Что такое smart кодек в видеорегистраторе
Следом за Hikvision, компания Dahua представила новый ряд моделей IP камер видеонаблюдения, разработанных с применением нового кодека Smart H.265 +.
На самом деле это не новая технология, а всего лишь улучшенная версия кодека H.265.
Технология Smart H.265 + представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования, разработанных компанией Dahua, которая основана на технологии H.265.
Кодек Smart H.265 + делает более совершенным процесс кодирования, снижая при этом объемы передаваемых данных, благодаря чему может быть использован накопитель меньшей емкости.
Технология H.265 + позволяет снизить уровень шума и гарантирует высокое качество изображения.
Как известно, шум изображения высок, когда ведется видеонаблюдение в местах со слабой освещенностью. При этом шум отрицательно сказывается не только на качестве изображения, но и на скорости кодирования. Традиционная стратегия снижения шума заключается в обработке элементов шума изображения в целом. Технология Smart H.265 + разделяет изображение на область движения и область фона и применяет разные методы снижения шума для этих областей. Таким образом гарантируется более высокое качество изображения, особенно в ночное время. При этом будет значительно увеличена скорость кодирования.
Как работают IP камеры H.265 +
H.265 + делает снимок области, за которой ведется видеонаблюдение и дальнейшая фокусировка ведется на движущихся объектах. Когда обнаруживается движение в области видеонаблюдения, H.265 + фотографирует движущийся объект и использует его в качестве опорного кадра. Если объект продолжает двигаться, то система только добавляет данные движущихся объектов, сохраняя данные фонового кадра.
Таким образом, компания Dahua выпускает IP камеры на базе новой технологии Smart H.265 +, которая позволяет более эффективно использовать системы видеонаблюдения с высоким разрешением (8МП, 12МП). Эта технология значительно снижает стоимость хранения и передачи видео высокой четкости.
Технология Smart Coding применяется в системах видеонаблюдения Panasonic. Технология позволяет уменьшить размер трафика на 95%* без ущерба для качества видео. Эффект от применения данной технологии - этот существенное снижение затрата на систему хранение. Технология полностью совместима с кодеками H.264 и H.265.
- Уменьшает нагрузку на сеть, сокращая трафик на 95%*
- Без существенного воздействия на качество изображения
- Уменьшает затраты на систему хранение
* H.265 + Smart Coding по сравнению со стандартным кодеком H.264. В зависимости от сцены.
- Технология Smart Coding
- Что такое Smart Coding
- Уменьшение нагрузки
- Подавление шума
Что такое технология Smart Coding?
Сжатое видео состоит из I-кадров (ключевой кадр), в которых записывается вся видеоинформация, и других типов кадров, которые отображают изменения. Поддерживая плавное высококачественное видео, Smart Coding уменьшает размер файла, удаляя I-кадры в статичных сценах. За чет уменьшение размера файла данных снижается битрейт, соответсвенно уменьшается нагрузка на сеть и увеличивается продолжительность записи.
| Функция | Предш. серия | Серия Extreme |
|---|---|---|
| Видеокодек | H.264 / AVC | |
| H.265 / HEVC | ||
| Smart Coding | GOP control | |
| Auto VIQS | ||
| FDF | ||
| 3D MNR | ||
| Smart Facial Coding |
Сравнение битрейта в дневном и ночном режимах
Разрешнеи 4K, день
Разрешение 4K, ночь
Снижение нагрузки на сеть
- Управление GoP (Группа изображений)
Кодек H. 264 состоит из i-кадра, который записывает всю видеоинформацию и других кадров, изображающие разницу. Хотя информация кодируется с регулярными интервалами, сбор всех данных увеличивает размер данных. При сохранении плавного, высококачественного видеоизображения Smart Coding уменьшает размер файла, обрезая неподвижные сцены i-кадра. Уменьшение размера данных увеличивает продолжительность записи и снижает нагрузку на сеть.
