H.264 против H.265 - Типы сжатия в системах видеонаблюдения

  1. Что такое сжатие видео? Сжатие - это уменьшение количества битов, необходимых для выражения информации....
  2. Методы сжатия видео
  3. Как это выглядит на практике?
  4. УМНЫЕ кодеки
  5. Какой метод сжатия выбрать?

Что такое сжатие видео?

Сжатие - это уменьшение количества битов, необходимых для выражения информации. Информация в системах видеонаблюдения - это изображение, полученное с камеры, поэтому мы говорим о сжатии видео здесь. При большом упрощении сжатие видео позволяет сохранять видеоизображение на диске записывающего устройства таким образом, чтобы оно занимало как можно меньше места. Благодаря использованию сжатия мы получаем более длительное время записи, что является наибольшим преимуществом для владельцев систем видеонаблюдения.

Как это сделать? Объяснение самой операции сжатия может занять несколько страниц, поэтому мы сосредоточимся только на общем принципе наиболее распространенных методов сжатия видео, а именно H.264 и H.265.

Вышеупомянутые методы сжатия позволяют сохранять информацию только об изменениях, которые происходят на наблюдаемой сцене. Благодаря этому нет необходимости каждый раз сохранять все изображение. В случае записи изображения со скоростью 25 кадров в секунду нам придется записывать каждый кадр отдельно. При использовании межкадрового сжатия записывается полная информация об изображении (ключевой кадр), например, 50 кадров, то есть каждые 2 секунды (потому что 25 кадров / с). Однако все кадры, которые существуют между ключевыми кадрами, содержат только информацию об изменениях (например, движущиеся объекты). Весь цикл называется GOP или «Группой картинок».

На рисунке мы видим, что есть несколько типов кадров: I-Frame, B-Frame, P-Frame.

Проще говоря: I-Frame - это кадр, в котором записана полная информация об изображении. P-кадр сохраняет информацию только об изменениях, которые происходят на сцене, а B-кадр разжижает движение, чтобы изображение воспроизводилось плавно. Интересная информация состоит в том, что кадры B-Frame и P-Frame тесно связаны с другими, и генерируемое ими изображение основано на всех зависимостях. Весь цикл GOP - это интервал между следующим ключевым кадром (I-Frame), и этот параметр доступен в настройках IP-рекордер или IP-камеры , Это не единственный параметр, который напрямую влияет на степень сжатия. В следующих параграфах мы обсудим другие, также важные параметры.

пропускная способность

В последние годы значительно увеличилось разрешение, доступное в индустрии видеонаблюдения. Мы говорим о 4K UHD (Ultra HD), популярность которого растет, который в 4 раза превышает все еще самое популярное разрешение FHD (Full HD).
На следующем рисунке показаны разрешения, которые мы можем найти при выборе камер:

На следующем рисунке показаны разрешения, которые мы можем найти при выборе камер:

разрешения в CCTV

Использование более высоких разрешений дает нам много преимуществ - более высокое разрешение означает больше информации, которую мы можем прочитать с записанного изображения. К сожалению, больше информации - это больше данных, которые нам нужно где-то сохранить. Напрашивается сам вывод: чем выше разрешение, тем больше места занимает запись, и, следовательно, время записи на диск сокращается.

Как с этим бороться? Вы можете увеличить емкость жесткий диск что связано с дополнительными расходами. Но единственное ли это решение? К счастью, нет.

Параметр, который определяет количество данных, которые мы выделяем для записи видео, это « битрейт ». Другими словами, это скорость передачи в битах, то есть мера мгновенной интенсивности потока данных, выраженная в битах в секунду (б / с). Значение ставки дает нам информацию о том, сколько данных мы сохраняем за 1 секунду.

Скорость передачи данных также влияет на загрузку нашего интернет-соединения во время удаленного просмотра.

Битрейт строго зависит от метода сжатия, разрешения, количества кадров и того, что наблюдает наша камера. Самое главное, этот параметр можно свободно изменять, поэтому стоит знать, что именно он означает.
Например, мы будем использовать камеру со следующими параметрами:
Разрешение: FHD (1920 x 1080)
Количество кадров: 25 кадров в секунду
Метод сжатия: H.264
Наблюдаемая сцена: Средний трафик

