Что такое smart кодек в видеорегистраторе
Алгоритм сжатия H.264+ – инновационная разработка компании Hikvision. По своей сути H.264+ представляет собой кодек H.264/AVC, модифицированный под задачи видеонаблюдения и с учетом его специфики, чтобы повысить степень сжатия без ущерба для качества видео.
Специфика видеонаблюдения заключается в следующем:
фон стабилен и практически не изменяется;
движущиеся объекты появляются редко и могут отсутствовать в течение продолжительного времени;
интерес представляют только движущиеся объекты;
наблюдение ведется круглосуточно, а шумы заметно влияют на качество изображения.
H.264+ повышает степень сжатия за счет 3 ключевых факторов:
кодирование с предсказанием на основе модели фона,
долгосрочное управление видеопотоком.
Кодирование с предсказанием
Все современные алгоритмы сжатия, такие как MPEG2, MPEG4, H.264/AVC и самый современный алгоритм HEVC, сочетают внутрикадровое и межкадровое сжатие. I-кадры (опорные кадры) кодируются независимо от других кадров, то есть используется внутрикадровое сжатие, тогда как для кодирования P-кадров (предсказанные кадры) используются I-кадры и другие P-кадры (межкадровое сжатие). В случае межкадрового сжатия эффективность будет сильно зависеть от выбора опорного кадра.
В области видеонаблюдения фон, как правило, стабилен. Его можно извлечь и использовать в качестве опорного кадра.
Рис. 1. Модель фона
На Рис. 1 показана последовательность из 3 кадров, где кадры T0 и T1 уже подверглись обработке кодеком. Здесь можно взять фон в качестве опорного кадра и сжать кадр T2 на основе с учетом сходства и разницы между кадром T1 и фоном. Кадр T0 будет хорошим выбором в качестве фонового изображения.
Для примера возьмем Рис. 2, на котором автомобиль перемещается из области B в A (из кадра T1 в кадр T2). При кодировании кадра T2 область B становится вновь открывшимся участком.
Рис. 2. Объект перемещается из B в A
Если в качестве опорного кадра выбран T1, то никакой оптимизации не получится для области B и информацию о ней придется передавать заново. Поскольку кодируется именно разница между новым и опорным кадром.
Рис.3. Традиционная схема кодирования с опорным кадром
Но если мы возьмем в качестве опорного кадра T0, в большинстве случаев мы получим оптимизированный блок для области B. Тем не менее, если мы сохраним информацию о фоне и возьмем в качестве опорного кадра T1, мы найдем идеальные блоки для кодирования кадра T2, что гарантирует высокое качество изображения и уменьшенный размер видеопотока.
Рис. 4. Схема кодирования с фоном в качестве опорного кадра
Если брать фон в качестве опорного кадра, то можно не только повысить эффективность сжатия неподвижных объектов, но и уменьшить поток данных, который приходится на опорные кадры.
Опорные кадры обновляются каждые несколько секунд при кодировании видеопотока для задач видеонаблюдения. В результате на опорные кадры приходится значительная часть данных в видеопотоке, что особенно заметно в тех случаях, когда в кадре много мелких деталей и мало движения. Иногда на опорные кадры приходится до 50% данных видеопотока. Более того, при стабильном фоне эти данные носят повторяющийся характер.
Для того чтобы уменьшить удельный вес этих повторов в видеопотоке, в кодеке H.264+ используется метод работы с опорными кадрами на основе модели фона, показанный на Рис. 5.
Рис. 5. Работа с опорными кадрами на основе модели фона в H.264+
На Рис. 5. красным цветом показаны опорные кадры фона, в которых используется внутрикадровое сжатие. Синим цветом здесь отмечены кадры обновления, в которых применяется внутрикадровое сжатие для участков с движущимися объектами, обведенными красной рамкой на Рис. 6., и межкадровое сжатие – для неподвижных объектов. Белым цветом показаны обычные кадры с межкадровым сжатием.
Интеллектуальный алгоритм выбирает опорный кадр среди тех кадров, где меньше всего движущихся объектов. Опорные кадры, которые используют модель фона, содержат примерно такой же объем данных, что и обычные опорные кадры в традиционной схеме кодирования, но интервал между ними заметно больше. Кроме того, объем данных, который содержится в кадрах обновления, значительно меньше, чем в опорных кадрах при традиционной схеме кодирования, а интервал между кадрами обновления такой же, то есть фактически кадры обновления заменяют собой опорные.
Рис. 6. Кодирование кадров обновления в H.264+
Шумоподавление
Принимая во внимание тот факт, что фон в видеонаблюдении достаточно стабилен, с помощью интеллектуальных алгоритмов можно отделить его от движущихся объектов. Обычно для сохранения качества движущиеся объекты кодируются вместе с фоновым шумом. Тем не менее, интеллектуальные алгоритмы позволяют применить различные стратегии кодирования для фона и для движущихся объектов.
Участки фона кодируются с более высокой степень сжатия, чтобы уменьшить размер видеопотока, а это также частично подавляет шум. В то же время движущиеся объекты кодируются с меньшей степенью сжатия.
Рис.7. Шумоподавление в H.264+
Долгосрочное управление видеопотоком
При эффективном подавлении шума на фоне размер видеопотока зависит от ого, какая часть изображения приходится на этот фон. Например, для уличного наблюдения на фон придется довольно малая часть изображения, так как в дневное время одновременно движется большое количество пешеходов и машин. В этом случае размер видеопотока заметно возрастает. И наоборот, в ночное время, когда мало машин и пешеходов, площадь фона на изображении возрастает, а размер видеопотока, соответственно, уменьшается.
Рис. 8. Колебания видеопотока в зависимости от времени суток
Управление размером видеопотока для перераспределения его в зависимости от времени суток не только сохраняет высокое качество изображения движущихся объектов, но также позволяет уменьшить размер видеоархива.
Для более полной реализации такой экономии Hikvision предлагает новую концепцию управления видеопотоком, которая подразумевает долгосрочное отслеживание его флуктаций, как правило в течение 24 часов. В дальнейшем H.264+ автоматически подстраивает размер видеопотока в зависимости от времени суток, изменяя степень сжатия, но среднесуточный размер видеопотока остается неизменным в пределах выбранного значения.
Рис. 9. Долгосрочное управление видеопотоком с его перераспределением
На Рис. 9 видно, что в период времени C (активность возрастает и требуется больший размер видеопотока для получения качественного изображения) выделяется дополнительная квота за счет периодов времени A и B (активность низка и размер видеопотока снижается).
Уменьшение размера видеопотока
Для включения сжатия H.264+, необходимо чтобы размер видеопотока был переменным, при этом включается долгосрочное управление видеопотоком. Средний размер видеопотока вычисляется автоматически на основе пиковых значений. В большинстве случаев автоматически определенное значение среднего размера видеопотока не требует дополнительной подстройки. Тем не менее, иногда это может потребоваться, например, если в кадре слишком много или слишком мало движения. На Рис. 10 приведены примеры ситуаций, когда кодек Hikvision H.264+ может существенно уменьшить размер видеопотока. Эта экономия будет зависеть от размера фона и количества движения в кадре.
Если по-простому, то видеокодек – это специальная программа, которая сжимает видеопоток для его записи и воспроизведения.
Видеокодек оказывает значительное влияние на размер и качество итогового видеофайла, поскольку позволяет, с одной стороны, ужать файл до приемлемых размеров, а с другой – потерять как можно меньше информации в процессе сжатия, сохранив максимум деталей кадра без искажений.
Имеется целый ряд кодеков для сжатия видео. Самый распространенный на данный момент – это кодек H.264. Он же является и своего рода стандартом в современном кодировании видео. В частности, кодек H.264 применяется в большинстве современных видеорегистраторов.
Однако в последнее время в ряде моделей начинают применять кодек H.265. И если он есть, производитель обязательно заявит об этом. В чем отличия нового кодека?
Другое название кодека H.265 звучит как High Efficiency Video Coding – Видеокодирование высокой эффективности. Не вдаваясь в техническую сторону вопроса, скажем, что на данный момент кодек H.265 обеспечивает лучшую степень сжатия файла – до 50%. То есть файл, обработанный кодеком H.265 будет при определенных условиях занимать до 50% меньше места. Однако, при этом кодек еще более требователен к производительности процессора, чем H.264.
Еще один нюанс состоит в том, что проведенные исследования показывают, что качество видео для обоих кодеков – примерно одинаковое. Это значит, что даже пока что явным преимуществом нового кодека является только сокращение объема файла.
В области видеорегистраторов это преимущество кажется неубедительным. Ведь при циклической записи файлов и возможности защищать от перезаписи нужный ролик, вопроса об экстренной экономии места на карте памяти, в общем-то, не стоит.
Что это значит на практике?
А то, что пока в большинстве видеорегистраторов сжатие видеопотока будет по-прежнему осуществляться при помощи кодека H.264. Скорее всего, с ростом производительности процессоров и с их переходом на видео большего разрешения, новый кодек H.265 со временем заменит предыдущую версию, став новым стандартом. Но пока об этом говорить не приходится. Поэтому на данный момент, H.265 в видеорегистраторе нельзя назвать весомым преимуществом.