Auto-VIQS (Переменное качество изображения в заданной области)
Auto-VIQS автоматически находит движущиеся зоны и снижает качество изображения наиболее неподвижной области для экономии видеопотока. Auto-VIQS определяет движущиеся области, а затем контролирует: сохраняет исходное качество изображения в движущихся зонах, сжимает неподвижную область (кроме движущихся зон) и уменьшает размер данных. Auto-VIQS всегда проверяет движущиеся зоны и автоматически сжимает неподвижную область.
Подавление шума
FDF (Frequency Divided Filter)
Removing fine noise generated under low illumination to achieve a low bit rate.
3D-MNR (3D-Multi-process Noise Reduction)
Removing grain noise generated under low illumination.
Функция VIQS является составной частью технологии Интеллектуального Кодирования (Smart Coding) наряду с функцией Управление Группой Изображений (GOP Control). Последняя обеспечивает отброс лишних I-кадров в статических сценах, в то время как VIQS обеспечивает высокое качество областей движения изображения и более сильное сжатие областей, где движение отсутсвует. Функция FDF (частотно-разделенный фильтр) работает в сочетании с 3D-MNR для уменьшения шума в областях с низкой освещенностью, способствуя тем самым уменьшению битрейта. Частотно-разделенный фильтр уменьшает мелкий шум на крупных элементах, оставляя границы объектов четкими, в то время как функция 3D-MNR предсказывает появления зернистого шума, основываясь на анализе предыдущих кадров и удаляет его с изображения.
Компания Dahua в своих регистраторах использует кроме стандартных параметров настройки кодирования H.264 ещё и расширенные, обозначенный как режим SMART.
Smart H.264 не является новой технологией, это оптимизированная реализация технологии кодирования H.264. Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования, разработанных компанией Dahua на основе кодека H.264. Чтобы соответствовать особенностям записи при видеонаблюдении, Smart264 использует некоторые ключевые методы кодирования видео. Smart H.264 кодек может повысить эффективность кодирования видео в соответствии с особенностями различных мест наблюдения, кроме того, он может значительно снизить объем записи и потока для передачи данных по сети.
Технология Smart H.264 представляет собой набор интеллектуальных алгоритмов кодирования.
Разработанный компанией Dahua технология Smart H.264, включает в себя следующие три ключевых аспекта:
- Алгоритм расширенного управления скоростью передачи битов потока;
- Технология подавления шума.
I-кадры(Intra-coded frames) - Опорный (ключевой) кадр. Кодируются независимо от других кадров, так как обрабатываются с использованием собственной информации конкретного кадра. I-кадры имеет большой размер.
Р-кадры (Predicted-Frames) - кадры с предсказанием, с компенсацией движения. Кодирование осуществляется с учетом ближайших предшествующих I или P-кадров, используется «разностная» схема сжатия, при которой сохраняются только отличия от предшествующего кадра. В P-кадрах, если сравнивать их с I-кадрами, значительно выше достижимая степень сжатия видеоданных.
Структура записи видеопотока при фиксированном интервале I-кадров
Типичные настройки видеорегистратора реализует фиксированную структуру GOP (Интервал между опорными кадрами, I-кадр), что означает, что интервал между двумя I-кадрами постоянен и, как правило, установлен 2 секунды.
Наиболее рационально выбирать переменный битрейт, при котором кодек видеорегистратора уменьшает или увеличивает поток данных, в зависимости от детализации или движения объектов в поле зрении видеокамеры.
В видеонаблюдении, в большинстве случаев, видео статично, а движущийся объект или общее движение появляются в определенные периоды, таким образом, мы можем увеличить интервал GOP, чтобы уменьшить количество I-кадров за период времени. I-кадр имеет гораздо больший объём в видеопотоке по сравнению с P-кадром. Уменьшение кол-ва I-кадров позволит уменьшить размер видеопотока, либо увеличить размер P-кадров, тем самым увеличить качество картинки при записи.
В CVI видеорегистраторах Dahua при выборе режима Smart H.264 реализуется гибкая структура опорных кадров, использующая технологию двух-кадровой ссылки и технологию виртуального опорного I-кадра.