Для вышеупомянутых параметров значение битрейта установлено равным 4096 Кбит / с - это рекомендуемое значение.
Проще говоря, камера с указанными выше параметрами будет генерировать поток данных, который займет 4096 Кб за одну секунду. На основе скорости передачи данных мы можем рассчитать, сколько дискового пространства займет 1 день непрерывной записи.
Первое, что мы должны сделать, это изменить единицу измерения с битов (b) на байты (B), помня, что 1B (байт) = 8b (бит), и, таким образом:
Для вышеупомянутых параметров значение битрейта установлено равным 4096 Кбит / с - это рекомендуемое значение У нас уже есть соответствующий блок, поэтому давайте перейдем к дальнейшим вычислениям:

Значение, выраженное в килобайтах, очень велико, поэтому мы изменим его на гигабайт, помня, что 1 МБ = 1024 КБ:

Значение, выраженное в килобайтах, очень велико, поэтому мы изменим его на гигабайт, помня, что 1 МБ = 1024 КБ:

Таким простым способом, зная один параметр или битрейт, мы можем рассчитать занятость данного видеоканала, например, в течение одного дня. Представленная камера занимает 42 ГБ памяти за один день.

Вычисления, приведенные выше, применяются только к CBR (постоянная скорость передачи данных). VBR (переменная скорость передачи данных), которая адаптируется динамически, также доступна в рекордерах. В последнем случае фактическая скорость передачи битов колеблется вокруг ранее установленного значения, поэтому измерение занятости видеоматериала на диске более не является точным.

Методы сжатия видео

Мы уже знаем, что такое битрейт и что это значит. Мы также знаем, что чем ниже его значение, тем меньше места на диске занимает наш материал. Теперь мы можем перейти к типам сжатия и сравнить их друг с другом, используя скорость передачи данных.

Вначале мы должны перечислить доступные методы сжатия, которые мы можем найти в системах видеонаблюдения:

• MJPEG
• H.264 (AVC)
• H.265 (HEVC)

Сжатие MJPEG не имеет межкадрового кодирования, поэтому оно записывает каждый кадр отдельно в виде сжатого изображения. По сравнению с другими методами это совершенно невыгодно, поэтому мы не будем упоминать об этом позже.

H.264 доступен уже более 10 лет. В то время произошло значительное увеличение разрешения, которое мы используем в системах видеонаблюдения - начиная с традиционного аналогового телевидения с разрешением менее одного мегапикселя и заканчивая дюжиной или около того мегапикселей. Это конец? Наверное, нет.

Алгоритмы, используемые в сжатии изображений, также постоянно совершенствуются, и здесь появляется новый тип сжатия H.265, который можно найти практически в каждом новом устройстве записи видеопотока.

Сжатие H.265 вносит ряд изменений и улучшений по отношению к H.264. Преимущества, которые он приносит, включают снижение скорости передачи данных примерно на 50% по сравнению со сжатием H.264 с теми же параметрами изображения.

Как это выглядит на практике?

Как это выглядит на практике

УМНЫЕ кодеки

В индустрии CCTV мы также можем встретить интеллектуальные версии сжатия H.264 или H.265.
Они соответствующим образом отмечены:

• H.264 + (Smart H.264)
• H.265 + (Smart H.265)

Использование интеллектуального кодирования в стационарных камерах оправдано, поскольку наблюдаемая ими сцена остается неизменной в течение большей части времени.
В SMART-сжатии использовались следующие алгоритмы:
Расширенный контроль скорости
Динамический ROI - алгоритм, который фокусирует сжатие в основном на движущиеся объекты, а не на всю сцену.
Динамическая GOP - расстояние между ключевыми кадрами регулируется автоматически.
Снижение шума - удаление шума , которое вызывает значительное увеличение скорости ночью.

Использование вышеуказанных алгоритмов позволяет снизить скорость передачи данных примерно на 75% по сравнению со стандартной версией H.264.

Какой метод сжатия выбрать?

Рисунок ниже должен развеять любые сомнения:

Соответственно, лучшим решением будет выбрать лучшее сжатие, доступное на нашем оборудовании.

Если вы приобретаете новое оборудование, стоит отметить, что доступна поддержка H.265, что увеличит время записи на диск до 2 раз. Если устройства поддерживают интеллектуальное сжатие H.265 +, мы можем получить еще больше.

В случае IP системы и камера, и рекордер должны поддерживать сжатие H.265 или H.265 +.

В аналоговых устройствах (CVBS, AHD, HD-CVI, HD-TVI) только рекордер должен поддерживать данное сжатие.

Что такое сжатие видео?
Что такое сжатие видео?
Как это сделать?
Как с этим бороться?
Но единственное ли это решение?
Это конец?
Как это выглядит на практике?