Статьи

К списку статей

Формат сжатия H.264. Период адаптации на заключительной стадии

Ум ценится дорого, когда дешевеет сила…

Василий Ключевский

В сфере охранного видеонаблюдения прошли апробацию все существующие технологии сжатия. Традиционный JPEG, перспективный Wavelet, широко распространенный MPEG-2. Все они, закрепившись по многочисленным приложениям, в этой области достаточными не стали. Особенно наглядной ограниченность перечисленных алгоритмов стала с тех пор, как передача видеоданных по LAN/Internet-сетям явилась необходимым условием работы системы видеонаблюдения.

Прогрессивные методы компрессии в системах видеонаблюдения должны обеспечить высокую скорость записи и передачи потокового видео и качество картинки, позволяющее опознать человека, определить номерные знаки и прочие детали наблюдаемой местности. Именно эти параметры с технической точки зрения являются узким местом в чувствительности системы видеонаблюдения.
Наиболее приспособлены к требованиям систем видеонаблюдения последние форматы компрессии семейства MPEG. Высокая степень сжатия при необходимом качестве изображения достигается с помощью таких MPEG-техник, как:
  • устранение пространственной избыточности изображений путем подавления мелких деталей сцены;
  • устранение части информации о цветности;
  • устранение временной избыточности видео (учитывается только разностная информация);
  • увеличение информационной плотности результирующего цифрового потока путем выбора компактного математического кода для его описания.
В MPEG-1 и MPEG-2 примененные алгоритмы сделали возможным интерактивное видео на CD-ROM и цифровое телевидение, однако не обеспечивали возможности трансляции потокового видео по сети Internet или в сетях спутникового вещания - слишком велик был размер файлов. Для его радикального уменьшения, а также реализации других функций, необходимых для передачи потокового видео, была начата работа над спецификациями формата MPEG-4.
Надо отметить, что MPEG-4 ориентирован не столько на сжатие видео, сколько на создание так называемого «мультимедийного контента» - слияния интерактивного телевидения, 3D-графики, текста и т. д. Многократно уменьшать объем передаваемой информации в MPEG-4 удается в том числе за счет того, что при перемещении объектов в кадре передается информация только о векторе этого движения, а интеллектуальный декодер синтезирует и сам объект, и его новое местоположение. Для воспроизведения видео в MPEG-4 требуется достаточно большая вычислительная мощность ПК. MPEG-4 специально создан для передачи видео по низкоскоростным линиям связи.
Отметим, что передача видео по LAN/Internet-сетям считается одним из основных направлений развития сетевых технологий XXI века. Основные факторы, влияющие на передачу видеоизображения, - это пропускная способность сети, вычислительных ресурсов сервера и клиента и степень сжатия видеоданных. Основными же критериями качества передачи данных являются: время задержки между событием, произошедшим перед видеокамерой, и моментом его отображения на экране клиента и количество кадров в сек., отображаемых на этом экране. Если в глобальных сетях решающее значение в отображении передаваемого видео играет пропускная способность канала, в ЛВС это зачастую ограниченные вычислительные мощности отдельных компьютеров.