Технология двух-кадровой ссылки.
Для обычного кодирования видеопотока в системах видеонаблюдения использует только один кадр (опорный I-кадр или предыдущий кадр) в качестве эталонного кадра,на который ссылается следующий кадр. Для двухкадровой режима (режим Reframes=2) для ссылки будут взяты два контрольных кадра, один – это предыдущий кадр, другой - это 0-й кадр (I-кадр). На рисунке 2-й P-кадр ссылается как на 0-й кадр, так и на первый P-кадр. В сцене движения, структура с двухкадровой ссылкой может найти лучшие блоки для определения фоновой зоны относительно движущегося объекта. Это может увеличить точность оценки движения и повысить эффективность сжатия.
Технология виртуального I кадра.
Как правило, только через I-кадр можно реализовать функцию обрезки/вставки видеопотока. Реализация виртуальной технологии I-кадра гарантирует, что определённый P-кадр может назначить I-кадр как ближайший опорный кадр, не учитывая с 1-го по 4-й P-кадр (на рисунке 5-й P-кадр ссылается только на 0-й I-кадр), таким образом, он становиться, как бы, 1-м кадром для следующих за ним P-кадрами. Эта технология уменьшает время доступа к случайному кадру в видеопотоке, поскольку для получения нужного кадра нет необходимости полностью распаковать всю цепочку P-кадров от ближайшего опорного I-кадра.
Настройки видеорегистратора при выборе режима Smart H.264+ , можно заметить что нет выбора интервала между опорными кадрами (I-кадр).
Протестируем различные настройки кодирования на видеорегистраторе XVR5104HE-S2 с прошивкой вер. 3.218.0000002.1. Видеопоток с разрешением 1920х1080 и частотой кадров 15 кадров в секунду. Сравним обычный режим и режим Smart H.264.
Сначала используем базовые настройки с фиксированным интервалом I-кадров в 2 секунды,с переменным битрейтом VBR, с максимальным потоком 4096 кБит и настройками Качество 4,5,6. Записывать будем уличную картинку с минимальным движением в кадре. Значение среднего битрейта при разном параметре Качество занесём в таблицу.
Таблица битрейта при разном качестве. Интервал опорного кадра I=2 cек. Максимальный битрейт= 4096 кБит/сек.
Интеллектуальный кодек - это набор методов кодирования, направленных на снижение потребления полосы пропускания без потери качества изображения за счет использования передовых алгоритмов сжатия.
Интеллектуальные кодеки могут эффективно повысить эффективность кодирования видео в соответствии с характеристиками различных сред наблюдения; кроме того, он может значительно снизить скорость передачи данных и емкость памяти для повышения общей производительности системы.
Многие компании продают функции интеллектуальных кодеков под разными запоминающимися названиями, такими как Smart Coding, H.264 +, H.265 +, Smart H.265 +, Zipstream, Smart Stream II и т. Д. Все эти модные словечки означают, что система безопасности способна использовать определенные методы алгоритмического сжатия, которые позволят сэкономить полосу пропускания и емкость хранилища.
Эти умные алгоритмы делают снимок стабильной окружающей среды, используют его в качестве фоновой рамки и фокусируются только на движущихся объектах. Когда в зоне наблюдения происходят перебои, интеллектуальные кодеки делают снимок движущегося объекта и используют его как опорный кадр. Если объект продолжает двигаться, система добавляет только данные о движущихся объектах. Таким образом будет оптимизирована пропускная способность и битрейт.
Например, кодек Smart H.265 + от Dahua и Hikvision может сэкономить до 80% пропускной способности сети и последующих затрат на хранение за счет снижения скорости передачи, скорости передачи данных и емкости хранилища. Многосторонний подход работает за счет сокращения бесполезных или неважных данных везде, где это возможно.
