Biztonságtechnikai szakportál

A közelmúltban sikeresen mutatkoztak be a 4K felbontású kamerák a piacon. Ahhoz azonban hogy az UHD megfigyelés szélesebb körben terjedjen, meg kell birkózni az ijesztő sávszélességgel és adatrögzítés lehetőségeinek korlátaival. Úgy korlátozni a képfolyam sávszélességét, hogy közben megőrizzük  a  kiemelkedő minőségű 4K képet, nos ez az a feladvány, amelynek megoldása eldönti a jövőjét az UHD video-megfigyelésnek.

Mostanáig a H.264 volt az általánosan elfogadott „ipari szabvány” a  video tömörítésben. Ezt űberelte a Hikvision egy fejlettebb, de az előzővel kompatibilis  tömörítési algoritmus a H.264+ kifejlesztésével. Az UHD kamerák sávszélesség igényének kiszolgálására fejlesztették ki a H.265 kodeket amely átvette a stafétabotot a H.264 sorozattól. Végül ismét a Hikvision állt elő a H.265+ algoritmussal amelynek kódolási technológiája a H.265 nagy hatékonyságú video kódolású hevc szabványból ered. Lássuk hogyan működik.

A H.265+  algoritmus

A H.265+ a két preferencia, úgymint az UHD felbontás megőrzése  és a magas hatékonyságú adatátvitel  szem előtt tartásával az  alábbi három kulcs-technológiával növeli a tömörítés mértékét  :

• Prediktív kódolás
• Digitális zaj elnyomás
• hosszú távú bitráta gazdálkodás

Prediktív kódolás

A video jelfolyam  egymást követő képei  több, kevesebb azonos részletet tartalmaznak a különböző forrásból származó állóképekhez képest. Ez lehetőséget ad az inter-frame illetve az intra-frame prediction technológiák alkalmazására, amelyben a háttér azonos, nem változó képrészleteit  ( referece frame ) csak egyszer, vagy csak időnként továbbítják, majd ezt követően  a video jelfolyamban csupán a különbségeket kódoljuk és továbbítjuk.  A referencia kép rendszerint a háttér és csak kevés mozgó objektumot tartalmaz.

A fenti példában a T0 (háttér) a referencia, T1 és T2 előállításához elegendő csak a mozgó gépkocsi kódolása és átvitele. Így a képfolyam sávszélessége és tárigénye töredéke lesz az elvárhatónak.

Digitális zaj elnyomás

A képen látható vizuális zaj a kodek számára ugyanolyan képrészletet jelent, mint a kép bármelyik eleme. Azzal a beállítással, amelyikkel megőrizzük a képen látható mozgó gépkocsi képminőségét, a kodek a teljes képen látható vizuális zajt is részletekbe menően lekódolja. Így a zajos háttér feleslegesen nagy képméretet okoz. A prediktív kódolási technika azonban lehetővé teszi a háttér és a mozgó objektum megkülönböztetését  és eltérő kódolási stratégia választását.

A fenti ábrán látható módon,  külön menetben más beállítással kódolt háttér eredőben kisebb fájlméretet, illetve bitrátát igényel, mint az uniformizált kódolással . A „Data” nevű szaggatott  mező szemlélteti a konvencionális  eljáráshoz képest  megtakarított adatmennyiséget.

H.265+  Bitráta vezérlés

Rögzített átlag

Hikvision igazi újdonsága a hosszú idejű átlag bitráta vezérlés. A koncepció lényege, hogy egy specifikált időszakra, mondjuk 24 órára, kikalkulálják az átlagos bitrátát, majd ezt az időszakot az igénybevétel szerinti periódusokra osztják. Ezekhez a periódusokhoz  a munka intenzitásnak jobban megfelelő bitrátát rendelnek úgy, hogy a teljes időszakra számított átlag megmaradjon. A H.265+ átlag bitráta vezérlést használva, a tényleges ráta a beállított érték alá és fölé is mehet, úgy, hogy az eredő átlag és a video képfolyam képminősége állandó marad.

Változó bitráta

A változó bitráta módban a ráta pillanatnyi értéke a képfolyamon látható aktivitásnak megfelelően változik úgy, hogy a képminőség állandó maradjon..

A három tömörítési algoritmus összehasonlítása élesben:

A fenti táblázatban két helyszín, – egy forgalmas kávézó és egy kereszteződés –  bitráta adatai jelennek meg,  különböző forgalom és megvilágítás mellett. Az egymás melletti oszlopokban az egyes tömörítési algoritmusokhoz tartozó aktuális érték található.  Az eredmény magáért beszél. Az átlagos bitráta a H.264-ről  H.265+ -ra váltva 83%-kal csökkent, míg a szabványos H.265-ről  H.265+ -re  térve  átlagosan 67% a csökkenés, ami kisebb de mégis jelentős a valóságos megfigyelő rendszerek világában.

Értékelés: megnövelt sávszélesség, tárterület, képminőség

• A H.265+ algoritmust  a nagyfelbontású kamerá kódolására fejlesztették ki, a kódolás hatásfoka, az átvitel sávszélessége, a tárigény és a képminőség  messze a legjobb a jelenleg kaphatókhoz képest. Az átvitt képekben materializálódó képpont többlet nemcsak vizuális élményt jelent, hanem kedvezőbb feltételeket pl. a VCA  analízis számára.
• A hálózat jobb hasznosítása nagyobb sávszélesség tartalékot eredményez, ami ugyanolyan hálózati feltételek mellett a H.264 használatához képest megnégyszerezheti a megfigyelő kamerák számát.
• Végül a felhasználó költségei közvetlenül is csökkennek a H.265+ algoritmus használatával, hiszen a kisebb fájlméretek  kisebb kapacitású, olcsóbb háttértárat igényelnek.

Átgondolva ezeket az eredményeket havi vagy éves szinten, a H.265+ csökkenti a költségeket minden téren. Az áttérés az új algoritmusra lassúnak tűnhet kezdetben, de a hasznossága bizonyítani fogja előnyét a jövőre nézve

Forrás:
http://www.hikvision.com/europe/Press-Release-details_71_i16015.html
http://www.hikvision.com/europe/Press-Release-details_71_i14097.html
https://www.asmag.com/showpost/22739.aspx

Fordította: Ecsedi Ákos

Kapcsolódó cikk:
H.265 HEVC a kapuk előtt… avagy, „Drágám, a videók megint összementek!”