrzebne dodatkowe obciążenie komputera. Paradoksalnie, takie grabbery wykorzystywane są właśnie na słabszych komputerach – notebookach. Jak wspomniano – rozwiązanie do przyjęcia tylko w przypadku wyższej konieczności.

Zupełnie inne uwagi można mieć do urządzeń drugiego typu („karta rozszerzeń”). Co prawda urządzenia te cierpią na problemy analogowej transmisji sygnału, ale przy wykorzystaniu jak najlepszego standardu transmisji (co najmniej S-Video) i porządnych kabli utrata jakości będzie nieodczuwalna. W zamian udostępniają one najlepszy możliwy sposób dostarczania danych procesorowi komputera, pozwalając na uniknięcie niepotrzebnej konwersji obrazu z jednej przestrzeni kolorów do drugiej (z RGB do YUV na potrzeby transmisji „po kablu” i potem na odwrót na potrzeby wyświetlania) oraz zapewniając minimalne dodatkowe obciążenie procesora komputera. Posiadając dobrej klasy kamerę analogową nie ma powodu zmieniać jej na kamerę cyfrową o podobnych parametrach (tj. nie na kamerę HD).

Urządzenia przechwytujące mogą, w celu odciążenia komputera, od razu kompresować strumień wideo zmniejszając jego objętość. Ma to sens jedynie wtedy, gdy strumień ten bez żadnych przeróbek można od razu zapisywać na dysk twardy komputera, lub krytyczne jest wykorzystanie większej ilości klatek na sekundę uzyskiwanych dzięki kompresji. W przypadku, gdy rejestrowany obraz należy przed zapisaniem poddać w specjalistycznym oprogramowaniu obróbce poprawiającej jego jakość lub kompresja oferowana przez kartę jest na czasy obecne zbyt kiepskiej jakości (standardy MJPEG, MPEG 1, nawet MPEG 2), i w związku z tym obraz będzie rekompresowany – rozwiązania takiego należy bezwzględnie unikać (zwłaszcza, gdy karta kompresuje wideo w standardzie MJPEG). W danych technicznych niektórych urządzeń grabujących podaje się często informacje, że urządzenie „wspomaga” lub „obsługuje” pewne formaty kompresji. Należy podejść do tego z dużą ostrożnością – zwykle kompresję wykonuje jednak procesor komputera, a karta tylko podaje mu dane.