В результате сохраняется высокое качество видео без нагрузки на сеть. Ниже приведена сравнительная диаграмма, чтобы дать общее представление о производительности Smart Codec (в данном случае Hikvision H265 +). Как видите, сжатие H.265 + генерирует на 80% меньше данных
По умолчанию интеллектуальные кодеки отключены в большинстве IP-камер безопасности. Перед включением вы должны убедиться, что подключенные службы, такие как сетевой видеорегистратор, компьютерное программное обеспечение для управления камерой или облачные службы, поддерживают эту функцию. В противном случае в системе могут возникать многочисленные проблемы, связанные с производительностью. Всегда убедитесь, что все ваши устройства безопасности совместимы друг с другом.
Компания Hikvision, мировой лидер в области разработки инновационных продуктов и решений для видеонаблюдения, вводит комплексный ассортимент продукции видеонаблюдения формата 4K для использования видео ультра-высокой четкости в реальном мире. Система видеонаблюдения формата 4K от Hikvision использует смарт-кодек H.264+, который уменьшает использование полосы пропускания и памяти на 50% (по сравнению со стандартным кодеком H.264). Таким образом, оптимизация процессов записи и хранения происходит с помощью использования высокоэффективной технологии сжатия.
Новое семейство включает в себя сетевые видеокамеры наблюдения и сетевые видеорегистраторы с поддержкой видео ультра-высокой четкости 4K, снабженные различными смарт-функциями. Новые продукты идеально подходят для приложений, где требуются четкие изображения с высоким разрешением и интеллектуальное наблюдение на больших площадях, например, для городского видеонаблюдения, наблюдения на стадионах, автостоянках, а также видеонаблюдение с использованием сценариев управления толпой.
Умный кодек H.264+
Выпуск компанией Hikvision продуктов видеонаблюдения 4K Total System сопряжено с опасениями, связанными с возможностями систем хранения и передачи. Такие проблемы могут касаться только видеокамер наблюдения и сетевых видеорегистраторов, которые не имеют специальных 4K-совместимых компонентов. Для системы 4K Total System это не является проблемой, так как она использует оптимизированный кодек сжатия H.264+, который позволяет пользователям более эффективно управлять видеоматериалами ультра-высокой четкости. Алгоритм сжатия Hikvision H.264+ экономит полосу пропускания и снижает требования к хранению. В результате мы получаем систему видеонаблюдения, предназначенную непосредственно для практического использования. Такая система предлагает клиентам действительно полезное полноценное решение смарт-видеонаблюдения с высоким разрешением для эффективного обеспечения безопасности.
Преимущество интерфейса 4K
4K видеорегистраторы Hikvision поддерживают интерфейс HDMI 2.0, который позволяет пользователям просматривать видео формата 4K на мониторах. Таким образом, семейство решений 4K от Hikvision предлагает видеонаблюдение ультра-высокого разрешения с возможностями мониторинга, записи и воспроизведения видео соответствующего качества.
Ультра-высокая четкость = видеоаналитика ультра-высокого качества
Новое 4K решение, которое включает в себя купольные, цилиндрические и корпусные IP-видеокамеры наблюдения формата 4K наряду с разнообразием моделей видеорегистраторов с поддержкой записи видео качества 4K, в реальном времени обеспечивает получение изображений ультра-высокой четкости (UHD). Изображения высокого качества также улучшают производительность видеоаналитики, в частности, на объектах, охватывающих большие территории. В прошлом успешной видеоаналитике препятствовало ограниченное разрешение, однако, теперь дополнительные пиксели технологии 4K позволяют получить большее количество информации. Результатом станет улучшение точности и качества видеоаналитики и получение пользователями соответствующих преимуществ.
Интеллектуальные функции
Продукция семейства Hikvision Smart 4K оснащена интеллектуальными функциями, которые обеспечивают интеллект, эффективность и простоту в использовании этого потрясающего решения для видеонаблюдения. SMART технологии включают обнаружение лица, обнаружение вторжений, обнаружение пересечения линии и смарт-фокусировку. Смарт-возможности отслеживания, в частности, позволяют видеокамерам обнаруживать любой движущийся объект и постепенно следовать за ним в зоне их покрытия.
Читайте также: