Bevezetés

A videomegfigyelő iparban mindenki kiváló minőségű videót szeretne. Azonban a kép minden részlete sávszélességet használ a hálózaton és tárterületet a tárhelyen. Habár manapság a tárhelyeket viszonylag olcsón be lehet szerezni, mégis a megfigyelő rendszer árának a nagy részét adják. A sávszélességnél is, ahol ugyan a hálózati kapacitás egyre növekszik, magas minőségű videó továbbításánál még így is gyakori a hálózati torlódás. Szóval mit tehetünk a tárhely és sávszélesség korlátozásai ellen?

Megoldási lehetőségek a felhasznált erőforrások csökkentésére

A hálózati videó továbbításához és tárolásához szükséges erőforrások csökkentésének számos módja van. A videofolyam megváltoztatásának a megtekintése előtt nézzük meg a szükséges tárterület csökkentésének a klasszikus módját: a felvételek mentésének idejét hozzávetőlegesen kisebbre lehet állítani, így a régebbi felvételek felülíródnak, ha az újabbaknak hely kell. Bizonyos esetekben azonban ez nem elég vagy nem is elfogadható és ez a megoldás nem csökkenti a sávszélesség-használatot.

A többi elérhető lehetőség az képfeldolgozással kapcsolatos és a videofolyam bitrátájának a csökkentése a célja, amely a másodpercenként átküldött adatoknak a merőszáma. Általában Megabit/másodpercben (Mbit/s) mérik.

A bitráta csökkentéséért a következőket teheti:

• Kisebb felbontású videó rögzítése
• képkockasebesség (frames/second, FPS) lecsökkentése
• a videotömörítés mértékének növelése.

Bármelyik módot is válasszuk, mindig ott lesz a kockázata annak, hogy a rögzített videón megtekintett jelenetről valamilyen kritikus információ fog hiányozni. A kisebb képkockasebességnél képkockák lesznek kihagyva, az alacsonyabb felbontásnál pedig a részletek elvesznek/elmosódottak lesznek.

Hogyan működik az Axis Zipstream?

Bármelyik másik reduktív módot alkalmazzuk a videofolyamra, a stream átvitelre és megtekintésre történő kódolása és dekódolása minden esetben valamilyen tömörítéssel jár.

A H.264 az aktuális MPEG szabvány (MPEG-4 AVC) videokódolásra. A H.264 és az utódja, a H.265 (MPEG-4 HEVC) lesznek valószínűleg a választott videoszabványok a belátható jövőben. Az Axis tovább finomította a H.264-et a Zipstream technolgiával – egy sokkalta hatékonyabb H.264 implementációval, amely a H.264-hez képest akár átlagosan 50%-kal csökkentheti a szükséges sávszélességet és tárhelyet.

Az Axis Zipstream számos módot nyújt a videó bitrátájának csökkentésére:

• Dynamic Region of Interest (ROI)
• Dynamic GOP
• Dynamic FPS

Ezek a módok különállóan vagy kombinációkban is használhatók a stream bitrátájának csökkentésére és az elérhető sávszélesség legjobb kihasználására.

Dynamic region of interest (ROI)

A dynamic region of interesttel (ROI) a videofolyam elemzésre kerül a legfontosabb képterületek beazonosításáért, amely területeken részletek vannak vagy mozognak. Ezek a részek aztán kevésbé lesznek tömörítve a részletek megőrzése érdekében, miközben más területek nagyobb mértékben lesznek. Az alábbi képen lévő példában a férfit és a szöveget tartalmazó területek 30-as szinten vannak tömörítve, míg a kép többi része erősebben, 60-as szinten.

Dynamic GOP

A dynamic Group of Pictures-szel (GOP) az I-frame-ek közötti idő dinamikusan módosításra kerül a jelenetben lévő mozgás mennyisége alapján. Az I-frame-ek a teljes képkockát tartalmazzák és általában nagyobbak, mint a P-frame-ek, amik csak az előző képkockához képesti változásokat tartalmazzák. Olyan jelenetekben, ahol csekély, vagy egyáltalán nincs mozgás, ott kevés új I-frame-t kell küldeni, tehát a sávszélességen jelentősen lehet spórolni, miközben a kívánt részletesség megmarad. A tömörített videó GOP hossza valós időben kerül módosításra a mozgás mennyiségétől függően.

Dynamic FPS

A dynamic FPS-sel a kamera teljes képkockasebességgel rögzíti és analizálja a videót, de az adatok továbbítása előtt a felesleges képkockákat kihagyja a folyamból. Egy statikus jelenet rendkívül lecsökkentett képkockasebességel kerül kódolásra. Amint változás történik a jeleneten, képkockasebesség automatikusan megnövekszik, hogy minden fontos részlet rögzítve legyen.

Vezérlés és kompatibilitás

A Zipstreamet be és ki lehet kapcsolni a kamera webes GUI-jában. Amikor engedélyezve van, a bitráta csökkentésnek hat fokozata van, amely megadja, hogy a bitráta milyen erővel legyen csökkentve.

A csökkentési módokat külön lehet konfigurálni és függetlenek egymástól, habár a bitrátacsökkenés még nagyobb lesz, ha kombináljuk őket. Továbbá, a Zipstream módok oly módon vannak alkalmazva, hogy a kamera más funkciói a tőlük megszokott módon működnek, még akkor is, ha ezeket a radikális tömörítési módokat alkalmazzuk.

A Zipstream használható PTZ kamerákkal is. Amikor a kamera egyhelyben van, ugyan azok a bitrátacsökkentő algoritmusok kerülnek alkalmazásra, mint bármely más kamera esetében. Amikor a kamera mozog vagy nagyít, akkor egy dinamikus bitrátavezérlő automatikusan állítja a videominőséget és csökkenti a sávszélességhasználat csúcsait. Amint a kamera megáll, a bitráta visszaáll eredeti állapotába.

A Zipstream technológiás kamerák könnyedén integrálhatók VMS-ekbe, mivel a bitrátacsökkentés már benne van a H.264 streamben. A Zipstream beállításokat továbbá VAPIX-on, az Axis Application Programming interface-en keresztül is lehet vezérelni.

A Zipstream nem a H.265 cseréjére van kitalálva, hanem ez egy videokódolási javítás és együttműködik a meglévő H.264 és H.265 alapú felszerelésekkel és szoftverekkel a kamera firmware-ének a frissítése által.

Felhasználási területek

Habár a bitráta csökkentése kiemelt fontosságú a professzionális VMS rendszerekben, a magas biztonságú helyszíneken gyakran a képminőség elfogadható szintűn tartása a legkritikusabb. Ezeknek a rendszereknek a legkisebb veszélyt is detektálniuk kell, és egy incidens után a videókat bűnügyi pontossággal ki kell tudni elemezni. A Zipstream lehetővé teszi a magas biztonságú rendszereknél a folyamatos felvételt, köszönhetően a statikus jelenetek alacsony bitrátájának.

Az Axis azt ajánlja, hogy variable bitrate-tel (VBR) használjunk hálózati videót, ahol a minőség a jelenet tartalmához valós időben igazodik. A constant bitrate (CBR) használata, mint tárhelycsökkentő stratégia nem ajánlott, mivel fontos részletek veszhetnek el a képről a bitrátakorlátnak köszönhetően.

Összegzés

A Zipstreammel VBR-t használhat az optimális videominőségért, miközben a tárhelykövetelményeket is csökkenti. A fontos részletek, mint például arcok, tetkók és a ruházat elkülönítve lesznek és épen maradnak, miközben az irreleváns részek, mint például fehér falak és a növényzet tömörítve lesznek.