Сегодня крупные системы видеонаблюдения насчитывают сотни видеокамер и используют в большинстве случаев высокоскоростные линии связи, для которых наиболее приспособлен формат компрессии H.264 или MPEG-4 Part 10 (MPEG-4 Часть 10, ISO 14496-10) или AVC (Advanced Video Codec) (улучшенное кодирование видео). В отличие от MPEG-4, основное направление при разработке формата было взято на сжатие громоздких файлов для передачи по сети и загрузки потокового видео на беспроводные устройства. Необходимость разработки этой технологии сжатия явилась и следствием доступности увеличившихся вычислительных ресурсов ПК и распространения видео высокого разрешения (High Definition), которое нуждается в более эффективных методах сжатия. Поскольку видео в сфере охранного видеонаблюдения зачастую должно быть гораздо более высокого разрешения, чем обычное, для большей детализации картинки в дальнем радиусе наблюдения, стандарт H.264 (первая версия которого была закончена четыре года назад) сегодня заслужил высокие оценки в сфере охранного видеонаблюдения.
По сравнению с MPEG-4, технология H.264 обеспечивает более качественное сжатие за счет применения более сложных схем статистического кодирования потока, большей точности представления векторов движения, предсказания движения в кадре. В сложных для кодирования сценах с быстрым движением обеспечиваются более плавные цветовые переходы, а сжатие похожих цветов осуществляется с меньшим битрейтом. Меньшее количество артефактов блочности достигается благодаря расширенной функции фильтра блочности. В отличие от MPEG-2 и MPEG-4, где минимальные размеры макроблоков 16x16 и 8x8 пикс. соответственно, H.264 использует блоки до 4x4 пикс., причем размер блоков адаптивно изменяется для каждого отдельного фрагмента. В сценах с множеством деталей это дает лучшее качество.
Принципиальное отличие алгоритма в том, что обработке подлежат только те элементы изображения, которые изменились по сравнению с аналогичными элементами предыдущего кадра. При том же объеме информации и качестве изображения архив H.264 в среднем на 30% меньше объема архива MPEG-4. Исходя из опыта работы с собственным оборудованием, архив real time, полученный с помощью технологии H.264 от одной видеокамеры за 1 час при разрешении 704/576, составит в среднем 50 Мбайт. Круглосуточная запись с 16 видеокамер на дисковое пространство 1 Тб позволит системе «писать» от 3-х месяцев до полугода в зависимости от интенсивности движения в кадре и выбранного значения к/с.
Зачастую локальная сеть, к которой подсоединена видеокамера, имеет ограниченную полосу пропускания. В этом случае принято сокращать объем передаваемой информации либо за счет снижения частоты передачи кадров по сети, либо за счет уменьшения разрешение кадров. Несколько лет назад немаловажным было и найти верный баланс между такими параметрами видеозаписи, как период хранения данных и уровень сжатия информации, делая, по сути, выбор между качественной картинкой в текущий момент и наличием достаточного по времени записи архива для анализа произошедших событий.
H.264 позволяет сделать качественный скачок в представлении и хранении данных. Формат универсален: прекрасно подходит как для низких битрейтов (например, для мобильных телефонов), так и для очень высоких (оптические носители HD-DVD и Blu-ray). Новое, лучшее соотношение качества и битрейта обеспечивает повышенное качество на одинаковых битрейтах или меньший битрейт при сходном качестве.
На первом этапе препятствием для оценки возможностей технологии служило то обстоятельство, что декодирование видео в реальном времени с более высокой степенью сжатия и лучшим качеством изображения происходит при нагрузке на процессор в 3-4-кратном размере, что подразумевает использование более мощной аппаратной части. Сейчас можно говорить о том, что требуемый для комфортной работы с H.264 объем аппаратного ресурса по возможностям и стоимости стал доступным для широкого круга потребителей. Технология успешно используется как в видеорегистраторах под ключ (non-based PC), так и в картах видеозахвата (PC-based).

Для работы с видео высокого разрешения разработаны системы аппаратного ускорения декодирования формата H.264, что значительно снижает нагрузку на центральный процессор. Но это уже отдельная тема.

И. Подгорный, технический специалист российского представительства ACUMEN Int. Corp.
"Алгоритм Безопасности" № 4, 2007 год.


Видеонаблюдение

Внешний вид AN5-21B3.6I Внешний вид AN5-21B3.6I
Уличная аналоговая видеокамера
- 1/3" Pixel plus 1099 - 800 ТВЛ - 3,6 мм - ИК- 20 м
1 890

Производитель Axycam
Внешний вид AD4-P37B3.6I-MG Внешний вид AD4-P37B3.6I-MG
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
Доступно: 21 шт.
1 250

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-37B3.6I-MG white Внешний вид AN4-37B3.6I-MG white
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
Доступно: 136 шт.
1 350

Производитель Axycam
Внешний вид AD-P31B3.6I-AHD Внешний вид AD-P31B3.6I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
1 197

Производитель Axycam
Внешний вид AD-P31B2.8I-AHD Внешний вид AD-P31B2.8I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8mm
  • - подсветка - 20м
1 323

Производитель Axycam
Внешний вид AN5-31B3.6I-AHD white/dark grey Внешний вид AN5-31B3.6I-AHD white/dark grey
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 20м
2 331

Производитель Axycam
Внешний вид AD-31B3.6I-AHD Внешний вид AD-31B3.6I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 3.6mm
  • - подсветка - 25м
1 953

Производитель Axycam
Внешний вид AD7-31V12I-AHD Внешний вид AD7-31V12I-AHD
  • - 1/4" 1Мр Omnivision
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 25м
3 213

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-37V12I-MG Внешний вид AN4-37V12I-MG
  • - 1/4" 1Мр H42
  • - 720p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 40м
3 823

Производитель Axycam
Внешний вид AN4-33V12I-AHD Внешний вид AN4-33V12I-AHD
  • - 1/4" 1.3Мр Aptina
  • - 960p ( 30 к/с)
  • - 2.8-12mm
  • - подсветка - 40м
4 117

Производитель Axycam
Найдено товаров: 1740
1 2 3 4 5

Возврат к списку

Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
Загрузка готовых планов и их масштабирование;
Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
Дружелюбный интерфейс;
Индивидуальные настройки программы и оборудования.
Техподдержка встроена непосредственно в программу.
Регистрация занимает одну минуту.

ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