Несколько лет назад на российском рынке появились SMART IP-камеры видеонаблюдения. Они позволяют получить высококачественное видео и фото, уменьшают использование энергоресурсов, имеют высокую пропускную способность, рационально используют свободное место на карте памяти и обеспечивают видеоаналитику.
Подключать к SMART-камерам можно большее количество устройств, нежели к обычным видеокамерам. Также важным моментом является то, что не нужно настраивать сетевое оборудование. Для связи с видеорегистратором достаточно указать лишь серийный номер камеры. Мало того IP-адрес системы видеонаблюдения может быть как динамическим, так и статическим.
SMART-видеокамеры имеют особенный алгоритм кодировки. Он позволяет передавать информацию без потери качества даже по каналам, имеющим невысокую пропускную способность. По сравнению с обыкновенной камерой видеонаблюдения, данное устройство на 30% эффективнее передает видеоизображение.
SMART-камеры могут быть оснащены разнообразными функциями, повышающими удобство использования системы наблюдения. ОСреди них можно выделить:
- автоматическая фокусировка;
- детектор звука. Эта опция помогает отфильтровать фоновый шум и сообщить владельцу дома о превышении порогового его уровня;
- детектор качества работы датчиков. SMART IP-видеонаблюдение активизирует ее, если, например, обнаружены проблемы с картой памяти, расфокусировка или ряд других неполадок;
- SMART-поиск. Он дает возможность быстро найти в архиве любую видеозапись – от владельца требуется ввести любой критерий. Поиск проводится по информации, касающейся движимых объектов в кадре. Благодаря этому можно, к примеру, найти момент одновременного нахождения в кадре системы видеонаблюдения нескольких объектов. По итогам поискового запроса можно даже сделать фильтр по скорости, цвету и другим параметрам движения объектов;
- доступ в видеоархив. В улучшенной IP-камере можно проиграть любую видеозапись;
поддержка разнообразных языков. - видеоанализ. С помощью этой опции в IP-приборе можно обнаружить потенциальную угрозу при помощи технологии обнаружения лиц или проникновения на территорию. При срабатывании видеоанализа активируются камера и звуковой датчик.
Функция видеоаналитики в SMART-камерах является интеллектуальной. Она позволяют создать не просто систему видеонаблюдения, которая умеет только записывать видео, но и умеет анализировать происходящие события, сохранять данные в отдельную базу данных и оповещать пользователей о тревогах и других событиях.
Видеорегистраторы и камеры Smart имеют несколько встроенных интеллектуальных функций видеоаналитики. Расммотрим их подробнее.
Детекция лиц — камера детектирует лицо в кадре и вызывает тревожное событие в системе. Кроме этого, скриншот и видеоролик длительностью в 10 секунд записывается в отдельную базу данных Smart search. Эту функцию можно применять при различных задачах, например, когда изображения с камер выведено на нескольких мониторах в помещении поста охраны. Функция детекция лиц, при тревоге открывает изображение, где произошло тревожное событие на весь экран или включает встроенный зуммер, таким образом привлекая внимание оператора видеонаблюдения или охранника. Это значить, что охране не нужно смотреть в монитор на большое количество видеоизображений, поступающих с камер, чтобы выявить злоумышленника, это сделает SMART система видеонаблюдения.
Зона вторжений — для одной камеры можно обозначить до 4 зон произвольной формы, если в одной из этих областей появится объект, система вызывает тревожное событие, сделает скриншот и запишет видеофрагмент в базу данных Smаrt Search.
Пересечение виртуальной линии — для камеры можно создать до 4-х виртуальных линий, если кто-то пересечет одну из линий, система поднимет тревогу и запишет видео в базу данных. В основном, эту функцию применяют для охраны периметра.
Детекция звука — эта функция работает, когда камеры имеют встроенный микрофон или канал аудио. При этом система позволяет задать один из нескольких режимов детектирования звука:
- Внезапное повышение;
- Внезапное падение;
- Внезапное изменение;
- Предел.
При появлении шума или его изменинии, система поднимет тревогу и выдает оповещение. Это позволяет обнаружить звон разбитого стекла, шум ударов, звук подъехавшего автомобиля, выключение работающего оборудования и т.д.
Подсчет посетителей — позволяет считать количество людей, которые вошли и вышли на охраняемый объект. при этом информация сохраняется и позволяет создавать специальные отчеты. Эта smart функция применяется как для небольших объектов, так и очень крупных, где нужен учет посетителей, покупателей, сотрудников и т.д. Мало того, информацию о количестве посетителей можно сразу видеть видеть онлайн в режиме реального времени в виде osd меню или формировать отчеты за нужный период через веб интерфейс. Экспортируются данные в .csv формате, т.е. это уже готовая таблица для печати или интеграции с программным обеспечением.
Изменение сцены — еще одна защитная smart функция, которая предупреждает, если камеру повернуть из охраняемой зоны.
Авто отслеживание — данная smart функция предназначена для PTZ камер. При появлении объекта, камера автоматически удерживает его в кадре. Также, можно указать линию или область, в которой будет работать эта функция.
Оставленные предметы — функция позволяет выявить тревожное событие, если в определенной зоне будет оставлен предмет, на время, заданное в настройках камеры. Такая функция может предупредить, если человек забыл свою сумку или готовится теракт.
Перемещение предметов — данная смарт функция позволяет отслеживать наличие предметов в определенной зоне. Если предмет исчезнет, система моментально отправит тревожное уведомление.
таковы основные функции SMART аналитики. По сути SMART SEARCH — это дополнение к интеллектуальным функциям, при этом для smart функций ведется база данный, которая содержит видео фрагменты и скриншоты тревожных событий.
Для поиска нужной информации достаточно выбрать камеру и дату, после чего система отобразит все события за этот период. Кроме этого, всю информацию можно экспортировать на внешний USB носитель.
Еще одно важное преимущество smart функций заключается в том, что каждая активация тревоги оставляет отметки на временной шкале видеоархива. Благодаря этому, поиск нужной информации сократится в несколько раз, к примеру, если функция детекция лиц оставляет отметку, то можно быть точно уверенным, что в этот момент в кадре камеры находился именно человек, а не, скажем, собака.
Перечень услуг и цены на них, вы можете посмотреть здесь.
p4GcRGuXFmeV4ZWTYHVAt18A2 2019-09-18T16:13:54+03:00 18, Сентябрь, 2019 | Системы видеонаблюдения | Комментарии к записи SMART аналитика в видеонаблюдении отключены
Тип потока : выбе рите тип потока для настройки (Основной поток, дополнительный
Кодирование : выберите необходимый стандарт сжатия видео.
Smart Codec – данная технология представляет с обой оптимизированный, на основе
кодека H.264, интеллектуальный алгоритм, к от орый улучшает производительность сжатия. С
помощью нового к оде ка H.264+ значительно ум еньшается видео би трейт, что позволяет
уменьшить стоимость системы и увеличить объем хранения видеоархива.
Особенность охранного видеонаблюдения, на подавляющем числе объектов,
заключается в том, что большу ю часть времени изображение в кадре остается статичным. Но
для оператора интерес представляют в основном движущиеся объекты. Им енно для такого
типа объектов применение кодека H.264+ наиболе е целесообразно.
Алгоритм кодека H.264+ основан на 3 - х ключевых технологиях:
технология интеллектуального кодирования н а основе фонового изображения :
фоновое и зображение определяется в качестве опорн ого кадра, тем самым у меньшается
объем записываемой информации, т.к. фиксируются только изменения происходящие между
технология фонового шумоподавления . Т .к. фоновое изображение является
относительно статичным, интеллектуа льный алгоритм анализирует изменения в фоновом
изображении, производит раздельное с жатие статичного фонового изображения и
технология управления б итрейтом . Данная технология анал изируе т изменение
битрейта в ра зличные периоды врем ени для наилучшей оптимизации аппаратных
возможностей видеорегистратора, са мостоятельно регулиру ет значение битрейта и выделяет
запасной битрейт в периоды времени с наибольшей активностью в кадре.
Разрешение : Выберите из выпадающего списка разрешение видеопотока.
Частота кадров : Выберите из выпадающего списка количество кадров в секу нду.
Тип битрейта : Камера поз воляет транслирова ть видеопоток с разным значением
битрейта , в зависимости от степени дви жения в кадре, что позволяет экономить ресурсы сети
Битрейт – у ста новите максимальное значение битрейта ( Кбит/с).
Интервал I кадра : В данной стро ке задаётся интервал опорных кадров. При
увеличении данн ой характеристики, возможно ум еньшить би трейт видеопотока, однако
увеличится вероятность возникновени я ошибок и артефактов при кодировании ви деопотока .
Оптимальным значением этой х арактеристики, подходящим для большинства объектов
Водяной знак : включите для наложения водяного знака на видео.
RTSP- ссылка , ука занная в нижней час ти меню, необходима для трансляции
непрерывного потока в какой либо видеоплеер, который может быть как о тдельным
Читайте также: